高速鐵路隧道二襯拱頂施工質(zhì)量問題及預(yù)控措施

申雪松

（中鐵三局集團(tuán)有限公司貴南項(xiàng)目部，貴州 黔南 558000）

1 隧道二襯拱頂混凝土分層掉塊質(zhì)量問題及預(yù)控措施

因拱頂混凝土澆筑過程不連續(xù)，內(nèi)外層（上下）分別以薄殼形式存在，表現(xiàn)為拱頂混凝土有明顯的“扇形”圖案或“三角”圖案，在列車氣動荷載的反復(fù)作用下，表層混凝土易形成掉塊風(fēng)險(xiǎn)。預(yù)控措施如下：

（1）嚴(yán)格控制混凝土澆筑時(shí)間。加強(qiáng)管理人員現(xiàn)場調(diào)度，保證混凝土連續(xù)生產(chǎn)和供應(yīng)，確保連續(xù)澆筑。宜將Vc級圍巖二襯混凝土（設(shè)計(jì)180m3）澆筑時(shí)間控制在11h內(nèi)，Ⅲa級圍巖混凝土（設(shè)計(jì)131m3）控制在8h內(nèi)，確保二襯混凝土內(nèi)實(shí)外光。

（2）改變二襯混凝土澆筑數(shù)量的核對方式。杜絕拱頂混凝土澆筑傳統(tǒng)的停盤預(yù)估剩余量的做法，在混凝土澆筑前采用三維斷面測量儀對混凝土澆筑數(shù)量進(jìn)行第一次測算；在混凝土澆筑至二襯臺車第四層窗口封窗時(shí)，再次復(fù)核拱頂混凝土量；拱頂142°范圍內(nèi)澆筑必須采取罐車儲備制度，特別是在臺車模板頂部以上的混凝土（理論15～25m3）澆筑過程中，必須一次澆筑成型。

（3）完善二襯拱頂混凝土工裝配置標(biāo)準(zhǔn)。澆筑用混凝土地泵澆筑能力不小于25m3/h；臺車必須配置自動布料系統(tǒng)；勞力不少于6人，且建議泵管同時(shí)進(jìn)行沖頂澆筑。

（4）建立二襯拱頂混凝土連續(xù)澆筑應(yīng)急預(yù)案。為保證澆筑“堵管”問題得到及時(shí)解決，在二襯臺車頂部預(yù)備3節(jié)豎向泵管，在發(fā)生“堵管”問題時(shí)及時(shí)選用備用泵管更換施工。

（5）避免防水板對砼的“切割”。嚴(yán)格控制防水板縱橫向焊縫邊緣預(yù)留寬度，在熱熔焊接完成后，專人檢查焊縫預(yù)留寬度，預(yù)留寬度控制在5cm以下。

2 隧道二襯拱頂混凝土脫空質(zhì)量問題及預(yù)控措施

在二襯臺車與隧道初支封閉的暗環(huán)境下，受混凝土澆筑不連續(xù)、填充澆筑不充分、過程監(jiān)控不到位造成二襯混凝土與初支之間形成的空洞。預(yù)控措施如下：

（1）應(yīng)用可視化視頻監(jiān)控二襯混凝土澆筑過程。將隧道二襯混凝土澆筑的暗環(huán)境施工改造為“明”環(huán)境，即在二襯澆筑過程中選用紅外線錄像裝備進(jìn)行過程監(jiān)控和信息采集。

（2）改善混凝土沖頂填充澆筑環(huán)境。在澆筑過程中，由于澆筑先后順序、沖頂高低端泵管口位置選擇、連續(xù)澆筑等因素限制，因此可能在拱頂二襯澆筑區(qū)域形成封閉壓縮的空氣囊或水囊，制約混凝土填充澆筑的飽滿度。貴南項(xiàng)目在拱頂防水板上設(shè)置帶有土工布的塑料排水板進(jìn)行拱頂氣壓、水壓釋放。

（3）利用觸電式報(bào)警裝置監(jiān)控混凝土澆筑飽滿度。在二襯混凝土澆筑前，在已鋪設(shè)的防水板上安裝E21F17/18型號的“觸電式報(bào)警裝置”，該裝置每次混凝土澆筑前均進(jìn)行有效性調(diào)試，裝置觸點(diǎn)共4處，混凝土澆筑高度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，該設(shè)備及時(shí)進(jìn)行信息提示。

（4）開展技術(shù)攻關(guān)活動。在二襯拱頂混凝土泵接口處設(shè)計(jì)帶有加力轉(zhuǎn)盤的封孔裝置，避免混凝土澆筑結(jié)束后拆管過程中混凝土的外流，避免了泵管處因封堵不及時(shí)造成局部空洞。

3 隧道二襯拱頂混凝土開裂質(zhì)量問題及預(yù)控措施

二襯混凝土施工完成后由于拆模時(shí)間不合理、養(yǎng)護(hù)不達(dá)標(biāo)、成品保護(hù)不到位或初支穩(wěn)定性不達(dá)標(biāo)開始澆筑等素造成二襯混凝土表面龜裂或縱橫向裂紋。預(yù)控措施如下：

