高速鐵路隧道襯砌欠厚整治技術(shù)

葉鵬勇

摘要：高速鐵路設(shè)計(jì)時(shí)速達(dá)到250～350 km，由于在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中因動(dòng)車(chē)通過(guò)隧道時(shí)速快，對(duì)隧道擾動(dòng)特別大，從而對(duì)隧道施工自身質(zhì)量要求特別高。而隧道施工中由于工序卡控、施工工藝等不可避免會(huì)存在一定欠厚缺陷，給后期運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了極大的安全隱患。本文以成貴高速鐵路CGZQSG10標(biāo)隧道工程為工程實(shí)例，通過(guò)對(duì)隧道欠厚缺陷原因分析、整治方法的探索與工程實(shí)踐，總結(jié)出了一套較為完善和成熟的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)今后其他隧道工程提供襯砌欠厚防治及整治有一定借鑒作用。

Abstract： The design speed of high-speed railway reaches 250～350 km. Because the speed of motor train passing through the tunnel is fast in the operation process， the tunnel disturbance is particularly large， so the quality of the tunnel construction itself is particularly high. In the tunnel construction， due to process card control and construction process， there will inevitably be certain thickness defects， which will bring great security risks to the later operation. In this paper， the CGZQSG10 standard tunnel project of Chenggui high-speed railway is taken as an engineering example. Through the analysis of the causes of the thinner thickness defects of the tunnel， the exploration of the remediation method and the engineering practice， a set of relatively complete and mature experience is summarized， which has certain reference for the other similar tunnel projects.

關(guān)鍵詞：高速鐵路;襯砌欠厚;整治技術(shù)

Key words： high-speed railway;thinner lining thickness;remediation technology

中圖分類(lèi)號(hào)：U459.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）16-0125-04

1? 缺陷原因

①澆筑拱頂混凝土?xí)r未灌滿導(dǎo)致拱頂二襯欠厚;②測(cè)量放樣錯(cuò)誤，或測(cè)量?jī)x器精度低，造成初支侵線未處理就澆筑混凝土;③開(kāi)挖過(guò)程塌方，未安全起見(jiàn)避免再次擾動(dòng)圍巖，對(duì)局部基巖未處理就安裝鋼架，噴射混凝土，后期襯砌施工時(shí)又未處理;④初支支護(hù)預(yù)留沉降量過(guò)小，圍巖變形過(guò)大。

2? 整治措施

隧道襯砌欠厚主要以拆換方式進(jìn)行整治。驗(yàn)證欠厚范圍，查明欠厚部位是否有鋼筋，根據(jù)對(duì)應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行拆換處理。

3? 治理方案

3.1 對(duì)欠厚處鉆孔驗(yàn)證

首先在監(jiān)理見(jiàn)證下對(duì)欠厚范圍進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)和鉆孔驗(yàn)證，確定準(zhǔn)確位置及范圍。驗(yàn)證以物探檢測(cè)數(shù)據(jù)為輔助依據(jù)，鉆孔驗(yàn)證數(shù)據(jù)為主要依據(jù)，確定需拆換的范圍。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)證欠厚區(qū)，確認(rèn)拆換范圍。根據(jù)《成貴鐵路拱墻襯砌厚度輕微缺陷量化指標(biāo)》參數(shù)，在保證結(jié)構(gòu)一定安全的前提下，盡量少降低結(jié)構(gòu)的使用性能。襯砌欠厚處理基于初期支護(hù)及二次襯砌變形滿足規(guī)范要求的情況下施做，且二次襯砌監(jiān)測(cè)穩(wěn)定的情況下進(jìn)行處理。

3.2 襯砌厚度輕微缺陷量化指標(biāo)（表1）

3.3 素混凝土段襯砌欠厚處理

①對(duì)素混凝土段二襯拱部局部存在空洞，拱部欠厚缺陷等級(jí)為輕微以上的段落，對(duì)拱部144°范圍進(jìn)行拆換處理。如圖1到圖4所示。②對(duì)素混凝土段二襯拱墻局部均存在空洞或邊墻存在空洞，欠厚缺陷等級(jí)為輕微以上，需對(duì)欠厚部位拆換。施工前按照驗(yàn)證示意圖確定欠厚范圍。如圖5到圖8所示。

