石林隧道二襯背后脫空注漿處治技術(shù)

張春光，彭萬平

(中鐵一局集團有限公司，陜西西安710054)

石林隧道二襯背后脫空注漿處治技術(shù)

張春光，彭萬平

(中鐵一局集團有限公司，陜西西安710054)

注漿是處治二次襯砌背后脫空的主要技術(shù)措施。結(jié)合石林隧道二次襯砌背后脫空實際情況，對注漿壓力、水泥漿技術(shù)參數(shù)進行了試驗研究，并介紹了注漿施工工藝及處理效果。結(jié)果表明:石林隧道二次襯砌背后脫空注漿整治中，1.5 mm厚EVA防水板可承受的最大注漿壓力為0.32 MPa，采用0.30 MPa的注漿壓力和流動度18 s、膨脹率5%、初凝時間9.9 min的水泥漿填充空洞的效果最佳，一次性合格率達92%。

隧道;二次襯砌;脫空;注漿

隧道二次襯砌背后脫空成因十分復(fù)雜。為確保隧道運營安全，需在施工階段根據(jù)檢測結(jié)果進行整治。充填注漿是填充襯砌背后空洞的主要方法，適用于二次襯砌厚度不小于設(shè)計要求的情況，或與設(shè)計厚度相差較小可以滿足安全要求的情況。云桂鐵路石林隧道二次襯砌背后脫空注漿過程中，為防止注漿破壞防水板，對注漿壓力、漿液配合比進行了研究，以探求合理施工參數(shù)。

1　工程概況

石林隧道為全國最長單洞雙線鐵路隧道，位于云南省彌勒至石林板橋區(qū)間，全長18.208 km，線間距為4.60～4.83 m，最大開挖斷面的面積達153.52 m2。石林隧道拱墻部位初期支護與二次襯砌間鋪設(shè)防水板加無紡布，防水板為EVA型，厚度1.5 mm，斷裂拉伸強度≥18 MPa。

2　防水板延展性試驗

脫空注漿時注漿壓力過小不利于充填密實，過大則易破壞防水板。為了掌握注漿壓力和防水板變形之間的關(guān)系，利用混凝土抗?jié)B儀模擬二次襯砌背后注漿，測試防水板的延展性，進而確定合適的注漿壓力。

2.1試驗材料、設(shè)備

試驗材料為1.5 mm厚EVA防水板;試驗設(shè)備采用HP-4.0型自動調(diào)壓混凝土抗?jié)B儀，抗?jié)B儀試模底口直徑185 mm。

2.2試驗步驟

①剪6片20 cm的圓形防水板，分別安放于抗?jié)B儀平臺6處試驗口，然后安裝試模壓緊防水板，見圖1;②設(shè)定下限值0.2 MPa，上限值1.0 MPa，開始注水;③隨注水過程記錄水壓、防水板球冠頂與試模上口的高差，見圖2;④注水至水壓開始下降時結(jié)束試驗;⑤統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)。

圖1　防水板延展性試驗

圖2　防水板球冠頂與試模上口高差測量

2.3試驗結(jié)果與分析

1)防水板延展率

根據(jù)試驗過程中記錄的注水壓力、球冠高度等數(shù)據(jù)，對不同注水壓力下的防水板延展率進行計算，結(jié)果如表1。其中，延展率為球冠面積/初始面積。

表1　防水板延展率計算結(jié)果

2)注漿壓力

為避免隧道二次襯砌背后脫空注漿時損壞防水板，需選擇適當?shù)淖{壓力。根據(jù)圖3可知，當壓力增加至0.32 MPa時，防水板會發(fā)生塑性破壞，因此，注漿壓力選定為0.30 MPa。

圖3　注水壓力與球冠高度關(guān)系

為了解注漿壓力0.30 MPa時不同脫空高度下漿液可充填的最小脫空面積，根據(jù)表1中注水壓力0.30 MPa時防水板延展率1.2進行計算，結(jié)果見表2。

表2　不同脫空高度下漿液可充填的最小脫空面積

隧道二次襯砌背后脫空是沿線路方向檢測的，不進行環(huán)向檢測，因此可近似地將實體檢測發(fā)現(xiàn)的脫空長度和表2中的最小脫空直徑進行比較。例如:實體檢測中發(fā)現(xiàn)某處脫空長度120 cm，最大脫空高度25 cm，對照表2(120 cm＞112 cm)，可以判定采用0.3 MPa注漿是可以充填密實的，注漿不會破壞防水板。

3　漿液配合比試驗

漿液的流動度、凝結(jié)時間和膨脹性能是影響注漿效果的重要指標。如果漿液流動度過小，則無法充分注滿脫空部位;如果漿液流動度過大，則可能影響到排水盲管的透水性，甚至堵塞排水盲管。為了保證對空洞的充填效果，進行漿液配合比試驗。

3.1試驗材料

采用云南遠東P．O 42.5水泥、山西凱迪KD-5速凝劑和山西凱迪KD-2膨脹劑。

3.2試驗步驟

①配制流動度18 s、膨脹率5%、初凝時間不同的3種水泥漿液;②在石林隧道內(nèi)選15處缺陷進行注漿試驗，每種配合比的漿液試驗5處，注漿壓力0.3 MPa;③注漿完成后，采用雷達檢測注漿效果;④對比注漿效果，選定漿液配合比。

