楊家灣隧道襯砌脫空和滲漏水預(yù)防

李　筠， 王立川， 肖　敏， 胡　利， 蒲自俊

(1. 成都鐵路局成都建設(shè)指揮部, 四川 成都　610081； 2. 成都鐵路局, 四川 成都　610082；

3. 中南大學(xué)土木工程學(xué)院, 湖南 長(zhǎng)沙　410075)

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楊家灣隧道襯砌脫空和滲漏水預(yù)防

李筠1， 王立川2,3， 肖敏1， 胡利1， 蒲自俊1

(1. 成都鐵路局成都建設(shè)指揮部, 四川 成都610081； 2. 成都鐵路局, 四川 成都610082；

3. 中南大學(xué)土木工程學(xué)院, 湖南 長(zhǎng)沙410075)

摘要：伴隨《鐵路“十二五”發(fā)展規(guī)劃》的實(shí)施,西南山區(qū)鐵路高隧線比和長(zhǎng)大隧道多的特征日益顯著,隧道工程質(zhì)量缺陷對(duì)鐵路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的安全影響度也越來(lái)越高。近期開(kāi)通的鐵路隧道不同程度地出現(xiàn)滲漏水、脫空和裂紋等現(xiàn)象。為了提高復(fù)合式襯砌隧道工程建設(shè)質(zhì)量,在總結(jié)楊家灣隧道建設(shè)中防止襯砌脫空和滲漏水成功案例的基礎(chǔ)上,提出襯砌臺(tái)車(chē)的設(shè)計(jì)與制作、在襯砌端頭設(shè)置臺(tái)階、縱向止水帶采用“牽引”或“懸掛”方式、防水層鋪設(shè)、混凝土分層澆筑等施工工藝,有效地解決了隧道襯砌脫空、滲漏水等問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：楊家灣隧道; 襯砌脫空; 滲漏水

0引言

即將完成的《鐵路“十二五”發(fā)展規(guī)劃》的實(shí)施給欠發(fā)達(dá)的西南山區(qū)鐵路建設(shè)帶來(lái)了歷史性發(fā)展機(jī)遇,2013年以來(lái)成都鐵路局一直是鐵路建設(shè)投資的全路之首。區(qū)域地形、地貌和地質(zhì)特征決定了西南山區(qū)鐵路必然具備高隧線比、長(zhǎng)大隧道多、地質(zhì)和技術(shù)復(fù)雜的建設(shè)期高風(fēng)險(xiǎn)隧道多、隧道運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)高等特點(diǎn),隧道工程已成為山區(qū)鐵路建設(shè)的決定性環(huán)節(jié)。在西南鐵路建設(shè)取得空前成就的同時(shí),隧道工程的支護(hù)脫空(初期支護(hù)背后脫空(簡(jiǎn)稱(chēng)初期支護(hù)脫空)和初期支護(hù)與襯砌之間脫空(簡(jiǎn)稱(chēng)襯砌脫空))[1-3]、滲漏水[4-5]、襯砌裂紋、施工縫掉碴掉塊、底部隆起等缺陷成為線路順利開(kāi)通運(yùn)營(yíng)的阻滯甚至成為運(yùn)營(yíng)安全的直接和隱性風(fēng)險(xiǎn)。在YL鐵路施工質(zhì)量較好的土建標(biāo)段中,16座共21.497 km隧道在初驗(yàn)時(shí)檢查出影響開(kāi)通、必須進(jìn)行處理的A類(lèi)問(wèn)題 256個(gè),B類(lèi)問(wèn)題1 537個(gè),平均每公里隧道112個(gè)AB類(lèi)問(wèn)題。

鐵路大交通體系的社會(huì)性、公益性、網(wǎng)絡(luò)性、基礎(chǔ)性特征賦予其“由個(gè)案釀變成為行業(yè)性安全危機(jī)”的特點(diǎn),鐵路的運(yùn)輸組織特點(diǎn)使其呈現(xiàn)“點(diǎn)停則域滯、域滯則網(wǎng)緩”的性質(zhì);因從(靜態(tài))驗(yàn)收到開(kāi)通運(yùn)營(yíng)時(shí)間短、聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間和運(yùn)營(yíng)后天窗施工干擾大,使隧道缺陷整治工作往往不徹底、費(fèi)用高、效率低、安全風(fēng)險(xiǎn)高;驗(yàn)收和檢測(cè)的“點(diǎn)線代面”使隱蔽性強(qiáng)的隧道工程缺陷不可能全部顯性化,缺陷整治的非規(guī)范化可能使隧道工程的結(jié)構(gòu)和使用安全性呈現(xiàn)離散性。筆者以防患于未然為宗旨、可行的工藝和措施為要義、此前的碎片化經(jīng)驗(yàn)總結(jié)為基礎(chǔ),主要著力于楊家灣隧道的襯砌脫空、滲漏水、施工縫掉碴掉塊等缺陷的成功預(yù)防案例總結(jié)。