3.4 鋼筋混凝土段襯砌欠厚處理

①鋼筋混凝土段拱墻二襯局部存在空洞，拱部欠厚缺陷等級(jí)為輕微以上的段落或邊墻欠厚缺陷等級(jí)為輕微及以上的段落，欠厚缺陷環(huán)向長(zhǎng)度不超過(guò)拱墻范圍的30%時(shí)，對(duì)局部欠厚范圍進(jìn)行拆換處理。圖9到圖12所示。

②欠厚缺陷環(huán)向長(zhǎng)度超過(guò)拱墻范圍30%時(shí)，對(duì)拱部144°范圍或拱墻進(jìn)行拆換處理。

3.5 輕微以上缺陷拆換

3.5.1 拆除前

襯砌混凝土拆除前，先完成相鄰段落的缺陷整治，在拆換段前后2m范圍內(nèi)采用I20a鋼架臨時(shí)支護(hù)，鋼架間距0.5m/榀，縱向采用HRB400Φ22鋼筋連接，拱架底部坐落在水溝電纜槽上。為了防止鋼架壓壞水溝邊緣及蓋板，拱架底部加設(shè)厚16mm、長(zhǎng)0.5m、寬24cm的縱向鋼板，或在側(cè)溝內(nèi)設(shè)置臨時(shí)鋼墊板，墊板高度與電纜槽平齊。

在拆除段兩側(cè)邊墻徑向設(shè)置一排Φ25砂漿錨桿，長(zhǎng)4.0m，縱向間距1m。錨桿頭槽在錨桿的抗拔力達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后開(kāi)鑿，槽深8cm，楔形狀，孔口12*12cm，孔底15*15cm。錨桿注漿后孔口采用膨脹水泥砂漿封堵，并與原襯砌打磨平整。

3.5.2 換拆時(shí)

拆除襯砌混凝土?xí)r，應(yīng)加強(qiáng)拆換段及相鄰段落的洞內(nèi)及地表變形觀測(cè)，若有異常情況應(yīng)立即采取臨時(shí)鋼架加固等應(yīng)急措施，確保施工安全。同時(shí)采用砂輪機(jī)切割3～5cm深縫，其他接茬處應(yīng)鑿毛，清洗干凈后，安裝釬釘和錨桿。

鋼筋混凝土襯砌拆除后，應(yīng)按原設(shè)計(jì)圖紙恢復(fù)襯砌鋼筋。

3.5.3 拆除后

拆除舊混凝土后，將新舊混凝土結(jié)合處鑿毛并用高壓水沖洗干凈，按照?qǐng)D7設(shè)置釬釘。并在釬釘附近徑向設(shè)置一排Φ25砂漿錨桿，長(zhǎng)4.0m，縱向間距1m，錨桿頭與二襯釬釘焊接。新舊混凝土接縫處設(shè)置止水膠，寬2cm。

3.5.4 新筑襯砌

缺陷襯砌混凝土拆除后，澆筑混凝土。澆筑混凝土前應(yīng)重新鋪設(shè)無(wú)紡布及防水板，并與原防水材料可靠焊接，確保防水性能。新筑襯砌混凝土使用細(xì)石混凝土，并提高一個(gè)等級(jí)混凝土標(biāo)號(hào)。

3.6 拆換處理施工要求

3.6.1 二襯混凝土拆除

根據(jù)缺陷拆除范圍選取二襯混凝土拆除方案：缺陷長(zhǎng)度較短的段落采用風(fēng)鎬人工鑿除，自拱頂往兩側(cè)拱墻逐步鑿除;缺陷長(zhǎng)度較大的段落采用弱爆破方式拆除。為保證防水板后期恢復(fù)及防水質(zhì)量，在臨近防水板范圍內(nèi)的二襯混凝土采用人工持鐵釬進(jìn)行鑿除。

為保證新舊混凝土搭接的穩(wěn)定性，襯砌拆除范圍應(yīng)較缺陷范圍放大10～20cm，拆換窗口外小內(nèi)大呈棱臺(tái)型，如圖13到圖15所示。

3.6.2 土工布、防水板修復(fù)

測(cè)量放線對(duì)欠挖部分進(jìn)行鑿除清理完成后，安排施工人員修復(fù)被破壞的初期支護(hù)部分，包括排水設(shè)置、土工布、防水設(shè)施進(jìn)行恢復(fù)。

基底巖面清理：鋪設(shè)土工布及防水板前（包括其他防排水設(shè)施安裝）前對(duì)初期支護(hù)處理，滿足原設(shè)計(jì)要求，采用補(bǔ)噴及砂漿找平。避免出現(xiàn)外露的錨桿頭、鋼筋頭、尖銳圍巖等損壞防排水設(shè)施的現(xiàn)象。

