高速鐵路隧道混凝土脫空整治技術(shù)

張?jiān)讫?/p>

x摘要：我國(guó)高速鐵路高速發(fā)展，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范也在不斷完善提高，以及運(yùn)營(yíng)后高鐵安全可靠度的嚴(yán)格要求，高速鐵路施工缺陷整治已成為隧道驗(yàn)交前的重中之重，尤其是在我國(guó)西南地區(qū)，隧道施工地質(zhì)復(fù)雜，處理形式多變的情況下，隧道襯砌施工過程中先進(jìn)設(shè)備機(jī)具無法投入施工、人員素質(zhì)參差不齊，部分隱蔽過程檢查、施工工藝工法等無法避免會(huì)產(chǎn)生部分施工質(zhì)量缺陷，后期檢測(cè)機(jī)構(gòu)采用先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量缺陷檢測(cè)、評(píng)判，發(fā)現(xiàn)隧道襯砌、初支背后出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。本文以成都至貴陽(yáng)云貴段某隧道工程為工程實(shí)例，通過對(duì)隧道缺陷混凝土脫空處理的研究與實(shí)際施工操作，總結(jié)出了一套較為可靠和成熟的整治處理措施，對(duì)今后即將投入運(yùn)營(yíng)的鐵路隧道工程提供混凝土脫空防治及整治有一定借鑒作用。

Abstract： With the rapid development of China's high-speed railway， the acceptance standards and norms are constantly improving， as well as the strict requirements of high-speed railway safety and reliability after operation. High-speed railway construction defect remediation has become the top priority before tunnel inspection， especially in the southwestern region of China. The tunnel construction geology is complicated and the treatment forms are varied， so the advanced equipment and tools in the tunnel lining construction process cannot be put into construction， and the quality of the personnel is uneven. Some hidden process inspections and construction techniques cannot avoid the partial construction quality defects. The late detection mechanism used advanced equipment to detect and judge the quality defects， and found that the tunnel lining and the initial branch appeared to be empty. This paper takes a tunnel project from Chengdu to Guiyang Yungui section as an engineering example， through the research and actual construction operation of the tunnel defect concrete empty treatment， sums up a set of relatively reliable and mature remediation measures to provide reference for the prevention and treatment of concrete empty of the railway to be put into operation in the future.

關(guān)鍵詞：高速鐵路;混凝土脫空;整治技術(shù)

Key words： high-speed railway;concrete empty;remediation technology

中圖分類號(hào)：U459.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）16-0099-03

1? 高速鐵路隧道缺陷整治的基本原則

①隧道和混凝土脫空整治方案和施工要符合確保質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)先進(jìn)，安全可靠的要求。②隧道缺陷整治方案和施工遵循“防、排、堵、截相結(jié)合，綜合治理”的原則。③隧道混凝土脫空整治方案和施工要采用經(jīng)過鑒定并試驗(yàn)和實(shí)踐質(zhì)量可靠的新材料、新技術(shù)、新工藝，也應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。④隧道混凝土脫空整治方案和施工必須符合環(huán)境保護(hù)的要求，并采取行之有效的相應(yīng)保護(hù)措施。⑤隧道混凝土脫空整治方案要根據(jù)動(dòng)車對(duì)隧道震動(dòng)擾動(dòng)的使用條件，尤其方案要注重抗震動(dòng)擾動(dòng)的使用條件，加固要在“剛”上和粘合上做好處理。

2? 高速鐵路隧道混凝土脫空整治措施及方案

2.1 初支與基巖間脫空

2.1.1 存在原因? 光面爆破效果差，超欠挖較嚴(yán)重，或開挖面平整度差，在初支施工前，未對(duì)開挖面進(jìn)行清理，超挖區(qū)域未進(jìn)行掛設(shè)鋼筋網(wǎng)噴射砼補(bǔ)平工序，直接進(jìn)行初支施工，而產(chǎn)生的空洞，另外也有工人人為遮擋形成的空洞及未發(fā)現(xiàn)巖溶空洞。