1工程及建設(shè)概況

1.1地形地貌地質(zhì)

寶成線下行K395+880～K401+872危巖體綜合整治工程楊家灣隧道(DK398+635.5)(全文簡(jiǎn)稱(chēng)楊家灣隧道或該隧)位處川北山區(qū),區(qū)內(nèi)為中低山河谷深切地貌,多基巖裸露、地層清晰,呈中至厚層狀的灰?guī)r巖體較完整且?guī)r質(zhì)較硬。區(qū)內(nèi)發(fā)育3條斷層,以楊家灣逆斷層對(duì)隧道影響較大,該斷層傾向北西、走向北東、傾角約45°,斷層沿走向長(zhǎng)度約3.6 km、破碎帶寬9 m,與楊家灣隧道呈約44°的小角度相交。隧址區(qū)屬長(zhǎng)江流域嘉陵江水系清水河，地表水系不發(fā)育，以碳酸鹽巖溶水為主的地下水受降雨補(bǔ)給,水位季節(jié)性明顯。區(qū)內(nèi)不良地質(zhì)主要有巖溶、采空區(qū)、巖堆、煤和有害氣體及水害。自進(jìn)口向出口,隧道洞身穿越的主要地層依次為J1b(泥巖、砂巖、礫巖夾煤線)、T1f(頁(yè)巖夾灰?guī)r)、P2c(燧石灰?guī)r)、P1m+q(灰?guī)r、燧石灰?guī)r)、P1l(頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖夾煤層)、D+C(白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r夾頁(yè)巖)等巖溶中等至強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)。地質(zhì)縱斷面見(jiàn)圖1。

圖1　地質(zhì)縱斷面圖

1.2設(shè)計(jì)簡(jiǎn)況

楊家灣隧道(L=4 165 m)為設(shè)計(jì)行車(chē)時(shí)速80 km的電力牽引雙線隧道,系避繞寶成線下行K395+880～K401+872危巖體而設(shè)置。在隧道左側(cè)設(shè)置貫通平行導(dǎo)坑暨泄水洞(統(tǒng)一簡(jiǎn)稱(chēng)平導(dǎo))4 194 m(含進(jìn)口平導(dǎo)1 330 m、中部泄水洞899 m、出口平導(dǎo)1 965 m),以策建設(shè)工期、施工通風(fēng)、運(yùn)營(yíng)排水問(wèn)題的解決。隧道按進(jìn)口平導(dǎo)、進(jìn)口正洞、出口平導(dǎo)、出口正洞4個(gè)工作面組織施工,施工期(不含鋪架)20.5個(gè)月。

隧道按新奧法設(shè)計(jì)為復(fù)合式襯砌,光面爆破、錨網(wǎng)噴初期支護(hù)、初期支護(hù)與襯砌間鋪設(shè)防水板和無(wú)紡布(煤系地層段落設(shè)置瓦斯隔離板)及縱環(huán)向盲管,施工縫設(shè)中埋式鋼邊橡膠+外貼式橡膠止水帶。拱墻襯砌一次澆筑,Ⅳ加及以上圍巖和淺埋、偏壓段設(shè)鋼筋混凝土襯砌;未明確縱向構(gòu)造鋼筋是否連續(xù)設(shè)置,但交底解釋為連續(xù)設(shè)置即施工縫處不斷開(kāi);襯砌混凝土施工縫平齊;襯砌拱部預(yù)留灌(注)漿孔,待襯砌混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,實(shí)施拱頂填充式灌(注)漿,但未計(jì)列灌(注)漿數(shù)量。隧道底部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì): Ⅱ圍巖段為鋼筋混凝土底板,Ⅲ和Ⅲ加及Ⅳ圍巖段為單層現(xiàn)澆混凝土、Ⅳ加圍巖段為單層現(xiàn)澆鋼筋混凝土、Ⅴ和Ⅴ加圍巖段為雙層即初期支護(hù)(含格柵剛架)閉合+現(xiàn)澆鋼筋混凝土仰拱結(jié)構(gòu)之上置填充混凝土。

