高鐵隧道襯砌施工常見質(zhì)量缺陷成因及對策

章雷軍

摘要：在高速鐵路建設(shè)中隧道工程非常重要，如果在隧道施工中出現(xiàn)襯砌結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題，將會直接威脅到列車運行的安全性。所以要提高施工技術(shù)水平，確保隧道襯砌施工質(zhì)量。該文首先對高鐵隧道襯砌施工中常見的質(zhì)量缺陷成因進(jìn)行分析，然后闡述相應(yīng)的預(yù)防及處理措施，為類似質(zhì)量缺陷的處理提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：高鐵;隧道;襯砌;質(zhì)量缺陷

當(dāng)前，我國高鐵隧道工程施工日益重視對襯砌施工的質(zhì)量管控。高鐵隧道工程主要有3種襯砌形式：整體式、錨噴式及復(fù)合式襯砌，其中，復(fù)合式襯砌在隧道工程中的應(yīng)用最為廣泛。在襯砌施工中，初期支護(hù)涉及的施工工藝相對簡單，因此，要重點對二次襯砌加強質(zhì)量管控，實現(xiàn)對襯砌施工質(zhì)量的有效保障，進(jìn)而保障高鐵隧道工程整體施工質(zhì)量。

1襯砌裂縫受外界因素影響的類型

（1）溫度裂縫。溫度裂縫通常出現(xiàn)在隧道工程或者是混凝土工程中，主要受內(nèi)外溫度差影響，被稱為溫度裂縫。在澆筑混凝土的過程中，受混凝土特質(zhì)的影響，在硬化冷卻的過程會發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，放出大量的水化熱，造成混凝土內(nèi)部和外界的溫度形成一定的差值，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。早期硬化程度不高，內(nèi)應(yīng)力較大的話，致使混凝土開裂，這種情況造成的裂縫稱為溫度裂縫。大體積的混凝土澆筑更容易發(fā)生這種情況，大范圍的澆筑水熱化程度越大，致使內(nèi)部更難驅(qū)散熱量，與外界溫度相差越大。溫度裂縫必須采取溫度控制或者科學(xué)養(yǎng)護(hù)，把發(fā)生裂縫的可能性控制在限制范圍內(nèi)。（2）荷載變形裂縫。隧道工程中會存在因各類因素加快施工進(jìn)度，造成混凝土在澆筑后期的養(yǎng)護(hù)時間縮短，致使混凝土重量不達(dá)標(biāo)，強度不夠，受力不足易形成裂縫。趕工期也會造成隧道發(fā)生不均勻沉降，這種因加快施工進(jìn)度從而影響隧道質(zhì)量造成襯砌開裂的裂縫稱為荷載變形裂縫。這種裂縫危害很大，一旦出現(xiàn)容易造成隧道的坍塌等。（3）干縮裂縫。造成混凝土發(fā)生干縮裂縫的原因一般是混凝土內(nèi)部和外部的濕度值不一致，致使內(nèi)外的收縮程度不一致，形成的拉應(yīng)力導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)開裂，裂縫一般發(fā)生在其表面，且為縱、橫裂縫交錯的組合裂縫。將混凝土構(gòu)件長時間堆放在室外，致使混凝土表面的濕度較大，裂縫發(fā)生的概率較大。形成干縮裂縫的原因主要受水泥品種、用料粗細(xì)、水灰比等影響。

2導(dǎo)致隧道襯砌裂縫及滲漏水問題的原因

2.1人為因素

施工人員的施工操作也會對襯砌造成影響，如在施工階段采用先拱后墻的施工操作致使襯砌出現(xiàn)裂紋，從而導(dǎo)致隧道拱頂出現(xiàn)裂縫。襯砌與圍巖存在一定的縫隙，泥巖在空氣或者水中容易被風(fēng)化，致使襯砌與圍巖之間不密實導(dǎo)致圍巖容易發(fā)生脫落，從而增加拱頂?shù)氖芰?，更為?yán)重的情況還會出現(xiàn)吊頂。施工過程中沒有及時支護(hù)或者沒有支護(hù)措施，襯砌開裂的可能性會受圍巖情況的變化而變化?；炷猎牧蠜]有嚴(yán)格按照施工要求調(diào)整用水量會增加水灰比，會提高襯砌開裂的可能性。

2.2材料因素

工程中的混凝土結(jié)構(gòu)在收縮過程中，很容易導(dǎo)致裂縫，從而產(chǎn)生滲水問題。對混凝土收縮特性進(jìn)行分析，能夠發(fā)現(xiàn)其分為2種形式：干縮和自收縮。干縮，即在混凝土完成基本的養(yǎng)護(hù)后，內(nèi)部的凝膠孔以及毛細(xì)孔吸附水產(chǎn)生了不可逆的收縮現(xiàn)象。自收縮是指的恒溫條件下，膠凝材料的水化材料延期自身體積收縮的現(xiàn)象。因此，在施工和養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)采取合理的措施減少混凝土的干燥情況，保持混凝土結(jié)構(gòu)的濕潤，以免引起結(jié)構(gòu)開裂。相關(guān)研究結(jié)果證實，配筋率以及混凝土的收縮變形存在著極為明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，即配筋率較大時，襯砌裂縫出現(xiàn)的可能性會有所降低。在隧道襯砌施工階段，骨料的的摻入比例對混凝土的收縮特性影響較大，部分種類骨料配制的襯砌混凝土極易產(chǎn)生收縮變形問題，這種情況下混凝土結(jié)構(gòu)非常容易出現(xiàn)裂縫問題，如砂巖等。

