高速鐵路隧道襯砌缺陷整治措施探討

趙天成

（中鐵二十三局集團(tuán)第三工程有限公司，成都611130）

1 工程概況

針對(duì)已開通運(yùn)營(yíng)的某標(biāo)段一號(hào)隧道、二號(hào)隧道、三號(hào)隧道運(yùn)行狀況，基于敲擊檢查、鉆孔探測(cè)等多種方式展開深度檢驗(yàn)，共發(fā)現(xiàn)病害28 處，以襯砌空洞居多，達(dá)24 處；其余均為掉塊等缺陷，主要集中在接觸網(wǎng)吊柱周邊區(qū)域，具體如表1 所示。

表1 缺陷類型分類數(shù)量統(tǒng)計(jì)表

2 施工總體方案

2.1 關(guān)于襯砌脫空缺陷的整治

在長(zhǎng)期使用后，受鋼筋混凝土襯砌脫空的影響隨之產(chǎn)生缺陷，以所在隧道的襯砌結(jié)構(gòu)特性為基準(zhǔn)，以不影響外層鋼筋有效握裹為基本前提，為之實(shí)行回填注漿方式，在特殊情況下搭設(shè)釬釘。若襯砌厚度≤20cm，與此同時(shí)未握裹鋼筋，需實(shí)行開“天窗”模筑的方式展開施工作業(yè)，所用材料為C40 微膨脹細(xì)石混凝土，經(jīng)回填注漿處理后改善襯砌性能。防水板：（1）若出現(xiàn)防水板松弛現(xiàn)象，使用小直徑PVC 管，借助外層鋼筋適當(dāng)抬升防水板并使其與初支達(dá)到緊密貼合狀態(tài)；（2）防水板繃緊且與初支存在較大間隔時(shí)，若內(nèi)支護(hù)厚度相對(duì)不足，此時(shí)可沿著隧道軸線處理防水板，經(jīng)切割操作后再通過焊接的方式將外側(cè)補(bǔ)齊，使防水板處于相對(duì)松弛的狀態(tài)，并遵循（1）的方法進(jìn)一步處理[1]；（3）若防水板處于繃緊狀態(tài)，同時(shí)內(nèi)支護(hù)厚度滿足工程要求，但防水板依然出現(xiàn)明顯的脫空現(xiàn)象，首先遵循（1）的方法加以處理，隨后針對(duì)防水板背部展開灌注施工作業(yè)。

2.2 關(guān)于鋼筋混凝土夾層缺陷的整治

通過鑿除的方式處理缺陷部分，做好清理工作，具體工序有：（1）當(dāng)鋼筋外露時(shí)，需要對(duì)該部分進(jìn)行打磨，在其表面涂抹適量改性環(huán)氧樹脂材料，若保護(hù)層厚度未達(dá)到工程標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際刷涂厚度需超過1mm[2]；（2）若鋼筋完全存在于襯砌之中，即未出現(xiàn)外露時(shí)，需使用砂輪機(jī)打磨，在保護(hù)層厚度不滿足工程要求時(shí)，表面處理尤為關(guān)鍵，需要在該處涂抹適量改性環(huán)氧樹脂，厚度需超過1mm。

2.3 關(guān)于襯砌施工縫裂損的整治

若襯砌施工縫在使用中出現(xiàn)掉塊等缺陷，需要做好松弛部位的清理作業(yè)，以實(shí)際深度為準(zhǔn)采取合適處理措施，諸如切口打磨或是噴射混凝土等，并在上述基礎(chǔ)上涂抹適量改性環(huán)氧樹脂。

2.4 關(guān)于止水帶切割缺陷的整治

出現(xiàn)此類病害后，需要將發(fā)生裂損的部分清理干凈，分析支護(hù)帶松動(dòng)情況，做好該部分的割除作業(yè)，特殊情況下可通過注漿的方式加以處理。

