高速鐵路隧道工程質(zhì)量缺陷與整治技術(shù)探討

摘要：對(duì)已運(yùn)營(yíng)的鐵路線缺陷隱患排查整治中發(fā)現(xiàn)，隧道存在一定的安全隱患，對(duì)運(yùn)營(yíng)安全產(chǎn)生極大威脅，而且整治難度大、時(shí)間長(zhǎng)、成本高。對(duì)新建鐵路成都至貴陽(yáng)線樂山至貴陽(yáng)段第12標(biāo)段隧道工程的質(zhì)量缺陷分類和整治技術(shù)等方面進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，希望能完善國(guó)內(nèi)高速鐵路隧道工程質(zhì)量缺陷的整治技術(shù)。

關(guān)鍵詞：高速鐵路;隧道工程;質(zhì)量缺陷;整治技術(shù)

0" "引言

國(guó)內(nèi)首條新建高速鐵路于2005年開工建設(shè)，至今已有17年，通過這些年不斷的施工總結(jié)及經(jīng)驗(yàn)推廣，國(guó)內(nèi)鐵路交通工程整體質(zhì)量得到很大提升，但是在對(duì)已運(yùn)營(yíng)的鐵路線缺陷隱患排查整治中發(fā)現(xiàn)，隧道存在一定的安全隱患，對(duì)運(yùn)營(yíng)安全產(chǎn)生極大威脅，而且整治難度大、時(shí)間長(zhǎng)、成本高。如何在工程驗(yàn)交前快速、全面的完成缺陷排查和治理便顯得尤為重要。本文對(duì)新建鐵路成都至貴陽(yáng)線樂山至貴陽(yáng)段第12標(biāo)段隧道工程的質(zhì)量缺陷分類和整治技術(shù)等方面進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，希望能完善國(guó)內(nèi)高速鐵路隧道工程質(zhì)量缺陷的整治技術(shù)。

新建鐵路成都至貴陽(yáng)線樂山至貴陽(yáng)段第12標(biāo)段（以下簡(jiǎn)稱成貴鐵路12標(biāo)段），承建高坡隧道、小寨隧道等13.5座隧道，隧道正線總長(zhǎng)約16.6km。為保證工程順利驗(yàn)交，也為避免出現(xiàn)運(yùn)營(yíng)期“非常規(guī)”整治，在驗(yàn)交前，對(duì)隧道工程進(jìn)行了全方位的缺陷排查和綜合整治，最終成貴鐵路12標(biāo)段在全線“聯(lián)調(diào)聯(lián)試”前3個(gè)月，即2019年6月底便完成了所有隧道單位工程的質(zhì)量驗(yàn)收，圓滿完成施工任務(wù)。

1" "缺陷排查方式

缺陷排查是指在工程驗(yàn)交前，對(duì)工程的質(zhì)量缺陷進(jìn)行全方位的系統(tǒng)的摸排。成貴鐵路12標(biāo)段通過內(nèi)業(yè)檢查和實(shí)體排查的方式進(jìn)行了缺陷排查。

1.1" "內(nèi)業(yè)檢查

內(nèi)業(yè)檢查，以隧道設(shè)計(jì)圖紙、竣工圖紙及施工規(guī)范為依據(jù)，查對(duì)施工日志、工作記錄、第三方檢測(cè)原始記錄。通過詢問現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員、安全監(jiān)督人員、施工帶班人員等方法，梳理出可能存在的安全隱患處所。

1.2" "實(shí)體檢查

實(shí)體檢查則是通過目視檢查、敲擊檢查、地質(zhì)雷達(dá)法、鉆孔取芯法等多種方法綜合驗(yàn)證質(zhì)量缺陷。

1.2.1" "目視檢查

目視檢查最簡(jiǎn)單的檢查方法，即通過目視檢查肉眼可見的隧道缺陷，如襯砌開裂、襯砌滲漏水、蜂窩麻面等。

1.2.2" "敲擊檢查

利用搭設(shè)檢查作業(yè)平臺(tái)對(duì)隧道襯砌質(zhì)量進(jìn)行敲擊檢查，主要檢查襯砌混凝土質(zhì)量。檢查作業(yè)平臺(tái)需要具有良好的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和安全性，且易于推行。敲擊點(diǎn)縱、環(huán)向間隔距離按照30～50cm控制。敲擊方向需垂直于隧道襯砌表面，力度要自然、均勻，敲擊頻率控制在 1～2次/s。檢查錘敲擊二襯時(shí)回音清脆、彈性，可判斷二襯狀態(tài)較好。當(dāng)敲擊時(shí)出現(xiàn)悶響等聲音異常變化，可判斷該處混凝土可能存在質(zhì)量問題。

