高速鐵路隧道二次襯砌質(zhì)量控制及缺陷預(yù)防施工技術(shù)研究

摘"要：為解決二次襯砌質(zhì)量突出問題，避免受裂縫、麻面等質(zhì)量缺陷影響，制約高速鐵路隧道正常運(yùn)營(yíng)。本文將基于問題導(dǎo)向法，聚焦高鐵隧道二次襯砌施工常見質(zhì)量通病問題，提出質(zhì)量控制技術(shù)和缺陷預(yù)防技術(shù)，并結(jié)合實(shí)例，驗(yàn)證質(zhì)量控制技術(shù)及缺陷預(yù)防施工技術(shù)的可行性。實(shí)踐表明，在質(zhì)量控制技術(shù)以及管理新思路的應(yīng)用下，混凝土欠厚、拱頂脫空等缺陷率指數(shù)明顯下降，已由25%及20%變?yōu)?%和5%，實(shí)用價(jià)值顯著。

關(guān)鍵詞：高速鐵路隧道；二次襯砌；質(zhì)量?jī)?yōu)化；缺陷預(yù)防文章編號(hào)：2095-4085（2024）05-0080-03

0"引言

我國(guó)地形復(fù)雜多變，絕大多數(shù)高速鐵路都需穿過山地或丘陵。長(zhǎng)久運(yùn)營(yíng)后，易受到不同形式損壞，出現(xiàn)隧道滲水，襯砌開裂等問題。而二次襯砌作為一種新型復(fù)合隧道施工工藝，可通過預(yù)先在施工前期完成支護(hù)的手段，強(qiáng)化隧道排水性能及穩(wěn)固性能，但存在一定質(zhì)量問題，由于二次襯砌，多采用襯砌一次成型方法，實(shí)現(xiàn)頂板填充，故易受混凝土澆筑脫空等因素影響，誘發(fā)裂縫問題，對(duì)高速鐵路運(yùn)行安全造成嚴(yán)重制約。因此，研究此項(xiàng)課題，具有十分重要的意義。

1"基于實(shí)例分析法的高速鐵路隧道二次襯砌質(zhì)量控制

1.1"作業(yè)背景

某新建高速鐵路隧道全長(zhǎng)約14km，設(shè)計(jì)四座規(guī)格統(tǒng)一的輔助坑道，隧道場(chǎng)區(qū)地貌條件復(fù)雜，多為剝蝕及溶蝕性低山丘陵。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察工程隊(duì)統(tǒng)計(jì)，在整條隧道之中，呈級(jí)的圍巖幾乎占據(jù)九成。為保障本工程二次襯砌施工一次成型，施工實(shí)踐期間，需著重將關(guān)注重點(diǎn)放在如下幾個(gè)方面，其一是保證隧道襯砌厚度。其二是合理減少隧道襯砌掉塊及施工縫裂縫出現(xiàn)頻次。其三是合理提升襯砌砼密實(shí)度。其四是快速且高效地實(shí)現(xiàn)拱墻襯砌整體澆筑。

1.2"全流程視角下質(zhì)量控制技術(shù)

為保障質(zhì)量控制技術(shù)能夠取得最優(yōu)成效，筆者計(jì)劃基于全流程實(shí)踐視角，從開挖成型、初期支護(hù)等層面入手，完善整體技術(shù)布局。具體如下。

1.2.1"開挖成型

為保障開挖成型質(zhì)量順利達(dá)到理想狀態(tài)，具體實(shí)踐期間，需引入3D激光隧道自動(dòng)化掃描系統(tǒng)，并實(shí)時(shí)對(duì)相關(guān)細(xì)節(jié)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，保障其每秒可順利掃描100萬點(diǎn)，每三分鐘可達(dá)到20m左右的掃描長(zhǎng)度，進(jìn)而為快速生成3D立體化的開挖面成型結(jié)果提供堅(jiān)實(shí)數(shù)據(jù)支撐。

1.2.2"初期支護(hù)