2.1.2 整治措施? 脫空整治主要采用鉆孔注漿填充空洞的方式，發(fā)揮初支和圍巖整體結(jié)構(gòu)能力。

2.1.3 治理方案? 首先在監(jiān)理見證下對(duì)脫空范圍進(jìn)行物探和鉆孔驗(yàn)證，確定準(zhǔn)確位置及范圍。脫空部位采取注漿處理方式。注漿材料采用微膨脹水泥砂漿，配合比根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)確定。鉆孔直徑Φ42，注漿管采用Φ32鋼管，鉆孔間距1.5*1.5m，注漿完成后采用可靠封堵措施。如圖1所示。

①脫空點(diǎn)位打孔或取芯核實(shí)。

現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)首先以打孔或者實(shí)際取芯情況為依據(jù)，取芯核查數(shù)據(jù)為主要依據(jù)，確定需注漿處理的范圍和數(shù)量。鉆孔驗(yàn)證沿缺陷中心線向四周打孔，打孔間距隨周邊加密布置，同時(shí)使用尺量襯砌厚度、脫空厚度，準(zhǔn)確驗(yàn)證脫空區(qū)，確認(rèn)注漿范圍。（圖2）

確認(rèn)脫空范圍后沿著脫空位置打設(shè)Φ42注漿孔，交錯(cuò)梅花型布置。鉆孔后，埋設(shè)注漿管，注漿管的長(zhǎng)度為10cm（外露）+襯砌厚度+脫空深度+侵巖不小于1.0m。同時(shí)采用植筋膠錨固注漿管，保證漿液不會(huì)順著注漿管外側(cè)流出。

②注漿。

1）施工前應(yīng)先進(jìn)行注漿實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果調(diào)整注漿參數(shù)，確認(rèn)漿液配合比，使用前作效果試驗(yàn)，凝結(jié)時(shí)間和終凝時(shí)間宜根據(jù)注漿數(shù)量大小來確認(rèn)。

2）注漿使用機(jī)具的試驗(yàn)：機(jī)具設(shè)備就位后，采用合理的注漿壓力（一般為1.5～2倍）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行吸水試驗(yàn)檢查，并保證風(fēng)、水、電都正常;核查管道系統(tǒng)耐壓情況，漏水現(xiàn)象是否存在;并且檢查管道連接各接口處;過程中，安排專業(yè)技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)值班，并依照現(xiàn)場(chǎng)壓降實(shí)際情況，做出準(zhǔn)確判斷后，及時(shí)準(zhǔn)確對(duì)漿液配比和凝固時(shí)間做出調(diào)整。

3）注漿壓力：一般無鋼筋混凝土襯砌注漿壓力控制在不大于0.5MPa，有鋼筋混凝土二襯注漿壓力控制不大于1.0MPa，注漿時(shí)將注漿芯管安裝在預(yù)埋的注漿管上，注漿速度一般控制在每分鐘30L至60L之間。為有效防止漏漿，對(duì)相鄰注漿預(yù)留孔設(shè)置使用孔口塞，應(yīng)從隧道縱坡下坡方向向上坡方向施做，垂直線路方向應(yīng)先施工兩側(cè)孔再施工拱部孔。

4）注漿壓力達(dá)到理論要求壓力時(shí)，不要離開泄壓，要等待壓力持續(xù)穩(wěn)定5min以上，基本沒有吸漿現(xiàn)象時(shí)，孔口管出現(xiàn)冒漿時(shí);即可認(rèn)為已經(jīng)注滿。

③孔口封堵。

注漿完成后，先鑿出10cm*10cm*8cm（長(zhǎng)*寬*深）倒梯形（孔底尺寸13cm*13cm），用清水沖洗干凈，然后后采用加膨脹劑的環(huán)氧水泥砂漿封堵。為了保證封堵砂漿不掉落，在倒梯形孔注漿口安裝并焊接HPB300Φ4鋼筋加固。如圖3所示。