1.3施工和建設(shè)節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)況

2012年9月26日發(fā)中標(biāo)通知書(shū),9月29日簽訂施工合同;進(jìn)口段2012年11月7日、出口段10月5日開(kāi)工,進(jìn)口平導(dǎo)2013年9月23日、出口平導(dǎo)8月30日拐入正洞施工;平導(dǎo)暨泄水洞開(kāi)挖與初期支護(hù)2013年12月26日貫通,正洞開(kāi)挖與初期支護(hù)12月28日貫通;仰拱2014年2月27日完成,襯砌3月6日合攏(17.2個(gè)月)、提前3.3個(gè)月完成;2014年5月29日開(kāi)通運(yùn)營(yíng),順利實(shí)現(xiàn)了“雨季前繞避寶成線下行K395+880～K401+872危巖體”的既定目標(biāo),確保了相應(yīng)區(qū)段的運(yùn)營(yíng)安全。

2解決問(wèn)題的思路和步序

鑒于作者2曾在六(盤(pán)水)—沾(益)鐵路的3座重點(diǎn)隧道成功主導(dǎo)的部分工藝試驗(yàn)及其更早前在市政和地鐵暗挖地下工程的工藝常識(shí)、汲取遂渝Ⅱ線隧道工程的深刻教訓(xùn)、結(jié)合楊家灣隧道的搶險(xiǎn)工程特征,為確保危巖體綜合整治工程按時(shí)、力爭(zhēng)提前優(yōu)質(zhì)建成,加快該隧施工進(jìn)度減少甚至消除隧道施工質(zhì)量缺陷成為本項(xiàng)目工程必然的需求。招標(biāo)伊始本文作者2和作者3即啟動(dòng)以持續(xù)改進(jìn)、盡快固化和穩(wěn)定施工方案和工藝,作者3和作者4已向施工企業(yè)輪廓性交底并強(qiáng)調(diào)襯砌模板臺(tái)車(chē)強(qiáng)度和剛度制造要求,也確定了由作者4帶領(lǐng)作者1和作者5負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施,冀期預(yù)防隧道襯砌脫空、滲漏水、施工縫掉碴掉塊等缺陷的發(fā)生。

2012年12月,作者2和作者3到施工現(xiàn)場(chǎng)逐一梳理了施工存在的質(zhì)量安全問(wèn)題,對(duì)如何防止隧道施工質(zhì)量缺陷進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo),特別對(duì)防止襯砌脫空、預(yù)防隧道滲漏水2個(gè)方面提出了具體的、操作強(qiáng)的工藝措施。調(diào)整施工工藝后,隧道施工質(zhì)量進(jìn)步明顯。2013年2月,作者2和作者4再次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研并對(duì)此前工藝改進(jìn)提出了進(jìn)一步完善和修改意見(jiàn),組織建設(shè)相關(guān)方形成了固化防止襯砌脫空、復(fù)合式防水層、止水帶安設(shè)施工工藝的共識(shí)。作者1和作者5輪流盯控現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施,建設(shè)相關(guān)方抓住執(zhí)行力這個(gè)關(guān)鍵,實(shí)現(xiàn)了預(yù)期質(zhì)量目標(biāo)。