1.2.3" "地質(zhì)雷達(dá)法

利用可移動(dòng)檢查作業(yè)平臺(tái)或車輛進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)法檢測(cè)，可以檢測(cè)出初期支護(hù)、二次襯砌（仰拱）的厚度、脫空情況，以及初支鋼架、襯砌鋼筋間距等情況。隧道工程的地質(zhì)雷達(dá)無(wú)損檢測(cè)，一般設(shè)置7條縱向測(cè)線，分別位于隧道拱頂、左右拱腰、左右邊墻、左右隧底。對(duì)于復(fù)雜地段或不合格地段，應(yīng)加密測(cè)線提高準(zhǔn)確性。

1.2.4" "鉆芯法

鉆芯法即對(duì)襯砌邊墻混凝土或仰拱混凝土進(jìn)行鉆孔（鉆芯），檢測(cè)混凝土厚度、強(qiáng)度及隧底虛碴。

2" "缺陷分類及量化指標(biāo)

2.1" "缺陷分類

成貴鐵路12標(biāo)段的隧道缺陷，大致有11種類型，具體包括：襯砌混凝土厚度小于設(shè)計(jì)值。襯砌與初支間、初支與圍巖間存在脫空。襯砌混凝土表面出現(xiàn)縱橫交錯(cuò)裂縫、單一斜向裂縫、墻部裂縫、豎向施工裂縫、施工縫、冷縫、伸縮縫及沉降縫張開、變形裂紋等。襯砌鋼筋外露或鋼筋保護(hù)層厚度不足。襯砌表面蜂窩麻面。施工縫錯(cuò)臺(tái)，襯砌混凝土施工縫位置，出現(xiàn)銜接不平順現(xiàn)象。襯砌混凝土施工縫、變形縫出現(xiàn)破損現(xiàn)象。襯砌拱頂充填注漿孔內(nèi)砂漿塊脫落。襯砌混凝土強(qiáng)度不足。襯砌鋼筋缺少或間距超標(biāo)。襯砌混凝土滲漏水。

2.2" "缺陷量化指標(biāo)

參照《鐵路運(yùn)營(yíng)隧道襯砌安全等級(jí)評(píng)定暫行規(guī)定》（鐵運(yùn)函[2004]174號(hào)）襯砌厚度缺陷的量化指標(biāo)和《高速鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則（試行）》（鐵運(yùn)[2011]131號(hào)）襯砌厚度缺陷的量化指標(biāo)，結(jié)合成貴鐵路建設(shè)實(shí)際情況，對(duì)各類型襯砌拱墻厚度缺陷進(jìn)行量化，如表1所示。當(dāng)相鄰測(cè)線三條及以上均連續(xù)不足時(shí)，其缺陷等級(jí)應(yīng)提高等一級(jí)。

3" "整治技術(shù)

3.1" "襯砌欠厚

對(duì)襯砌拱墻厚度缺陷進(jìn)行分級(jí)，分級(jí)指標(biāo)參照《鐵路運(yùn)營(yíng)隧道襯砌安全等級(jí)評(píng)定暫行規(guī)定》中襯砌厚度缺陷的量化指標(biāo)及《高速鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則（試行）》，處理措施如下：

對(duì)于欠厚缺陷評(píng)級(jí)為輕微的地段，先對(duì)襯砌背后進(jìn)行注漿回填密實(shí)后，再涂刷防碳化層。對(duì)于欠厚缺陷評(píng)級(jí)為輕微以上的地段、素混凝土段襯砌，如缺陷位于拱部，則對(duì)拱部144°范圍進(jìn)行拆換處理，見圖1。如缺陷位于拱墻或邊墻，則對(duì)拱墻范圍進(jìn)行拆換處理。

對(duì)于欠厚缺陷評(píng)級(jí)為輕微以上的地段、鋼筋混凝土段襯砌，如缺陷環(huán)向長(zhǎng)度不超過拱墻范圍30%時(shí)，僅對(duì)缺陷范圍進(jìn)行拆換處理，見圖2。如缺陷環(huán)向長(zhǎng)度超過拱墻范圍30%時(shí)，則對(duì)拱部144°或拱墻整體拆換處理。

3.2" "襯砌背后脫空

對(duì)于襯砌背后脫空，采取鉆孔注漿填充空洞的方式進(jìn)行整治。襯砌背后脫空注漿如圖3所示。初支背后脫空注漿如圖4所示。注漿材料根據(jù)脫空高度進(jìn)行選擇，當(dāng)脫空高度<20cm時(shí)，選用水泥漿;當(dāng)脫空高度≥20cm時(shí)，可選用細(xì)石混凝土。

3.3" "襯砌混凝土裂縫

由具有資質(zhì)的機(jī)構(gòu)對(duì)裂縫進(jìn)行評(píng)估，對(duì)于影響結(jié)構(gòu)安全或存在掉塊風(fēng)險(xiǎn)的，需對(duì)二次襯砌采取拆換處理。襯砌非結(jié)構(gòu)裂縫處理措施如下：