④注漿效果評(píng)定。

完成注漿后，需要對(duì)注漿效果進(jìn)行檢查評(píng)定，以保證注入水泥漿的質(zhì)量。采用地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)后，如果還有空洞脫空現(xiàn)象，同樣方法確定范圍后再次進(jìn)行補(bǔ)孔注漿，直至脫空處混凝土密實(shí)為止。

2.2 襯砌與初支間脫空

2.2.1 缺陷原因

①二次襯砌混凝土沖頂施工時(shí)，由于混凝土輸送泵設(shè)備的泵送能力不能達(dá)到足夠壓力，不能填滿臺(tái)車模板背后空間，導(dǎo)致混凝土不能正常輸送或者堵塞管道等情況，施工人員認(rèn)為混凝土已澆筑完畢;

②二次襯砌混凝土沖頂施工時(shí)，防水板沒有按照規(guī)范施工，局部不平整出現(xiàn)褶皺，或者存在破洞間隙;

③二次襯砌混凝土沖頂施工時(shí)，砼塌落度過小，砼和易性、流動(dòng)性差，局部出現(xiàn)暫時(shí)凝固，造成堵塞，無法填滿整個(gè)空間;

④二次襯砌混凝土沖頂施工時(shí)，砼塌落度過大，砼極易快速填滿，經(jīng)過一定時(shí)間，如果沒有搗固密實(shí)，混凝土的凝固收縮，出現(xiàn)局部空洞現(xiàn)象;

⑤二次襯砌混凝土沖頂施工時(shí)，防水板及土工布掛設(shè)預(yù)留量過小，導(dǎo)致隧道拱部及邊墻防水板繃緊，出現(xiàn)拱部及邊墻空洞現(xiàn)象;

⑥防水板在施工過程中，由于預(yù)留松緊度不夠，在混凝土施工前坑洞部位防水板就已經(jīng)繃緊，且混凝土施工前由于疏忽大意也未及時(shí)進(jìn)行處理，防水板與初支面之間出現(xiàn)空洞，該原因可以完全歸結(jié)于施工、管理人員的工作態(tài)度不認(rèn)真。

2.2.2 整治措施

襯砌與初支間脫空整治主要采用鉆孔注漿填充空洞的方式，發(fā)揮初支和襯砌整體結(jié)構(gòu)能力，改善和維護(hù)襯砌環(huán)境。

2.2.3 治理方案

在監(jiān)理見證下對(duì)脫空范圍進(jìn)行物探和鉆孔驗(yàn)證，確定準(zhǔn)確位置及范圍。脫空部位采取注漿處理方式。注漿材料采用微膨脹牙膏狀水泥凈漿，水泥漿配合比根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)確定。拱頂注漿采用預(yù)留注漿孔進(jìn)行注漿，其他部位均在脫空位置鉆孔，鉆孔直徑Φ42，注漿管采用Φ32鋼管，鉆孔間距1.0*1.0m，注漿完成后采用可靠封堵措施。如圖4所示。

①對(duì)脫空處鉆孔驗(yàn)證。

現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)首先以打孔或者實(shí)際取芯情況為依據(jù)，取芯核查數(shù)據(jù)為主要依據(jù)，確定需注漿處理的范圍和數(shù)量。鉆孔驗(yàn)證沿缺陷中心線向四周打孔，打孔間距隨周邊加密布置，同時(shí)使用尺量襯砌厚度、脫空厚度，準(zhǔn)確驗(yàn)證脫空區(qū)，確認(rèn)注漿范圍。沿著脫空位置打設(shè)Φ42注漿孔，交錯(cuò)梅花型布置。鉆孔后，埋設(shè)注漿管，注漿管的長(zhǎng)度為（10cm外露）+襯砌厚度。同時(shí)采用植筋膠錨固注漿管，保證漿液不會(huì)順著注漿管外側(cè)流出。（圖5）