3具體預(yù)防措施

3.1襯砌臺(tái)車(chē)的設(shè)計(jì)與制作

襯砌臺(tái)車(chē)強(qiáng)度、剛度和適宜性是保障襯砌質(zhì)量的重要機(jī)料具條件之一。部分施工企業(yè)及其管理者缺乏辯證思維,在單純成本意識(shí)和不良習(xí)慣的驅(qū)動(dòng)下,一味“簡(jiǎn)化”襯砌臺(tái)車(chē),常見(jiàn)的不當(dāng)主要有: 1)因臺(tái)車(chē)強(qiáng)度和剛度不足,致使放棄對(duì)混凝土的搗固、不連續(xù)澆筑而產(chǎn)生較多的混凝土間歇縫、臺(tái)車(chē)變形引起施工縫錯(cuò)臺(tái)失度甚至“垮塌”、拱頂混凝土脫空; 2)附著式振動(dòng)器缺失,夢(mèng)想著插入式振動(dòng)棒替代附著式振動(dòng)器的作用,致使混凝土的密實(shí)度不足、不均勻、間歇縫顯性化; 3)外模板厚度不足,致使放棄對(duì)混凝土的搗固、模板變形引起施工縫錯(cuò)臺(tái)失度和混凝土表面凸凹、拱頂混凝土脫空; 4)觀察窗和泵送口設(shè)置不足、不合理,致使觀察澆筑狀態(tài)受限不能及時(shí)糾正不對(duì)稱(chēng)澆筑、缺乏處置施工縫的工作空間; 5)頂桁架設(shè)置不合理,使施工通風(fēng)管穿越困難或受限。本隧建設(shè)中對(duì)臺(tái)車(chē)進(jìn)行了必要的設(shè)計(jì)改進(jìn)。

1)臺(tái)車(chē)強(qiáng)度和剛度。開(kāi)工伊始,就對(duì)襯砌臺(tái)車(chē)的縱橫梁等桁架設(shè)計(jì)提出了底線要求,確保了臺(tái)車(chē)強(qiáng)度和剛度滿(mǎn)足施工需求。

2)外模厚度。要求外模實(shí)際厚度不低10 mm,選用Q235鋼板,容許應(yīng)力為170 MPa,彈性模量E=2.1 GPa,泊松比μ=0.3。

3)附著式振搗器。強(qiáng)制要求襯砌臺(tái)車(chē)布設(shè)附著式振搗器,L=12 m臺(tái)車(chē)設(shè)5列、功率不低于1.5 kW、數(shù)量不少于20臺(tái)(見(jiàn)圖2)。

4)觀察窗和泵送口。增加觀察數(shù)量并調(diào)整其位置和開(kāi)閉方式,按間隔3 m布置頂部泵送口。

5)臺(tái)階式堵頭。在臺(tái)車(chē)端頭安裝寬度約為最小襯砌厚度50%的鋼板箱體即臺(tái)階式堵頭,配合短木板封堵端頭(見(jiàn)圖3)。

(a) 俯視圖(b) 正面圖

圖2襯砌臺(tái)車(chē)示意圖(單位： cm)

Fig. 2Schematic diagram of lining formwork trolley (cm)

3.2防止隧道脫空

隧道支護(hù)脫空通常以初期支護(hù)脫空、襯砌脫空及二者的組合3種形態(tài)呈現(xiàn),本文重點(diǎn)總結(jié)防止襯砌脫空。

3.2.1規(guī)范隧道開(kāi)挖和支護(hù),確保隧道輪廓面圓順

開(kāi)工初期,施工企業(yè)偏重于追求工程進(jìn)度,隧道開(kāi)挖成型差、超欠挖現(xiàn)象突出并引起初期支護(hù)噴混凝土工作量大且初期支護(hù)輪廓平順度較差,綜合考慮采取以下措施： 1)提高放樣精度并標(biāo)注周邊和掏槽孔(眼)位置； 2)重視根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整爆破參數(shù)； 3)以網(wǎng)噴混凝土處置局部超挖、及時(shí)補(bǔ)炮以處置局部欠挖； 4)嚴(yán)格分層、自下而上噴混凝土。初期支護(hù)表面平順,為防水層施作創(chuàng)造有利條件。隧道正洞光面爆破效果圖如圖4所示,初期支護(hù)效果圖如圖5所示。

圖3環(huán)向止水帶安裝示意圖

(a)(b)(c)

Fig. 3Schematic diagram of installation of circumferential waterstop tie

圖4　隧道正洞光面爆破效果圖

圖5　隧道初期支護(hù)效果圖

3.2.2規(guī)范防水層鋪設(shè),防止支護(hù)脫空

掛點(diǎn)設(shè)置合理、松馳度恰當(dāng)是在平順的初期支護(hù)表面上合格鋪設(shè)防水層[6-10]的關(guān)鍵。防水層掛點(diǎn)不足和不當(dāng)、預(yù)留松弛度不足和過(guò)度,初期支護(hù)與襯砌混凝土間易形成： 防水層與襯砌混凝土之間脫空或空洞； 擠破(脫)防水層造成“防水層切割襯砌混凝土”； 防水層褶卷引起襯砌混凝土集中結(jié)構(gòu)性切割。本隧的主要做法如下。