（1）規(guī)范不同時(shí)期段的拆模時(shí)間。按照驗(yàn)標(biāo)的要求，二襯混凝土強(qiáng)度達(dá)到10MPa后方可拆模。中心試驗(yàn)室每月末在全線隧道制作同條件試件，按照強(qiáng)度發(fā)展情況，在每月1日發(fā)布項(xiàng)目部隧道建議拆模時(shí)長控制通告。

（2）完善專業(yè)養(yǎng)護(hù)工裝設(shè)備配置。在每臺臺車后端均配置養(yǎng)護(hù)檢測臺架，拆模后立即啟用養(yǎng)護(hù)臺架上的自動噴淋系統(tǒng)，按照澆筑完成后按照7d內(nèi)6h/次，8～14d時(shí)8/次的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)。

（3）開展技術(shù)關(guān)公活動。在二襯臺車的前后端及下部均設(shè)計(jì)了軟搭接裝置，一是避免了二襯臺車在就位調(diào)整過程中對已澆筑二襯混凝土的擠壓“傷害”；二是避免了因二襯模板密封性差，形成二襯混凝土表面的“流沙”質(zhì)量表觀問題。

（4）建立初支穩(wěn)定性專業(yè)評估制度。項(xiàng)目部選用專業(yè)監(jiān)控量測隊(duì)伍進(jìn)行初支沉降、收斂專業(yè)測量，按照隧道圍巖地質(zhì)素描、開挖巖體特征、開挖方法、水系發(fā)育、覆蓋層厚度等因素，建立專業(yè)數(shù)據(jù)分析制度，確保在初支穩(wěn)定后進(jìn)行二襯澆筑施工。

4 隧道二襯拱頂混凝土滲漏水質(zhì)量問題及預(yù)控措施

二襯施工完成后，在其表面局部或施工縫附近出現(xiàn)漏水點(diǎn)，從而影響列車電力設(shè)備和信號設(shè)備的安全使用。預(yù)控措施如下：

（1）把好隧道初支“排水”防控第一道關(guān)。在初支施工前，對出水量較大位置選擇后噴射混凝土，對出水點(diǎn)或線安裝引流盲管；對初支施工完成后的出水點(diǎn)，增設(shè)專用排水盲管，所有排水盲管均連接到矮邊墻排水系統(tǒng)。

（2）把好隧道二襯背后防水板“堵水”防控第二道關(guān)。在施工防水層前，修補(bǔ)初支表面噴射混凝土凹凸面，切割鋼筋網(wǎng)及錨桿端頭；將緩沖層用熱熔墊圈按照拱頂間距50cm、拱墻80cm固定于初支面上；采用微波熱熔焊機(jī)將EVA防水板與熱熔墊圈連接，松鋪系數(shù)為10∶8，采用自動爬行熱焊機(jī)將防水板縱環(huán)向焊接，縱向搭接寬度至少15cm，兩道焊縫各寬1cm，焊縫間預(yù)留空氣道，環(huán)向采取下部防水板壓上部防水板，防水板搭接縫距施工縫、變形縫圍巖集中出水等薄弱環(huán)節(jié)錯(cuò)開至少1m。

（3）把好隧道二襯施工縫及變形縫“堵水”防控第三道關(guān)。二次襯砌的變形縫、施工縫是隧道施工的薄弱環(huán)節(jié)，也是隧道工程防水的重點(diǎn)?？v環(huán)向中埋止水帶采用間距30cm的U型鋼筋卡具固定位置，滿足止水帶距離隧道襯砌內(nèi)側(cè)20cm、外露高度17.5cm的要求。遇水膨脹止水條距離防水板10cm，采用鋼筋套或扁鋼固定安裝，居中位于施工縫及變形縫間；中埋止水帶在環(huán)向襯砌范圍一次下料到位，清刷干凈止水帶粘接處后用熱硫化連接止水帶，搭接長度至少為10cm（采用冷接法粘接時(shí)，搭接長度至少為20cm），焊縫寬至少為5cm；施工縫及變形縫處新舊混凝土結(jié)合面采用Ⅰ型界面劑處理后，再施工新混凝土。

（4）把好隧道矮邊墻“排水”防控第四道關(guān)。采用Φ80縱向打孔波紋管（外裹無紡布）隧道左右兩側(cè)拉通設(shè)置，管上部布置無沙混凝土塊，直接彎入邊墻側(cè)溝，縱向管按低于矮邊墻42cm的位置設(shè)置，且預(yù)留的管口高于側(cè)溝底20cm。盲管位置準(zhǔn)確合理，盲管安設(shè)的坡度與線路坡度一致?？扇軒r段及地下水發(fā)育段落，在拱墻環(huán)向每間距2m增設(shè)直徑5cm的排水盲管。