為提升初期支護(hù)穩(wěn)固度，需著重將關(guān)注重點(diǎn)放在初期支護(hù)基面平整度的施工優(yōu)化上，故而本案例在實(shí)現(xiàn)此環(huán)節(jié)質(zhì)量控制技術(shù)措施部署期間，決定預(yù)先生成平整度全細(xì)節(jié)檢查記錄表，并組織技術(shù)班組及施工班組協(xié)同檢查，待確定無誤之后，再落實(shí)后續(xù)的仰拱及拱墻防排水施工，進(jìn)而保障所有質(zhì)量問題都能夠被提前發(fā)現(xiàn)，避免因基面不達(dá)標(biāo)鋪設(shè)，而使得不可預(yù)估的脫空問題發(fā)生。除此之外，還充分利用3D激光隧道掃描儀，及時(shí)對(duì)初期支護(hù)凈空斷面的實(shí)況進(jìn)行檢測(cè)，做到360度無死角盲區(qū)視覺掌握，進(jìn)而保障現(xiàn)場(chǎng)所落實(shí)的所有施工工作都能夠擁有堅(jiān)實(shí)的參數(shù)支撐。

1.2.3"結(jié)構(gòu)防排水

針對(duì)防排水質(zhì)量?jī)?yōu)化控制技術(shù)部署而言，計(jì)劃著重通過防水板鋪設(shè)，防水板焊接，調(diào)整防水板固定點(diǎn)間距等工藝落實(shí)，順利達(dá)成理想的質(zhì)控目標(biāo)。第一，防水板鋪設(shè)工藝改變，需嚴(yán)格參照松緊適度以及基面圓順度進(jìn)行余量留存調(diào)整，進(jìn)而保障防水板能夠與基面實(shí)現(xiàn)緊密相連。第二，防水板焊接改變。為保障此技術(shù)工藝能夠順利達(dá)到質(zhì)量?jī)?yōu)化目標(biāo)，保障熱熔墊片間距以及鋪設(shè)數(shù)量都能順利與預(yù)期要求一致，筆者計(jì)劃充分借助激光定位工藝，并在防水板與墊板等細(xì)節(jié)部位，采用強(qiáng)度高的磁焊機(jī)固定，增大焊接接觸面，助力襯砌拱頂脫落問題發(fā)生頻次明顯降低［1］。第三，防水板固定點(diǎn)間距更改。本案例在具體實(shí)踐期間，為嚴(yán)防因間距過大，致使混凝土澆筑期間發(fā)生防水板脫落問題，決定將本次的間距固定為拱部，邊墻。

1.2.4"施工縫控裂

考慮到二次襯砌端頭區(qū)域與外界因素接觸較為密切，極易發(fā)生掉塊以及頂裂等問題，故為合理提升作業(yè)質(zhì)量控制效率，本案例計(jì)劃充分采用V形橡膠條+橡膠墊板軟搭的手段，保障臺(tái)車在順利到達(dá)指定位置之后，能夠高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)軟搭接，避免端頭混凝土被大力頂裂等質(zhì)量問題的出現(xiàn)。

1.2.5"混凝土澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)

針對(duì)澆筑而言，為保障質(zhì)量控制順利達(dá)到預(yù)期，則計(jì)劃采用自動(dòng)化臺(tái)車布料控制系統(tǒng)，并堅(jiān)守由下至上兩側(cè)對(duì)稱逐層澆筑的作業(yè)實(shí)踐原則，有效避免混凝土離析等問題出現(xiàn)。而針對(duì)振搗這一環(huán)節(jié)而言，考慮到使用附著型振搗儀器可能存在一定作業(yè)局限，故為優(yōu)化整體的質(zhì)量控制技術(shù)部署思路，決定更改傳統(tǒng)作業(yè)模式，以氣動(dòng)振搗器代替附著式振搗器的行為，憑借新型振搗手段的介入，快速且高效實(shí)現(xiàn)高頻式活塞振動(dòng)，提高振搗效率及質(zhì)量。最后，針對(duì)養(yǎng)護(hù)質(zhì)量控制技術(shù)部署而言，則嚴(yán)格要求對(duì)脫模強(qiáng)度進(jìn)行控制，確保其≥。此外脫模順利完成之后，還要立即借助自動(dòng)化智能噴淋養(yǎng)護(hù)臺(tái)車，實(shí)現(xiàn)全范圍養(yǎng)護(hù)，進(jìn)而保障終期的混凝土強(qiáng)度能夠達(dá)到最佳理想狀態(tài)。

1.3"二次襯砌質(zhì)量管控措施

第一， 優(yōu)化“砼”品質(zhì)提升管理。想要從根本上提升作業(yè)實(shí)踐質(zhì)量，就要從源頭抓起，自覺強(qiáng)化對(duì)于混凝土品質(zhì)把控的重視。具體實(shí)踐期間，要嚴(yán)格圍繞問題導(dǎo)向?qū)嵺`原則，成立專業(yè)化的混凝土品質(zhì)優(yōu)化提升管控組，確保組織機(jī)構(gòu)能夠自原材料進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收開始，直至最終的實(shí)踐驗(yàn)證環(huán)節(jié)都能夠做到質(zhì)量嚴(yán)格把控。為切實(shí)提升混凝土品質(zhì)，保障其實(shí)體質(zhì)量貢獻(xiàn)力量。