土工布掛設(shè)：基底巖面處理完成后，利用熱熔墊圈和射釘將無(wú)紡布固定于基面上，墊圈間距拱部0.5～0.8m，邊墻間距1～1.5m，梅花型布設(shè);土工布搭接大于5cm。

防水材料掛設(shè)：防水材料掛設(shè)嚴(yán)禁使用各種釘子，采用熱熔焊接的方式進(jìn)行固定。

焊接質(zhì)量檢查：防水板接縫熱熔焊機(jī)焊接搭接寬度大于15cm。焊接前需要進(jìn)行一定數(shù)量的試驗(yàn)以確定焊接溫度及時(shí)間。

安裝質(zhì)量檢查：防水板鋪設(shè)平整無(wú)褶皺，雙焊縫焊接，相鄰兩幅重疊式搭接寬度≥15cm，焊接完畢后焊縫焊應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

3.6.3 模板安裝加固

重新安裝后的防水板驗(yàn)收合格后，對(duì)砼接茬位置進(jìn)行鑿毛處理，方可進(jìn)行下一道工序施工。首先沿環(huán)向在拆除范圍外二襯混凝土上鉆眼植筋，植筋環(huán)向間距20～30cm，有利于模板的安裝。自邊墻至拱頂順序安裝竹膠板，采用兩根48×3.5mm鋼管背貼模板，并用蝴蝶卡緊固鋼管使模板與襯砌表面密貼牢固。在拆除范圍上部開(kāi)20×20cm窗口，作為泵送混凝土兼振搗孔。

3.6.4 混凝土澆筑

采用混凝土輸送車(chē)運(yùn)送混凝土，混凝土輸送泵泵送混凝土入模，振搗棒搗固密實(shí)。新筑混襯砌采用C40細(xì)石混凝土，嚴(yán)格按配合比集中拌制并及時(shí)運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)。泵送混凝土前，先用水泥砂漿對(duì)管道進(jìn)行潤(rùn)滑。泵送開(kāi)始時(shí)應(yīng)慢速，待順利后采用正常速度泵送。泵送過(guò)程中混凝土供應(yīng)應(yīng)及時(shí)，保證連續(xù)澆筑，避免因供料不及時(shí)停頓造成堵管。澆筑混凝土?xí)r必須對(duì)稱分層澆筑，每次入?；炷梁穸葢?yīng)在60cm左右，并及時(shí)用振動(dòng)棒振搗密實(shí)。振動(dòng)棒移動(dòng)間距應(yīng)小于50cm，每一振點(diǎn)的延續(xù)時(shí)間經(jīng)表面呈現(xiàn)浮漿為度，為使上下層混凝土結(jié)合成整體，振動(dòng)器應(yīng)插入下層混凝土5cm，振動(dòng)時(shí)應(yīng)避免碰撞模板。澆筑混凝土過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)檢查模板的穩(wěn)定性，如有松動(dòng)應(yīng)及時(shí)緊固，防止因模板松動(dòng)造成跑模變形。

3.6.5 拆模及養(yǎng)護(hù)

拆除段頂部預(yù)留Φ50注漿波紋管（不少于兩根），二襯完成后檢查襯砌厚度。混凝土澆筑過(guò)程中制作混凝土試塊，待強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，對(duì)襯砌背后脫空進(jìn)行帶模注漿回填密實(shí)，注漿要求同原設(shè)計(jì)，確保二襯與圍巖密貼。

混凝土澆筑完成拆模后應(yīng)及時(shí)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14天。

4? 結(jié)語(yǔ)

高速鐵路越來(lái)越嚴(yán)格的行車(chē)安全要求，標(biāo)志著質(zhì)量缺陷整治工作的重要性。以上二襯欠厚整治技術(shù)為成貴鐵路常見(jiàn)病害處理方法，在實(shí)際施工過(guò)程中可能會(huì)遇到更復(fù)雜的質(zhì)量缺陷。施工單位在實(shí)際施工中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和文件、施工規(guī)范和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)組織施工，改進(jìn)施工工藝和方法，真正遵循和恪守“安全第一，質(zhì)量為本”的原則。

參考文獻(xiàn)：

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[3]陳平燕.隧道襯砌欠厚病害檢測(cè)及處治措施技術(shù)要點(diǎn)探索[J].福建交通科技，2019（02）.