高鐵隧道工程襯砌空洞整治施工技術(shù)
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摘要：以新建武漢—十堰高速鐵路孝感—十堰段工程為例，基于二次襯砌空洞病害提出注漿處理辦法，對注漿施工工藝流程展開詳細(xì)探討，并根據(jù)二次襯砌空洞的原因，如注漿管防護(hù)不到位、混凝土澆筑控制方法不合理等，提出針對性預(yù)防措施，以保證工程的整體質(zhì)量。
1工程概況
新建武漢—十堰高速鐵路孝感—十堰段起訖里程為DK428+180—DK445+725，全長17.545km，設(shè)計速度為350km/h。沿線隧道建設(shè)時，根據(jù)現(xiàn)場建設(shè)條件提前制定二次襯砌空洞的預(yù)防方案，將襯砌注漿納入關(guān)鍵工序，從而有效規(guī)避二襯空洞問題，給隧道施工提供安全和質(zhì)量層面的雙重保障。
2二次襯砌空洞整治技術(shù)
二次襯砌成型后組織無損檢測或采取其他可行的方法，及時判斷其是否存在空洞現(xiàn)象，以便根據(jù)實際情況采取整治技術(shù)，盡快從根本上解決二襯空洞的問題。
2.1注漿處理基本思路
空洞區(qū)需經(jīng)過注漿后恢復(fù)完整，要求注入的材料與原襯砌混凝土結(jié)合，構(gòu)成完整的結(jié)構(gòu)體系。在二襯空洞整治工作中，應(yīng)通過預(yù)留的注漿孔完成注漿作業(yè)，而拱腰和邊墻兩處的二襯則以鉆孔注漿法為宜。
2.2注漿施工工藝
（1）確定空洞位置。以無損檢測報告為基本依據(jù)確定空洞的實際發(fā)生位置，做好標(biāo)記，同時詳細(xì)測定并記錄空洞所在區(qū)域的二襯厚度，作為后續(xù)注漿施工的參考[1]。（2）埋設(shè)注漿管。盡可能應(yīng)用預(yù)留注漿孔，若存在孔洞堵塞的情況可在孔洞處用φ30mm的鉆頭鉆進(jìn)成孔，保證孔伸入空洞處，但不可出現(xiàn)超過結(jié)構(gòu)厚度的情況，否則易損傷防水板。按鉆孔尺寸埋設(shè)注漿管，對管材與空洞間的空隙宜采取填充錨固劑的方法。（3）拌制水泥漿。水泥是關(guān)鍵材料，選用P•O42.5早強(qiáng)水泥，根據(jù)施工要求摻入適量減水劑等，用于改善水泥漿的性能。水灰比以0.5∶1～1∶1為宜，形成均勻的漿體，且可泵性、擴(kuò)散性及流動性均要滿足要求。（4）正式注漿。注漿施工前應(yīng)深度清理注漿孔，此后方可注漿。初始壓力為0.2～0.5MPa，隨著注漿施工進(jìn)程的推進(jìn)逐步加大壓力，終壓為0.5～0.8MPa。若注漿施工期間出現(xiàn)壓力異常增大或水泥漿難以注入的情況，需檢查注漿管，判斷其是否存在堵塞現(xiàn)象，并在合理范圍內(nèi)加大水灰比，用于降低漿液濃度，使其可有效注入二襯空洞范圍內(nèi)；若壓力偏低或注漿量過大則要考慮是否存在漏漿現(xiàn)象，若有則及時補(bǔ)漏并適度減小水灰比。注漿施工人員應(yīng)密切關(guān)注孔口管的實際情況，若該處有冒漿現(xiàn)象且實際注漿量與設(shè)計值相同或更多，則表明已經(jīng)完成注漿作業(yè)?；蚩紤]注漿壓力情況，即在終壓條件下穩(wěn)壓10min，若該階段無明顯的壓力下降也可結(jié)束注漿作業(yè)。（5）注漿效果分析。漿液填充情況和密實度是關(guān)鍵的考慮對象，可利用無損檢測儀測定，必要時采取鉆芯取樣的方法，輔助檢驗注漿施工質(zhì)量，以便準(zhǔn)確判斷實際情況。（6）注漿孔處理。若鉆孔處存在明顯的滲水問題需及時封孔，施工材料以水玻璃水泥漿液為宜。注漿孔的布置情況如圖1所示。
3二次襯砌空洞原因分析
3.1注漿管防護(hù)不到位
若缺乏完善的注漿管保護(hù)措施，后續(xù)澆筑期間注漿管內(nèi)可能發(fā)生堵塞，拱頂?shù)淖{進(jìn)程受阻，漿液難以到達(dá)指定區(qū)域，填充效果欠佳，易出現(xiàn)空洞。3.2混凝土澆筑控制方法不合理混凝土成型需經(jīng)過一段特定的時間，其早期強(qiáng)度相對較低，難以有效承受自重，若此時過早脫?；蚨祟^模板處缺乏密實性，成型后的二次襯砌均容易出現(xiàn)背后空洞的質(zhì)量問題?；炷翝仓┕て陂g拱頂空間逐步縮小，聚集在內(nèi)部的空氣難以被高效排出，二次襯砌背后空洞問題隨之顯現(xiàn)。
3.3隧道開挖及初期支護(hù)質(zhì)量欠佳
隧道施工易受到地質(zhì)條件的影響，為順利完成開挖作業(yè)，在部分情況下將采取光面爆破法，但由于工藝參數(shù)不合理導(dǎo)致光面爆破效果差，成型的開挖輪廓面缺乏平整性，局部存在較明顯的坑洞。在混凝土噴射施工期間施工人員未及時填補(bǔ)坑洞，此時也容易加大二襯背后空洞問題的發(fā)生概率[2]。
3.4防水板施作不規(guī)范