第二，推行實(shí)名制作業(yè)管理?？紤]到當(dāng)混凝土澆筑落實(shí)到細(xì)節(jié)區(qū)域，如起拱線部位時(shí)，極易受工作環(huán)境變化的影響，而誘發(fā)拱頂鋼筋或防水板脫落，嚴(yán)重影響作業(yè)安全，故而還要自覺將襯砌核心工序看作管控重點(diǎn)，并推行實(shí)名作業(yè)思路，進(jìn)而保障一旦出現(xiàn)任何質(zhì)量問題，都能夠立即定位其所負(fù)責(zé)的現(xiàn)場(chǎng)工作人員。

第三，加強(qiáng)混凝土澆筑技術(shù)管理。具體實(shí)踐期間，要嚴(yán)格參照設(shè)計(jì)文書以及既定的驗(yàn)標(biāo)規(guī)格編制專項(xiàng)二次襯砌澆筑指導(dǎo)書，直至項(xiàng)目總監(jiān)理工程師審批完畢之后，再依據(jù)具體章程加以落實(shí)。同時(shí)還要制定分階段技術(shù)交底體系，聚焦關(guān)鍵核心技術(shù)以及工藝流程實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)卡控，進(jìn)而保障所有的質(zhì)量隱患通病問題以及慣性問題都能夠得到第一時(shí)間解決，從根源上保障二次襯砌的整體質(zhì)量能夠得到合理優(yōu)化。

第四，貫徹落實(shí)獎(jiǎng)罰機(jī)制。針對(duì)并未依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范指導(dǎo)書，落實(shí)施工的全線通報(bào)并進(jìn)行技術(shù)約談。針對(duì)落實(shí)到位的，可授予薪酬獎(jiǎng)勵(lì)，進(jìn)而保障在獎(jiǎng)罰措施的全范圍執(zhí)行下，促使隧道襯砌各項(xiàng)施工細(xì)節(jié)都能夠取得良好的施工成效［2］。

總而言之，在這種層層落實(shí)責(zé)任的前提背景之下，各個(gè)細(xì)節(jié)工序都能夠做到有人管，有人擔(dān)責(zé)，既可優(yōu)化保障襯砌工程實(shí)體質(zhì)量，還能為作業(yè)人員快速發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題提供依據(jù)。

1.4"效果總結(jié)

為進(jìn)一步驗(yàn)證質(zhì)量控制技術(shù)以及質(zhì)量管理新思路的介入切實(shí)有效，筆者計(jì)劃通過詳細(xì)對(duì)比技術(shù)與傳統(tǒng)模式所生成的缺陷率，在質(zhì)量控制技術(shù)介入下，混凝土欠厚、拱頂脫空、施工縫頂裂缺陷率指數(shù)明顯下降，已分別由25%、20%、6%降低為0%、5%、1%，實(shí)用價(jià)值顯著。

由具體的輸出結(jié)果可知，在質(zhì)量控制技術(shù)以及新管理思路的介入之下，防水板與基面能夠?qū)崿F(xiàn)緊密相連，可有效規(guī)避拱部防水板褶皺等不良問題的出現(xiàn)，在保證二次襯砌不欠厚問題上有著十分顯著的應(yīng)用效能。同時(shí)，在自動(dòng)化分層布料系統(tǒng)以及噴淋養(yǎng)護(hù)臺(tái)車的介入之下，整體的混凝土強(qiáng)度也有著更為優(yōu)質(zhì)的輸出結(jié)果，在一定程度上可有效避免因澆筑不密實(shí)的出現(xiàn)而發(fā)生施工縫頂裂問題［3］。

2"缺陷預(yù)防施工技術(shù)