3.3漿液配置

在實驗室配置流動度18 s、膨脹率5%、初凝時間分別為3.2，6.7，9.9 min的3種水泥漿液，配合比試驗結(jié)果見表3。

表3　漿液配合比試驗結(jié)果

3.4注漿效果現(xiàn)場測試

在石林隧道DK652+195—DK652+490里程段，3種配合比的漿液各選擇5處缺陷進行測試。注漿設(shè)備采用JRD200型灌漿泵，該灌漿泵出漿量2 500 L/h。注漿自低位向高位進行，當具備下列3個條件之一時結(jié)束注漿:①0.3 MPa壓力持續(xù)2 min;②水平相鄰孔開始出漿;③高位相鄰孔出漿，暫停1 m in后繼續(xù)注漿至第2次出漿。注漿完成后，進行雷達無損檢測驗證。

不同配合比的水泥漿注漿效果現(xiàn)場測試結(jié)果見表4。

由表3和表4可知:配合比為830∶1047∶31∶84的漿液對空洞的充填效果最佳;石林隧道二次襯砌背后脫空處應(yīng)采用流動度18 s、膨脹率5%、初凝時間9.9 min的水泥漿進行注漿處治。

表4　不同配合比水泥漿液注漿效果現(xiàn)場測試結(jié)果

4　注漿工藝、注意事項及效果

4.1注漿工藝流程(圖4)

圖4　注漿工藝流程

4.2關(guān)鍵工序注意事項

1)鉆孔作業(yè)

作業(yè)平臺采用自制作業(yè)平臺，施工前將作業(yè)車移至擬處理位置，就位穩(wěn)定。采用電動沖擊鉆，鉆孔直徑42 mm。鉆孔完成后，在孔內(nèi)安裝注漿鋼管，鋼管外露長度30 cm。

2)注漿作業(yè)

注漿前先檢查管路和機械狀況，并對管孔進行清理，確認正常后開始注漿。注漿順序采用由低位孔向高位孔進行。注漿過程中如發(fā)現(xiàn)注漿壓力上升緩慢而漿液注入量特別大時，應(yīng)暫停注漿，檢查排水管口、注漿排氣口、鄰孔是否有漏漿或串漿的現(xiàn)象并及時加以堵塞或改用間歇式注漿，以利漿液凝結(jié)。注漿過程中如發(fā)現(xiàn)壓力突然升高，可能發(fā)生堵管，應(yīng)停機檢查。注漿過程派專人負責(zé)盯控，填寫《注漿記錄表》，觀察注漿孔串漿、流漿程度，記錄注漿時間、漿液消耗量、注漿壓力等數(shù)據(jù)。

4.3處治效果

注漿完成14 d后采用雷達進行檢測，結(jié)果顯示356 m二襯背后脫空段中328 m已填充密實，一次性合格率達92%。

5　結(jié)語

石林隧道二襯背后脫空注漿整治中，采用的1.5 mm厚EVA防水板可承受的最大注漿壓力為0.32 MPa。若注漿壓力超過0.32 MPa，易造成防水板破壞，影響防水效果。采用0.3 MPa的注漿壓力和流動度為18s、膨脹率為5%、初凝時間為9.9 min的水泥漿液填充空洞的效果最佳。注漿宜自低位向高位進行，如發(fā)現(xiàn)注漿壓力上升緩慢而漿液注入量特別大時，應(yīng)暫停注漿，分析原因。

［1］梁敏．隧道二襯脫空原因分析及防治［J］．鐵道建筑，2014 (6):95-97．

［2］劉春和．鐵路隧道防排水工程病害整治［J］．鐵道建筑，2010 (5):69-71．

［3］孫鐵盾，宋飛．金溫鐵路大岳2號隧道病害整治技術(shù)［J］．鐵道建筑，2014(6):46-48．

［4］李廣合．隧道模筑襯砌拱頂脫空的預(yù)防措施［J］．中國科技信息，2008(3):33-35．

［5］李偉東．公路隧道二次襯砌頂部脫空的分析及處理［J］．交通科技與經(jīng)濟，2009(2):26-27．

［6］王立川，周東偉，吳劍，等．鐵路隧道復(fù)合襯砌脫空的危害分析與防治［J］．中國鐵道科學(xué)，2011，32(5):56-63．

［7］王春景．運營公路隧道結(jié)構(gòu)病害安全性評估及綜合處治技術(shù)研究［D］．長沙:中南大學(xué)，2010．

［8］關(guān)寶樹．隧道工程維修管理要點集［M］．北京:人民交通出版社，2004．

(責(zé)任審編 葛全紅)

Grouting Technology for Treatment of Voids Behind Second Lining of Shilin Tunnel

ZHANG Chunguang，PENG Wanping
(China Railway First Group Co．，Ltd．，Xi'an Shaanxi 710054，China)

Grou ting is widely used in treatm ent of voids behind second lining．In this paper，voids behind second lining of Shilin tunnel was case-studied，and grouting pressu re and technical parameters of cement slurry were tested．Also，the construction technology and treatment effect of grouting were introduced．Theresults show that the upper limit of grouting pressure on 1.5mm thick EVA waterproof plate is 0.32 M Pa．With the grouting pressure of 0.30 MPa，fluidity of 18 s，expansion ratio of 5%and initial setting time of 9.9 min，voids grouting with cem ent slurry has the best filling effect，and the one-time qualified rate is up to 92%．

Tunnel;Second lining;Void;Grouting

U457+．2

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2016．11．18

1003-1995(2016)11-0069-04

2016-07-10;

2016-09-05

張春光(1975—)，男，高級工程師。