防水板鋪設(shè)期間未嚴(yán)格控制松弛度，導(dǎo)致二襯與初支表面難以達(dá)到緊密貼合的狀態(tài)。在預(yù)留松弛度偏小時防水板呈緊繃狀態(tài)，其與噴射混凝土間會產(chǎn)生空洞；反之，在預(yù)留松弛度偏大時可見防水板出現(xiàn)褶皺，受此影響，二襯背后有空洞的現(xiàn)象；還需注意的是，在部分隧道工程中，盡管預(yù)留松弛度較為合適，但防水板熱塑性墊圈固定點的數(shù)量不足，難以有效支撐防水板，在混凝土澆筑期間其可能產(chǎn)生下墜，防水板依然會緊繃，由此也將形成空洞。
4二次襯砌空洞預(yù)防措施
4.1加強(qiáng)混凝土質(zhì)量控制
（1）控制質(zhì)量參數(shù)?；炷恋奶涠葢?yīng)穩(wěn)定在18～20cm區(qū)間內(nèi)，同時需滿足和易性要求。（2）控制澆筑、振搗工藝。澆筑時以逐窗入模澆筑的方式較為合適，遵循“自下而上、對稱分層”的原則，經(jīng)由混凝土灌注窗灌入。施工期間嚴(yán)格控制混凝土面的左、右兩側(cè)高度，確保高差不超過0.5m；自由傾落高度不超過2m，否則易出現(xiàn)混凝土離析現(xiàn)象。拱腰下部的澆筑施工中采取“插入式振搗器（主）+附著式振動器（輔）”相結(jié)合的方法；拱頂和鋼筋混凝土區(qū)段宜采取“附著式振搗器（主）+插入式振搗器（輔）”的方法。確保振搗作業(yè)的全面性，不可出現(xiàn)局部不密實的情況。此外，混凝土澆筑及振搗過程中應(yīng)加強(qiáng)對二襯端頭模板、預(yù)埋件等關(guān)鍵部位的檢查，若存在變形或偏位等異常現(xiàn)象均要及時采取處理措施。（3）拱頂?shù)幕炷翝仓?yīng)優(yōu)先從臨近上循環(huán)二襯端的灌注口處壓入，其間加強(qiáng)檢查，當(dāng)其與上循環(huán)的拱頂達(dá)到灌滿的狀態(tài)后開始向端模方向推進(jìn)。按該順序施工，確保與上循環(huán)拱頂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定連接。此外，施工人員應(yīng)觀察預(yù)埋注漿管口，判斷其是否存在泌漿的情況。
4.2加強(qiáng)開挖質(zhì)量控制
（1）隧道開挖的擾動性較明顯，需精準(zhǔn)控制工藝參數(shù)，遵循因地制宜的原則，根據(jù)各段的圍巖特性采取合適的爆破方法，以取得較佳的爆破施工效果。（2）加強(qiáng)對開挖輪廓面尺寸的控制，局部堅硬石質(zhì)地段突出部分的欠挖量不可超過50mm。
4.3加強(qiáng)拱頂回填注漿質(zhì)量控制
拱頂二次注漿為二次襯砌施工全流程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，會對二襯的整體質(zhì)量帶來影響，因此需將其納入工序管理中[3]。在襯砌臺車拱頂中心線處布設(shè)注漿孔和排氣孔（兼作觀察孔使用，可用于判斷拱頂混凝土是否達(dá)到灌滿狀態(tài)），焊接注漿用固定法蘭，提前預(yù)埋安裝RPC注漿管并仔細(xì)檢查以確定該管的埋入深度。為充分發(fā)揮RPC注漿管的應(yīng)用優(yōu)勢，應(yīng)根據(jù)要求定制該管材。待混凝土澆筑作業(yè)落實到位后，在隨后的2～3h回填注漿，可選用微膨脹、高流動性的填充砂漿，為提高施工的便捷性可采用制漿注漿一體機(jī)連續(xù)注漿，直至排氣孔和端頭模板處流出濃漿為止。
4.4加強(qiáng)初期支護(hù)質(zhì)量控制
（1）初期支護(hù)施工中應(yīng)加強(qiáng)對混凝土表觀質(zhì)量的檢查與控制，確保其平整度滿足要求，即D/L≤1/20（D,L分別為噴射混凝土表面相鄰兩凹凸面間的深度和距離）。若表面平整度不達(dá)標(biāo)則應(yīng)先進(jìn)行處理，不可進(jìn)入后續(xù)施工環(huán)節(jié)。（2）初期支護(hù)的各項工作均完成后復(fù)核初支的斷面尺寸，若存在侵限的情況需鑿除干凈，再噴射混凝土，對于凹陷處則需找平，直至表面平整度達(dá)標(biāo)為止。
5結(jié)語
二次襯砌空洞是高速鐵路建設(shè)中較為棘手的問題，會破壞隧道的穩(wěn)定性。在隧道工程施工中，工作人員應(yīng)明確二襯背后空洞的成因，結(jié)合現(xiàn)場施工條件及現(xiàn)有技術(shù)水平制定完善的處理方案，準(zhǔn)備材料、設(shè)備等物資，由專員施工，有效解決問題，保證二次襯砌乃至隧道整體的穩(wěn)定性與安全性。
參考文獻(xiàn)：
[1]郭建強(qiáng)，賀清.高速鐵路隧道二次襯砌空洞整治與預(yù)防[J].交通世界，2019（11）：134-136.
[2]郭海鵬，王永紅，安業(yè)成，等.鐵路隧道襯砌空洞成因分析及整治[J].隧道建設(shè)（中英文），2020，40（S1）：444-453.
作者：劉鵬 單位：中鐵十一局集團(tuán)第二工程有限公司