不影響襯砌結(jié)構(gòu)受力的裂縫，在整治前需要對(duì)裂縫進(jìn)行觀測(cè)，待裂縫穩(wěn)定不繼續(xù)發(fā)展后，再對(duì)裂縫進(jìn)行整治。裂縫寬度<1mm且長(zhǎng)度<5mm，采用沿縫針管注漿封堵處理。對(duì)于裂縫寬度≥1mm或長(zhǎng)度≥5mm，采用沿縫鑿孔壓漿封堵處理。對(duì)于裂縫寬度>5mm、鋼筋混凝土襯砌閉合裂縫且網(wǎng)狀裂紋深度<15cm、素混凝土襯砌閉合裂縫且網(wǎng)狀裂紋深度<5cm的，采用沿縫鑿槽，壓漿封堵后用環(huán)氧砂漿嵌補(bǔ)。對(duì)于鋼筋混凝土襯砌閉合裂縫且網(wǎng)狀裂紋深度>15cm、素混凝土襯砌閉合裂縫且網(wǎng)狀裂紋深度>5cm的，開天窗處理。對(duì)于影響結(jié)構(gòu)受力的裂縫，根據(jù)裂縫受力分析后單獨(dú)制定處理措施。

3.4" "襯砌鋼筋外露

對(duì)施工期間遺留外露的輔助筋，先拆除輔助筋，后采用環(huán)氧砂漿封閉遺留孔。對(duì)于襯砌鋼筋外露段，先清除易掉塊體和鋼筋外露部分除銹，后涂刷滲透型環(huán)氧樹脂防水涂料（防碳化）。

對(duì)于襯砌鋼筋保護(hù)層厚度不足段，先清除易掉塊體，后對(duì)此段落涂刷滲透型環(huán)氧樹脂防水涂料（防碳化）。鋼筋保護(hù)層厚度不足段落整治如圖5所示。

3.5" "蜂窩麻面

在襯砌厚度、強(qiáng)度能保證結(jié)構(gòu)安全的條件下，對(duì)表面蜂窩麻面處，清除易掉塊體后打磨平整，并涂刷滲透型環(huán)氧樹脂防水涂料。蜂窩麻面整治如圖6所示。

3.6" "施工縫錯(cuò)臺(tái)

在襯砌厚度滿足設(shè)計(jì)的條件下，對(duì)錯(cuò)臺(tái)、銜接不平順處打磨處理。若是由于圍巖壓力引起的施工縫錯(cuò)臺(tái)，應(yīng)根據(jù)情況另行處理。

3.7" "施工縫、變形縫破損

當(dāng)施工縫、變形縫僅存在外觀破損時(shí)，一般在鑿除破損混凝土、打磨平整后，涂刷滲透型環(huán)氧樹脂防水涂料即可。當(dāng)破損程度較嚴(yán)重時(shí)（單側(cè)寬度或深度>10cm），在鑿除破損混凝土后會(huì)形成鑿槽。此時(shí)需設(shè)置鋼筋，采用環(huán)氧樹脂砂漿填塞平整，在表面涂抹改性環(huán)氧樹脂防水涂料，如圖7所示。當(dāng)施工縫與變形縫滲漏水時(shí)，需預(yù)埋盲管，引至排水溝。存在結(jié)構(gòu)性缺陷的施工縫、變形縫破損處，按欠厚缺陷整治措施進(jìn)行缺陷整治。

3.8" "注漿孔內(nèi)砂漿塊掉落

清理孔內(nèi)松動(dòng)砂漿塊，檢查襯砌背后狀態(tài)，如無(wú)其他缺陷，則完成后涂刷滲透型環(huán)氧樹脂防水涂料。注漿孔內(nèi)砂漿塊脫落整治如圖8所示。

3.9" "襯砌混凝土強(qiáng)度不足

對(duì)缺陷范圍（以縱向?yàn)榛鶞?zhǔn)線）的襯砌拆除，重筑混凝土。

3.10" "襯砌鋼筋缺少

對(duì)缺陷范圍（以縱向?yàn)榛鶞?zhǔn)線）的襯砌拆除，按設(shè)計(jì)要求重筑鋼筋混凝土。

3.11" "襯砌混凝土滲漏水

滲漏水應(yīng)結(jié)合隧道結(jié)構(gòu)加固、襯砌背后回填注漿等措施進(jìn)行綜合整治，采取“以排為主，堵排結(jié)合，因地制宜，多道設(shè)防，綜合治理”的原則。拱部襯砌采用堵排結(jié)合，邊墻則以排為主，僅在伴有泥沙涌出時(shí)采用堵的方式進(jìn)行整治，集中出水則均需鑿槽引排。注漿封堵布置如圖9所示。鑿槽引排剖面如圖10所示。