1)熱熔墊圈布置。按建技[2010]13號(hào)《鐵路隧道防水板鋪設(shè)工藝技術(shù)規(guī)定》,墊圈應(yīng)按“拱部0.5～0.8 m、邊墻0.8～1.0 m、底部1.0～1.5 m呈梅花形”布置;其缺點(diǎn)是不便于防水板松弛度(縱和環(huán)向)設(shè)置與控制,該隧基本按“井”字形布設(shè)熱熔墊圈，并加密;釘固熱熔墊圈時(shí)應(yīng)注意釘頭不得高于墊圈表面,防止釘頭焊(刺)穿防水板。墊圈的常見(jiàn)問(wèn)題有墊圈材質(zhì)不合規(guī)、釘擊易碎,墊圈高(厚)度不足、釘頭高于墊圈表面、焊(刺)穿防水板,釘子不配金屬墊片、墊圈易脫落。

2)防水板松弛度控制。建技[2010]13號(hào)文要求防水板掛設(shè)時(shí)環(huán)向宜按長(zhǎng)度10∶8的松弛度預(yù)留環(huán)向長(zhǎng)度： 一是忽視了防水板在縱向上也需松弛度(預(yù)留長(zhǎng)度);二是松弛度預(yù)留主要視初期支護(hù)平順度而確定,一刀切按10∶8預(yù)留是無(wú)依據(jù)、沒(méi)道理的,一般通過(guò)皮尺丈量初期支護(hù)面即可獲取恰當(dāng)松弛度數(shù)據(jù);三是企圖利用防水板自身的延展性是脫離實(shí)際的。預(yù)留量應(yīng)以確保防水板與基面密貼為宜。按照初期支護(hù)型式和工藝水平及其差異,本隧防水板縱、環(huán)向分別按3%～5%、7%～10%余量控制防水板松弛度。

3)防水板焊接工藝。本隧按建技[2010]13號(hào)文要求施工,但充氣試驗(yàn)較少(安裝效果如圖6所示)。

圖6　防水板安裝效果圖

3.2.3混凝土澆筑與搗固

1)墻部澆筑。按由下向上、對(duì)稱(chēng)分層的順序,自觀察窗灌入混凝土;每層澆筑厚度1.0～1.5 m,兩側(cè)混凝土澆筑高差小于1.0 m,輸送軟管管口至澆筑面垂距按1.5 m以?xún)?nèi)控制。

2)拱部澆筑。從拱頂泵送口澆筑混凝土,按基本對(duì)稱(chēng)(兩側(cè)混凝土面高差1.5 m內(nèi))、從低處向高處的順序逐步更換泵送口,從未封堵中心預(yù)留堵頭板觀察,直至拱部混凝土覆蓋臺(tái)車(chē)且端頭混凝土厚度達(dá)襯砌設(shè)計(jì)厚度50%以上(最薄20 cm)。 臺(tái)車(chē)就位前安裝排氣管,應(yīng)在拱頂中心處防水板內(nèi)側(cè)縱向預(yù)貼排氣管,排氣管采用直徑20～30 mm PVC 管加工而成,管身不布孔,距離上一循環(huán)二次襯砌端頭20～30 mm的距離,露出該循環(huán)襯砌端頭20～30 cm。

3)混凝土搗固。墻部澆筑畢,開(kāi)啟兩側(cè)底列附著式振動(dòng)器;拱部澆筑畢,開(kāi)啟兩側(cè)高列和頂列附著式振動(dòng)器;搗固標(biāo)準(zhǔn)為混凝土表面黑色漂浮物(粉煤灰)占表面面積30%～40%。

4)封頂澆筑。拱部搗固畢，處置泵送口混凝土堵塞并封堵中心預(yù)留堵頭板后,從堵頭遠(yuǎn)端泵送口帶壓澆筑混凝土至拱部中心擋頭模板頂部溢漿,確保襯砌拱部不脫空。