3高鐵隧道襯砌施工常見質(zhì)量缺陷的處理措施

3.1二襯背后脫空處理措施

根據(jù)二襯背后脫空的成因分析，可采取以下措施進(jìn)行預(yù)防。第一，加強初支平整度，提高防水板鋪掛質(zhì)量。拱部和連接板處是初支平整度較差的部位，在拱頂施工時，應(yīng)該控制好噴漿的距離以及風(fēng)壓，在噴漿過程中增加刮削頻次，在連接板噴漿時及時清除掉回彈料。做好表面平整度的檢測，嚴(yán)格控制在允許的誤差范圍內(nèi)。第二，選用性能較好的二襯臺車，有較強的動荷載剛度和強度，不會因為作業(yè)強度大而發(fā)生變形。有較強的液壓系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)帶壓灌注，在條件允許的情況下，配備附著式搗鼓器，保證混凝土灌注的密實度。

3.2襯砌裂縫修復(fù)技術(shù)

對于已經(jīng)發(fā)生開裂的襯砌，必須采用行之有效的措施對襯砌裂縫進(jìn)行修復(fù)，根據(jù)襯砌裂縫的類型采取不同的修復(fù)技術(shù)。滲漏水病害嚴(yán)重的必須考慮拆換局部或者整體的襯砌。襯砌裂縫修復(fù)技術(shù)一般包括鋼帶加固、套拱加固、錨桿加固等，對于出現(xiàn)襯砌發(fā)生脫落的現(xiàn)象，必須運用套拱加固的技術(shù)使襯砌具有耐久性和提高承載力。對于隧道出現(xiàn)局部且大規(guī)模的裂縫，需要采取襯砌拆換的技術(shù)手段進(jìn)行整治。

3.3襯砌裂縫預(yù)防對策

結(jié)合當(dāng)前的實際情況分析，襯砌裂縫和滲漏水問題出現(xiàn)后，應(yīng)及時采取事后修補與加固方法。經(jīng)過合理的修補與加固，可以促使治理效果得到有效提升，但是在一定程度上會影響隧道整體的觀感，甚至對其運營產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，需要積極關(guān)注預(yù)防性工作的落實，如強化襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時注意隧道開挖的施工管理細(xì)節(jié)，穩(wěn)步提高相應(yīng)的技術(shù)水準(zhǔn)，從而降低襯砌裂縫及滲漏水問題發(fā)生的可能性。在隧道工程的施工過程中，通過對施工質(zhì)量的重點關(guān)注，強化相應(yīng)的施工管理力度，可以確保隧道后期的運營效率有效提升，同時提高工程項目的施工質(zhì)量。

3.4對材料進(jìn)行質(zhì)量控制

（1）部分地段存在地下水侵蝕，要以工地水樣化驗的具體結(jié)果為依據(jù)，針對各類受蝕類型，采用相應(yīng)的抗侵蝕混凝土。（2）要確保砂、碎石及水泥等各類材料滿足相關(guān)規(guī)范的具體要求，通過試驗對摻加劑的用量及質(zhì)量進(jìn)行確定。要采用標(biāo)號在32.5以上的水泥，將重量偏差、集料重量偏差以及水和加氣劑相應(yīng)的重量偏差控制在2%的范圍內(nèi)。（3）要采用抗?jié)B標(biāo)號在S8及以上的襯砌混凝土，遵循相關(guān)規(guī)定執(zhí)行測定標(biāo)準(zhǔn)。要將水灰比控制在0.55以下。在冬期開展施工，要遵守冬期施工的各項要求。

4結(jié)語

在高鐵隧道施工中，由于受到自然條件以及人為操作等各種因素的影響，會出現(xiàn)各種質(zhì)量缺陷。如果出現(xiàn)比較嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)質(zhì)量缺陷，將會威脅到整個隧道的穩(wěn)定性和安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉范.解析隧道襯砌裂縫及滲漏水病害整治技術(shù)[J].低碳世界，2018（12）：235-236.

[2]郭二寧.隧道混凝土襯砌裂縫的成因及處理[J].工程技術(shù)研究，2018（6）：131-132.

[3]鄒俊輝.全面提升高速鐵路建設(shè)質(zhì)量的思考[J].高速鐵路技術(shù)，2018（12）：28.

（作者單位：中鐵四局集團(tuán)第四工程有限公司）