4" "質(zhì)量保證措施

成立隧道工程質(zhì)量缺陷整治工作領(lǐng)導(dǎo)小組，選配有責(zé)任心和有能力的管理、技術(shù)、安全人員實(shí)施，同時(shí)給予一定的崗位待遇，并針對(duì)夜間作業(yè)的特殊性，制定一定的崗位補(bǔ)助，避免因管理失控造成二次隱患。

隧道質(zhì)量缺陷整治前，先編制隧道缺陷整治專項(xiàng)方案，明確工藝流程、施工方案，安排好各工序銜接、機(jī)具配置、施工場(chǎng)地布置等，制訂相應(yīng)的預(yù)防、控制和救援措施。針對(duì)出現(xiàn)襯砌開裂、掉塊、掉拱、坍塌、潰垮等風(fēng)險(xiǎn)，配備應(yīng)急搶險(xiǎn)的機(jī)具、物資和技術(shù)準(zhǔn)備。

對(duì)極嚴(yán)重地段進(jìn)行襯砌結(jié)構(gòu)加固前，應(yīng)采用鋼拱架進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，確保隧道結(jié)構(gòu)和施工安全。確保缺陷整治規(guī)范、徹底和安全。

5" "注意事項(xiàng)

對(duì)無(wú)損檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的缺陷部位應(yīng)加深加密檢測(cè)工作，并在整治前進(jìn)行相應(yīng)的鉆孔驗(yàn)證。務(wù)必確保二次襯砌的工程及水文地質(zhì)、監(jiān)控量測(cè)和檢測(cè)數(shù)據(jù)等資料真實(shí)、準(zhǔn)確。對(duì)于需要進(jìn)行初支或襯砌拆換的段落，應(yīng)仔細(xì)核對(duì)施工日記和相關(guān)變更情況，若發(fā)生過塌方等情況，在施工前應(yīng)增設(shè)臨時(shí)支撐等相關(guān)支護(hù)措施，確保施工安全。

做好建筑材料的源頭質(zhì)量控制，并按照材料要求進(jìn)行堆放、使用等，尤其有特殊要求的材料，要專人專管專用，并做好登記造冊(cè)。一切作業(yè)應(yīng)遵守相應(yīng)安全技術(shù)規(guī)范和設(shè)備操作規(guī)程，并應(yīng)提供足夠的場(chǎng)地照明。高空作業(yè)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)安全技術(shù)規(guī)則，穿好防滑鞋和防護(hù)服、戴安全帽、拴安全繩等;嚴(yán)格用電管理。

拱部的缺陷整治措施不得采用任何涂抹、局部修補(bǔ)方式，對(duì)施工期間已經(jīng)涂抹部分應(yīng)進(jìn)行打磨清除。澆筑新混凝土前應(yīng)先對(duì)結(jié)合處混凝土壁面進(jìn)行濕潤(rùn)。特別注意施工縫處防水板、鋼筋的搭接質(zhì)量，不留下新的隱患。做好成品保護(hù)。應(yīng)在處理區(qū)段墻腳處進(jìn)行標(biāo)識(shí)，后續(xù)作業(yè)應(yīng)注意保護(hù)，不得損傷;不得在補(bǔ)強(qiáng)區(qū)段設(shè)置懸掛設(shè)備。

考慮整治后二襯在結(jié)構(gòu)安全度、耐久性、使用功能等方面，相對(duì)于原設(shè)計(jì)將存在差異，因此要對(duì)整治后的二襯進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)及必要的維護(hù)、維修。襯砌滲水整治完成后，對(duì)其不定期進(jìn)行觀察驗(yàn)證整治效果，尤其逢雨季時(shí)應(yīng)進(jìn)行復(fù)查復(fù)測(cè)，進(jìn)行拾漏補(bǔ)遺工作，同時(shí)觀察其他部位是否出現(xiàn)新的滲水點(diǎn)。保持排水系統(tǒng)通暢是結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的基礎(chǔ)，施工完成后應(yīng)重新疏通排水系統(tǒng)。

6" "結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)新建鐵路成都至貴陽(yáng)線樂山至貴陽(yáng)段第12標(biāo)段隧道工程的質(zhì)量缺陷分類和整治技術(shù)等方面進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，希望能完善國(guó)內(nèi)高速鐵路隧道工程質(zhì)量缺陷的整治技術(shù)。缺陷整治終歸是被動(dòng)的質(zhì)量補(bǔ)救工作，施工企業(yè)應(yīng)規(guī)范好自身質(zhì)量管理工作，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件、施工規(guī)范和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)組織施工，保持高標(biāo)準(zhǔn)的工程質(zhì)量，從而保障企業(yè)的長(zhǎng)治久安。