②注漿。

1）施工前應(yīng)先進(jìn)行注漿實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果調(diào)整注漿參數(shù)，確認(rèn)漿液配合比，使用前作效果試驗(yàn)，凝結(jié)時(shí)間和終凝時(shí)間宜根據(jù)注漿量確認(rèn)。

2）注漿使用機(jī)具的的試驗(yàn)：機(jī)具設(shè)備就位后，采用合理的注漿壓力（一般為1.5～2倍）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行吸水試驗(yàn)檢查，并保證風(fēng)、水、電都正常;核查管道系統(tǒng)耐壓情況，漏水現(xiàn)象是否存在;并且檢查管道連接各接口處;過程中，安排專業(yè)技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)值班，并依照現(xiàn)場(chǎng)壓降實(shí)際情況，做出準(zhǔn)確判斷后，及時(shí)準(zhǔn)確對(duì)漿液配比和凝固時(shí)間做出調(diào)整。

3）注漿壓力：一般無鋼筋混凝土襯砌注漿壓力控制在不大于0.5MPa，有鋼筋混凝土二襯注漿壓力控制不大于1.0MPa，注漿時(shí)將注漿芯管安裝在預(yù)埋的注漿管上，注漿速度一般控制在每分鐘30L至60L之間。為有效防止漏漿，對(duì)相鄰注漿預(yù)留孔設(shè)置使用孔口塞，應(yīng)從隧道縱坡下坡方向向上坡方向施做，垂直線路方向應(yīng)先施工兩側(cè)孔再施工拱部孔。

4）注漿壓力達(dá)到理論要求壓力時(shí)，不要離開泄壓，要等待壓力持續(xù)穩(wěn)定5min以上，基本沒有吸漿現(xiàn)象時(shí)，孔口管出現(xiàn)冒漿時(shí);即可認(rèn)為已經(jīng)注滿。

③注漿口封堵。

注漿完成后，先鑿出10cm*10cm*8cm（長(zhǎng)*寬*深）倒梯形（孔底尺寸13cm*13cm），用清水沖洗干凈，然后后采用加膨脹劑的環(huán)氧水泥砂漿封堵。為了保證封堵砂漿不掉落，在倒梯形孔注漿口安裝并焊接HPB300Φ4鋼筋加固。如圖6所示。

④注漿效果檢查。

完成注漿后，需要對(duì)注漿效果進(jìn)行檢查評(píng)定，以保證注入水泥漿的質(zhì)量。采用地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)后，如果還有空洞脫空現(xiàn)象，同樣方法確定范圍后再次進(jìn)行補(bǔ)孔注漿，直至脫空處混凝土密實(shí)為止。

3? 結(jié)語

高速鐵路隧道脫空整治技術(shù)是通過一定技術(shù)手段及措施處理后，以達(dá)到發(fā)揮襯砌、初支及圍巖整體結(jié)構(gòu)能力，改善和維護(hù)襯砌運(yùn)營(yíng)后的工作環(huán)境的目的。但是整治后二襯的結(jié)構(gòu)安全度、耐久度、使用功能等方面相對(duì)于原設(shè)計(jì)將存在一定的差異，其整體穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)性能等都比原設(shè)計(jì)有不同程度的劣化，即使整治補(bǔ)強(qiáng)也不可能完全恢復(fù)至原施工圖設(shè)計(jì)要求的狀態(tài)。因此整治后對(duì)二襯的工作狀態(tài)還需要進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)并進(jìn)行必要的維護(hù)、維修。

參考文獻(xiàn)：

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[2]成貴隧道質(zhì)量缺陷整治指導(dǎo)性參考圖.

[3]江星宏，閆明超，曾鵬，楊新安.高鐵隧道復(fù)合襯砌脫空統(tǒng)計(jì)分析與防治[J].華東交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2015（06）.