3.3隧道滲漏水預(yù)防措施

3.3.1調(diào)整平行導(dǎo)坑標(biāo)高,降低隧道水位

要求設(shè)計(jì)將平導(dǎo)底板高程設(shè)于正洞開(kāi)挖底部以下或基本相當(dāng),以降低正洞水位,使正洞涌出的大部分地下水經(jīng)平導(dǎo)排泄。

3.3.2規(guī)范防水層鋪設(shè)

見(jiàn)3.2.2。

3.3.3規(guī)范止水帶施工

工程實(shí)踐中,止水帶特別是中埋式橡膠止水帶已成為滲漏水和施工縫缺陷的主要“病灶”之一,本隧建設(shè)中主要采取下述預(yù)防措施。

3.3.3.1縱向中埋式止水帶

1)“牽引”和“懸掛”固定止水帶。進(jìn)口工區(qū)采用牽引方式在矮邊墻端頭用緊線器拉緊止水帶進(jìn)行固定(見(jiàn)圖7),出口工區(qū)采用夾具對(duì)止水帶進(jìn)行懸掛(見(jiàn)圖8),保證了鋼邊式縱向止水帶安設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。2種方式安設(shè)均能滿(mǎn)足施工要求,施工現(xiàn)場(chǎng)可以根據(jù)實(shí)際情況采用。

圖7　進(jìn)口工區(qū)縱向止水帶牽引固定安裝方式

Fig. 7Traction fixation of longitudinal waterstop tie applied in entrance section

圖8　出口工區(qū)縱向止水帶懸掛固定安裝方式

Fig. 8Suspension fixation of longitudinal waterstop tie in exit section

2)止水帶鉚接。采取切除止水帶搭接部分凸起后進(jìn)行粘接,鋼邊止水帶鍍鋅鐵皮搭接部位采用鉚接,鉚接點(diǎn)不少于4點(diǎn),解決了接頭連接工藝差的問(wèn)題。剔除止水帶搭接部分橡膠凸起,粘貼后對(duì)鋼邊止水帶進(jìn)行鉚接,并使搭接長(zhǎng)度符合規(guī)范要求(見(jiàn)圖9)。

圖9　縱向止水帶搭接

這些簡(jiǎn)單措施和工具有效地解決了縱向止水帶安裝的質(zhì)量缺陷,是行之有效的。

3.3.3.2環(huán)向背貼式止水帶

臺(tái)車(chē)就位后在防水板上標(biāo)出止水帶的準(zhǔn)確位置,將止水帶粘貼于防水層上(可使用封膠帶)。

3.3.3.3環(huán)向中埋式止水帶

進(jìn)口工區(qū)以臺(tái)階式堵頭作為止水帶的安裝基臺(tái),輔以短木板固定(見(jiàn)圖10和圖11);出口工區(qū)采用“定型卡具”對(duì)環(huán)向止水帶進(jìn)行固定(見(jiàn)圖12)。拆模后環(huán)向止水帶準(zhǔn)確定位于襯砌厚度1/2處,安裝弧線圓順。實(shí)踐證明，中鐵隧道在進(jìn)口工區(qū)的做法更加簡(jiǎn)潔有效。

3.3.4襯砌臺(tái)車(chē)臺(tái)階式堵頭

臺(tái)階式堵頭便于環(huán)向中埋式止水帶安裝和固定,因施工縫的鈍角設(shè)置和足夠的振搗消除了常見(jiàn)的施工縫掉碴掉塊現(xiàn)象。

3.3.5仰拱和填充混凝土施工縫錯(cuò)開(kāi)

為防止地下水從仰拱下部和仰拱與填充之間的結(jié)構(gòu)縫滲入,除強(qiáng)制性要求填充與仰拱分開(kāi)澆筑、矮邊墻與仰拱一次澆筑外,將仰拱和填充混凝土施工縫錯(cuò)開(kāi)布置。

圖10　環(huán)向止水帶采用臺(tái)車(chē)模板固定安裝圖

Fig. 10Fixing of circumferential waterstop tie by using lining formwork trolley

圖11　拆模后環(huán)向中埋式止水帶安裝效果圖

圖12　環(huán)向止水帶采用定型卡具固定示意圖

Fig. 12Schematic diagram of fixing of circumferential waterstop tie by means of clamper