本案例考慮到常規(guī)傳統(tǒng)的隧道二次襯砌缺陷整治技術(shù)，長(zhǎng)時(shí)間營(yíng)運(yùn)投入使用之后，極易受“砼”脫空缺陷等作用力的制約，使得現(xiàn)實(shí)中的襯砌屈服應(yīng)力明顯下降，甚至發(fā)生隧道襯砌破裂等不良問題，故而為進(jìn)一步優(yōu)化整體的二次襯砌輸出效能，筆者計(jì)劃，針對(duì)高速鐵路隧道主體，設(shè)計(jì)一種新型的二次襯砌缺陷預(yù)防施工技術(shù)措施。旨在借助拱頂排水板的安裝、環(huán)向施工縫密實(shí)度、空洞預(yù)防技術(shù)的運(yùn)用，有效降低高速鐵路隧道開裂滲漏等缺陷風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)頻次，進(jìn)一步提高隧道的安全可靠性，使人們真正受益。

2.1"技術(shù)設(shè)計(jì)

2.1.1"拱頂排水板安裝

為合理避免二次襯砌施工之后，施工縫出現(xiàn)滲漏水問題。本案例決定利用施工縫拱頂鋪設(shè)排水板施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)拱頂排水通暢、避免堵塞。（注：筆者所設(shè)計(jì)的全新型缺陷預(yù)防施工工藝，主要是以拱頂排水板施工技術(shù)為依托，憑借在施工縫處都設(shè)計(jì)同一規(guī)格的塑料排水板等手段，以此優(yōu)化提升現(xiàn)實(shí)的排水穩(wěn)定性能。）具體實(shí)踐期間，首先進(jìn)行測(cè)量放樣，預(yù)先對(duì)排水板安裝區(qū)域?qū)崿F(xiàn)確定，實(shí)現(xiàn)施工縫精準(zhǔn)鋪設(shè)。保障襯砌與初期支護(hù)處于不接觸狀態(tài)，直至上述所有工序完畢之后，便可使得排水通道暢通無阻，避免背后積水產(chǎn)生滲漏水缺陷。

2.1.2"環(huán)向施工縫密實(shí)度

考慮到在二次襯砌作業(yè)環(huán)節(jié)期間，如若施工縫砼密實(shí)度不足，且受到外部壓力較大的話，極易誘發(fā)隧道斷面出現(xiàn)裂縫問題，進(jìn)而在一定程度上使得二次襯砌混凝土應(yīng)力明顯降低，故而為有效防止環(huán)向裂縫的出現(xiàn)，筆者計(jì)劃采用加入施工縫自動(dòng)振搗系統(tǒng)。具體實(shí)踐期間，首先，在襯砌臺(tái)車的兩端距離端頭50cm位置，增加環(huán)向多個(gè)自動(dòng)插入式振搗棒，內(nèi)置感應(yīng)裝置，待混凝土澆筑此處，立即自動(dòng)插入混凝土內(nèi)，根據(jù)設(shè)定的頻率及時(shí)間，進(jìn)行振搗，后重新歸位，此過程自動(dòng)多次進(jìn)行，確保施工縫處密實(shí)。此項(xiàng)技術(shù)無需人工介入，即可快速實(shí)現(xiàn)施工縫混凝土飽滿密實(shí)，能夠有效預(yù)防施工縫裂縫的產(chǎn)生，避免二次襯砌施工發(fā)生為危害程度無可預(yù)估的安全作業(yè)問題。

2.1.3"空洞預(yù)防技術(shù)

為強(qiáng)化拱頂空洞的預(yù)防效能，在實(shí)現(xiàn)預(yù)防技術(shù)部署期間，本案例計(jì)劃預(yù)先在落實(shí)模板臺(tái)車設(shè)計(jì)期間，對(duì)特殊位置如拱頂泵送孔區(qū)域優(yōu)化，嚴(yán)格保障其與二次襯砌的端頭相對(duì)距離不可低于120cm，再者考慮到統(tǒng)一采用傳統(tǒng)垂直方向的泵送孔進(jìn)行混凝土輸送期間，極易生成反作用力，致使臺(tái)車發(fā)生變形問題，故而決定有意識(shí)地將關(guān)注重點(diǎn)放在優(yōu)化拱頂區(qū)域多個(gè)泵送孔的傾斜角度上，使其能夠順利變?yōu)榻嵌却笥诘扔?0度的斜方向孔。