（5）做好巖溶地段“引水”預(yù)控。在隧道開挖過程中，發(fā)現(xiàn)開挖斷面周邊有明顯的溶槽或溶溝，在隧道二襯施工過程中進(jìn)行引流水管道的預(yù)埋，避免后期由于地質(zhì)變化隧道二襯承受承壓水。

5 隧道二襯拱頂混凝土結(jié)構(gòu)性質(zhì)量問題及預(yù)控措施

因拱頂鋼筋定位質(zhì)量、鋼筋與混凝土的整體受力狀況、混凝土強(qiáng)度等質(zhì)量問題引起的結(jié)構(gòu)性質(zhì)量問題預(yù)控措施如下：

（1）提高拱頂二襯鋼筋安裝質(zhì)量和成品保護(hù)意識。一是鋼筋綁扎按照先定輪廓鋼筋后全面綁扎的原則組織施工，同時(shí)通過安裝保護(hù)層墊塊，確保鋼筋定位準(zhǔn)確；二是為保證內(nèi)外層鋼筋的整體受力，內(nèi)外層架立鋼筋必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖數(shù)量設(shè)計(jì)；三是對只設(shè)置護(hù)面鋼筋的二襯地段，二襯護(hù)面鋼筋選用整體鋼筋綁扎，杜絕選用網(wǎng)片安裝工藝；四是在二襯臺車涂刷脫模劑的過程中，做好鋼筋防污染工作。

（2）加強(qiáng)混凝土振搗工藝控制。在二襯臺車內(nèi)側(cè)安裝ZW-10的高頻附著式振搗器，每個(gè)澆筑孔窗口分3次進(jìn)行，每次澆筑后啟動澆筑孔附近的附著式振搗器8 ～ 10s。

（3）堅(jiān)守專業(yè)人員值守制度。在混凝土澆筑過程中，試驗(yàn)人員和技術(shù)人員全程值班，杜絕混凝土私自加水澆筑和長時(shí)間停盤施工。

（4）混凝土沖頂過程中，受隧道預(yù)埋槽道等構(gòu)件的影響，混凝土的未能按照設(shè)想的由高向低的途徑流動，而是按照拱頂向兩側(cè)、邊墻、臺車端頭、向上的順序流動。因此，需要強(qiáng)化拱頂端頭模板的支護(hù)，并研究設(shè)計(jì)具有更好流動性的混凝土配合比。

（5）在西南山區(qū)大坡度隧道拱頂混凝土澆筑過程中，選取由底位向高位進(jìn)行澆筑的工藝，壓縮混凝土澆筑過程中混凝土流動時(shí)間，避免造成混凝土自身質(zhì)量和表觀質(zhì)量問題。

（6）嚴(yán)格控制砼運(yùn)輸時(shí)間。原則上運(yùn)輸時(shí)間控制在40min；對于長大隧道、臨時(shí)道路條件較差的隧道，建議增加緩凝劑。

6 隧道二襯拱頂施工縫兩側(cè)混凝土質(zhì)量問題及預(yù)控措施

混凝土受模板支撐體系約束、澆筑窗口及施工縫保護(hù)措施限制，容易造成該處混凝土不密實(shí)或強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)。其預(yù)控措施如下：

（1）增設(shè)二襯臺車澆筑窗口。在二襯臺車上適度增加混凝土澆筑窗口，二襯帶車單側(cè)澆筑窗口原則上不少于16個(gè)，且呈梅花形布置，確?；炷翝仓轿弧?/p>

（2）加強(qiáng)二襯混凝土的振搗質(zhì)量。除了在二襯臺車上布置不少于24臺的高頻振搗器，還要在二襯臺車前端增加插入式振搗器工作窗口進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)振搗。

（3）開展技術(shù)創(chuàng)新管理工作。在臺車兩端設(shè)置弧形“V”型縫，貴南項(xiàng)目二襯鋼筋按照12m/單元進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)施工縫為直角形“V”型縫，考慮西南地區(qū)的混凝土選用機(jī)制砂進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，混凝土的流動性有一定的限制，故本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了弧形“V”型縫作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。該工藝的推廣不僅解決了“V”型縫處的混凝土質(zhì)量，而且提升了二襯混凝土的表觀質(zhì)量。

7 結(jié)束語

隧道二襯混凝土作為特殊工況下施工的承力結(jié)構(gòu)物，無論從其自身受力角度講，還是從其在列車運(yùn)營中的安全地位講，都有著至關(guān)重要的作用?？萍纪七M(jìn)無極限，質(zhì)量管理無盡頭，施工單位為業(yè)主提供合格產(chǎn)品是質(zhì)量過程管理的基本要求，中鐵三局管理團(tuán)隊(duì)將持續(xù)推進(jìn)技術(shù)攻關(guān)活動，緊密結(jié)合社會科技行業(yè)發(fā)展水平，以交通強(qiáng)國、鐵路先行為己任，認(rèn)真總結(jié)、分析隧道二襯施工得失，系統(tǒng)提升隧道二襯施工質(zhì)量，為新時(shí)代的中國高鐵奏響最美、最強(qiáng)音。