4施工效果

全隧第三方檢測(cè)共發(fā)現(xiàn)12處襯砌脫空(多數(shù)發(fā)生在出口工區(qū)),補(bǔ)充回填灌漿后的復(fù)檢報(bào)告顯示“全隧道襯砌無(wú)襯砌脫空,襯砌厚度符合設(shè)計(jì)要求”。綿陽(yáng)工務(wù)段于2014年4月的全隧手工檢結(jié)果顯示“襯砌無(wú)脫空,施工縫無(wú)掉碴掉塊,無(wú)滲漏水”。技術(shù)回訪表明,從該隧道2014年5月29日投用1年多的運(yùn)營(yíng)情況來(lái)看,隧道未現(xiàn)明顯滲水和其他工程質(zhì)量缺陷，實(shí)現(xiàn)了既定的工程建設(shè)質(zhì)量管理目標(biāo)。

5結(jié)論與建議

5.1結(jié)論

楊家灣隧道建設(shè)中,以開(kāi)挖及支護(hù)、防水層鋪設(shè)、襯砌臺(tái)車(chē)的設(shè)計(jì)制造、混凝土灌注、止水帶安裝、施工縫設(shè)置等為著力點(diǎn)的工藝改進(jìn)和完善,有效地解決了隧道襯砌脫空、施工縫掉碴掉塊、滲漏水等常見(jiàn)隧道質(zhì)量缺陷。本文所述及的措施不僅可行,而且簡(jiǎn)潔、經(jīng)濟(jì),可為類(lèi)似工程借鑒和推廣。

5.2建議

1)在有平導(dǎo)隧道尤其是富水隧道和隧道有富水段時(shí),為降低正洞水位,便于施工,應(yīng)依地層透水性能將平導(dǎo)工后排水頂面標(biāo)高布置于正洞開(kāi)挖底面標(biāo)高之下。

2)由于“襯砌縱向鋼筋在施工縫中斷開(kāi)”,既無(wú)礙隧道結(jié)構(gòu)功能,又利于襯砌環(huán)向止水帶安設(shè)，故設(shè)計(jì)文件在“襯砌縱向鋼筋在施工縫中是否斷開(kāi)”應(yīng)持開(kāi)放態(tài)度。

3)在非富水高壓隧道,設(shè)計(jì)文件宜具適度的開(kāi)放性,允許將隧道襯砌環(huán)向施工縫、襯砌與仰拱縱向施工縫改為臺(tái)階式,襯砌與仰拱縱向施工縫設(shè)置為外高內(nèi)低,可取消襯砌環(huán)向、縱向中埋式止水帶及背貼式止水帶,在臺(tái)階式施工縫處設(shè)置遇水膨脹的止水條。

4)建技[2010]13號(hào)《鐵路隧道防水板鋪設(shè)工藝技術(shù)規(guī)定》要求防水板掛設(shè)時(shí)環(huán)向宜按長(zhǎng)度10∶8的松弛度預(yù)留環(huán)向長(zhǎng)度， 一是忽視了防水板在縱向上也需松弛度(預(yù)留長(zhǎng)度);二是松弛度預(yù)留主要視初期支護(hù)平順度而確定,一刀切按10∶8預(yù)留是無(wú)依據(jù)、沒(méi)道理的,建議對(duì)建技[2010]13號(hào)文進(jìn)行修改,相關(guān)“定額”也應(yīng)進(jìn)行依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修訂。

5)設(shè)計(jì)和制造襯砌臺(tái)車(chē)時(shí),應(yīng)充分考慮臺(tái)車(chē)強(qiáng)度和剛度要求,推廣臺(tái)階式堵頭,以此提高止水帶安設(shè)質(zhì)量并期消除施工縫掉碴掉塊。

6)襯砌混凝土灌注應(yīng)基本連續(xù)一次性澆筑密實(shí),推薦拱墻混凝土坍落度為15(+1,-2) cm,封頂混凝土坍落度調(diào)整為19(+1,-1) cm;帶壓泵送,可基本取消拱頂灌漿工序。

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“極高風(fēng)險(xiǎn)隧道”木寨嶺隧道取得重大突破

經(jīng)過(guò)中鐵隧道集團(tuán)近7年艱苦奮戰(zhàn)，我國(guó)“極高風(fēng)險(xiǎn)隧道”——蘭渝鐵路木寨嶺隧道右線超前導(dǎo)洞于2015年12月15日20：00貫通，這標(biāo)志著我國(guó)攻克世界級(jí)隧道工程難題取得重大突破。