而在實(shí)現(xiàn)混凝土澆筑期間，則充分借助反向回流實(shí)踐原理，以優(yōu)化達(dá)成減壓降阻效果為作業(yè)前提，充分借助反向回流實(shí)踐原理，助推所有的二次襯砌混凝土填充能夠更為密實(shí)。最后針對(duì)拱頂安裝這一步驟而言，則借助分段式密實(shí)度傳感器安設(shè)，以此在線監(jiān)督砼現(xiàn)實(shí)密實(shí)度，同時(shí)還自動(dòng)將臺(tái)車頂層壓力看作額外控制指標(biāo)，憑借多指標(biāo)協(xié)同控制等行為，有機(jī)判斷具體的澆筑完成時(shí)機(jī)，進(jìn)而嚴(yán)防拱頂出現(xiàn)不可控的空洞問題。需額外注意，為保障所布置的密實(shí)度傳感器能夠第一時(shí)間收集到相關(guān)參數(shù)資料，常規(guī)情況下需將其布置在拱頂土工布以及防水板中間層，并時(shí)刻對(duì)于檢測(cè)元件指示燈狀態(tài)進(jìn)行分析。如若指示燈呈現(xiàn)綠色，則表示混凝土飽滿度并不存在異常問題，滿足既定需要，無空洞等不良現(xiàn)象。若指示燈狀態(tài)異常呈現(xiàn)紅色，則表示至少存在厚度高于五毫米的空洞，需立即介入相關(guān)技術(shù)措施，加以解決，直至信號(hào)燈順利由紅色變?yōu)榫G色后，才能停止措施介入［4］。

2.2"缺陷預(yù)防技術(shù)效果驗(yàn)證

為進(jìn)一步驗(yàn)證上文所設(shè)計(jì)的缺陷防治技術(shù)有效性，筆者計(jì)劃選取本案例的一獨(dú)立施工段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，并詳細(xì)對(duì)襯砌斷面作業(yè)具體施工實(shí)踐效果以及斷面砼的現(xiàn)實(shí)屈服應(yīng)力進(jìn)行總結(jié)，具體結(jié)果如下。

2.2.1"襯砌斷面作業(yè)實(shí)踐效果

由具體的實(shí)踐生成結(jié)果可知，在使用筆者所設(shè)計(jì)的全新型缺陷預(yù)防施工技術(shù)落實(shí)施工之后，案例高速鐵路隧道前板與后板二次襯砌順利實(shí)現(xiàn)密貼，施工縫槽處于中心區(qū)域且線型良好，可順利達(dá)到均衡受力需要。除此之外，在施工斷面并未發(fā)現(xiàn)混凝土以及混凝土疏松塊，缺陷防治施工措施呈現(xiàn)的施工效果較佳，值得推廣使用。

2.2.2"斷面砼屈服應(yīng)力

為保障相關(guān)的襯砌數(shù)據(jù)能夠得到全范圍收集，提升預(yù)防施工分析有效性，筆者還計(jì)劃選取型號(hào)為的混凝土應(yīng)變計(jì)，將其看作具體的傳感媒介，實(shí)時(shí)對(duì)各個(gè)襯砌斷面混凝土現(xiàn)實(shí)屈服應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析。（注：所使用的混凝土應(yīng)變計(jì)，其現(xiàn)實(shí)靈敏度需高于0.5，外形尺寸需時(shí)刻維持在90～100mm之間，綜合誤差要低于2.0）。

分析具體的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，筆者在落實(shí)不同隧道斷面凝土屈服應(yīng)力比對(duì)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在運(yùn)用本文所提及的預(yù)防施工技術(shù)之后，其現(xiàn)實(shí)所呈現(xiàn)的屈服應(yīng)力都明顯高于傳統(tǒng)的混凝土屈服應(yīng)力，在大應(yīng)力的持續(xù)作用之下，隧道斷面風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)頻次勢(shì)必得到明顯降低，輸出更為優(yōu)質(zhì)的技術(shù)價(jià)值。

3"結(jié)論

綜上所述，作為一種全新型復(fù)合隧道施工工藝，二次襯砌能夠憑借襯砌臺(tái)車連續(xù)澆筑形成閉環(huán)式襯砌結(jié)構(gòu)，但此技術(shù)也存在一定的操作弊端，發(fā)生混凝土不密實(shí)、混凝土強(qiáng)度不夠、施工縫開裂掉塊等問題。而本文基于問題導(dǎo)向視角，所提出的襯砌質(zhì)量控制技術(shù)以及缺陷預(yù)防施工措施，可通過技術(shù)資源的科學(xué)調(diào)配，能有效提高施工質(zhì)量及預(yù)防缺陷的產(chǎn)生，助推高速鐵路隧道二次襯砌擁有更為優(yōu)質(zhì)的排水和加固效能。高效消除高速鐵路隧道運(yùn)營(yíng)安全隱患問題，值得借鑒推廣。

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