蘭渝鐵路是渝新歐國(guó)際鐵路的重要組成部分，長(zhǎng)873 km。木寨嶺隧道長(zhǎng)19.06 km，為雙洞單線特長(zhǎng)隧道，全線關(guān)鍵控制性工程，地處震區(qū)中心，遭遇前所未見(jiàn)的極高地應(yīng)力、軟巖地質(zhì)大變形，被稱(chēng)為“全國(guó)鐵路高風(fēng)險(xiǎn)隧道之最”，實(shí)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)于2009年因該隧道之艱難首次明確提出“極高風(fēng)險(xiǎn)隧道”的概念。

為解決木寨嶺隧道面臨的世界級(jí)難題，2009年2月開(kāi)工以來(lái)，由中國(guó)鐵路總公司(原鐵道部)、設(shè)計(jì)院、中鐵隧道集團(tuán)聯(lián)合成立科技攻關(guān)小組，將控制變形和防止坍塌作為主要攻關(guān)課題，先后組織十余次專(zhuān)家會(huì)進(jìn)行專(zhuān)題論證，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)了6種施工方案，最終采取嶺脊段應(yīng)力釋放小導(dǎo)洞的方案實(shí)現(xiàn)了隧道貫通。

面對(duì)高地應(yīng)力軟巖地質(zhì)條件，中鐵隧道集團(tuán)建設(shè)者遵循“以抗為主，抗放結(jié)合”的大變形控制原則，把握好“抗”與“放”的平衡，戰(zhàn)勝了突水突泥、圍巖變形、瓦斯等不良地質(zhì)災(zāi)害，安全穿越數(shù)百個(gè)溶洞，艱難實(shí)現(xiàn)隧道右線超前導(dǎo)洞勝利貫通，為隧道全斷面擴(kuò)挖等后續(xù)工作創(chuàng)造了有利條件，使得實(shí)現(xiàn)李克強(qiáng)總理考察木寨嶺隧道工地時(shí)提出的“你們是用艱辛和努力為西部貧困人口打開(kāi)致富大門(mén)”的愿望更近了一步。

蘭渝鐵路是連接中國(guó)西南、西北之間最便捷的通道，與現(xiàn)有的渝黔鐵路相連接，形成蘭州至廣州的南北鐵路大干線，將成為與京廣線、京滬線并列的3條南北鐵路大動(dòng)脈之一，成為西部地區(qū)連接珠三角、長(zhǎng)三角地區(qū)的重要通道。

(摘自 中新網(wǎng) http://www.ha.chinanews.com.cn/newcnsnews/261/2015-12-18/news-261-186313.shtml)

Case Study on Prevention of Lining Cavity and Water Leakage of

Yangjiawan Tunnel

LI Yun1, WANG Lichuan2, 3, XIAO Min1, HU Li1, PU Zijun1

(1.ChengduConstructionHeadquartersofChengduRailwayBureau,Chengdu610081,Sichuan,China;

2.ChengduRailwayBureau,Chengdu610082,Sichuan,China;

3.SchoolofCivilEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410075,Hunan,China)

Abstract:The quality defects of railway tunnels have serious impact on the construction and operation of the tunnels. However, quality defects such as water leakage, lining cavity and lining crack often occur to railway tunnels. In the paper, the measures taken to prevent quality defects during the construction of Yangjiawan tunnel, including the design and manufacturing of the lining formwork trolley, the arrangement of steps at the lining ends, the installing of the longitudinal waterstop ties by traction means or by suspension means, the laying of the waterproof sheets and the concrete casting layer by layer are presented. In the end, the quality defects of lining cavity and water leakage are eliminated.

Keywords:Yangjiawan tunnel; lining cavity; water leakage; lining formwork trolley; prevention measure

中圖分類(lèi)號(hào)：U 45

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-741X(2015)12-1331-07

DOI:10.3973/j.issn.1672-741X.2015.12.015

作者簡(jiǎn)介：第一 李筠(1975—)，男，四川營(yíng)山人，2002年畢業(yè)于西南交通大學(xué)，工程管理專(zhuān)業(yè)，本科，工程師，現(xiàn)從事鐵路工程建設(shè)管理工作。

收稿日期：2015-06-15; 修回日期: 2015-09-20