2.5 關(guān)于拱部異物的整治

分析襯砌混凝土的表面狀況，若出現(xiàn)注漿管松動(dòng)或是玻璃掉塊等問題，需做好拱部異物的清理工作，可利用手持砂輪機(jī)加以打磨，提升其平順性。

2.6 關(guān)于襯砌裂縫缺陷的整治

在出現(xiàn)襯砌裂損病害后，需分析具體的裂縫狀況，考慮形態(tài)、貫通性等多方面因素，為之制訂可行的處理措施。

2.7 關(guān)于襯砌蜂窩麻面等缺陷的整治

將缺陷處的混凝土塊清理干凈，隨后使用清水處理，針對(duì)缺陷區(qū)域刷涂滲透性材料，持續(xù)操作2 次，刷涂3 次環(huán)氧膠泥，使得環(huán)氧膠泥能夠有效進(jìn)入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，增強(qiáng)與混凝土的黏接效果。

2.8 驗(yàn)證孔洞處理

部分襯砌出現(xiàn)未鉆透現(xiàn)象，此時(shí)需針對(duì)口部加以處理；若鉆孔完全穿透混凝土，考慮到堵漏效果，需將環(huán)氧樹脂填入其中。

3 接觸網(wǎng)槽道附近襯砌混凝土缺陷整治方案

3.1 二號(hào)隧道上行拱頂

3.1.1 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證情況

經(jīng)實(shí)地檢驗(yàn)得知，上行拱頂滑槽處共存在2 個(gè)不同深度的鉆孔（分別為0.2m 與0.24m，均集中在滑槽東側(cè)），襯砌厚度0.025m，還存在1 個(gè)0.315m 的空洞。技術(shù)人員手錘敲擊后得到空響范圍，即環(huán)向1.8m、縱向1.2m，區(qū)域內(nèi)伴隨有1 道環(huán)向裂縫，延展長(zhǎng)度為1m。

3.1.2 現(xiàn)整治方案

針對(duì)上述現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證情況，制訂整治方案如下：

1）處理方式：滑槽加固為主，輔以網(wǎng)噴混凝土施工作業(yè)。

以滑槽預(yù)埋設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)缺陷狀況，預(yù)埋件與襯砌鋼筋達(dá)到穩(wěn)定連接狀態(tài)，整體上襯砌穩(wěn)定性良好。為保障缺陷處理質(zhì)量，并提升滑槽的穩(wěn)定性，采用滑槽加固措施，在此基礎(chǔ)上通過開天窗網(wǎng)噴混凝土的方式有效處理空洞。

2）滑槽加固：環(huán)向鋼帶+縱向角鋼+φ20mm 高強(qiáng)化學(xué)錨栓。

使用到環(huán)向鋼帶，具體規(guī)格為長(zhǎng)4m、寬18cm、厚4.5mm，將其設(shè)置在滑槽兩側(cè)區(qū)域，為滿足穩(wěn)定性要求，將φ20mm 高強(qiáng)錨栓穩(wěn)固連接于襯砌混凝土，實(shí)際錨固深度至少達(dá)15cm[3]。針對(duì)滑槽輔以縱向加固措施，使用10#角鋼材料。

3）卸載加固措施：結(jié)束上述提及的整治作業(yè)后，檢測(cè)混凝土強(qiáng)度，在滿足設(shè)計(jì)值75%的要求后便可卸載各類加固裝置，優(yōu)先拆除縱向角鋼，結(jié)束之后再拆除環(huán)向鋼板，實(shí)際操作中，需得到角磨機(jī)的支持，將錨栓錨頭處理好，并設(shè)置型鋼提升穩(wěn)固性。

3.2 三號(hào)隧道上下行拱頂

3.2.1 原設(shè)計(jì)情況

該處主要以Ⅴ級(jí)圍巖為主，基于C35 鋼筋混凝土澆筑所得，所得襯砌厚度60cm。綜合考慮行業(yè)設(shè)計(jì)要求：各個(gè)槽道都要與周邊區(qū)域的縱向鋼筋達(dá)到穩(wěn)固連接狀態(tài)，錨桿與接地筋穩(wěn)固連接，上述均采用焊接的方式實(shí)現(xiàn)。

基于項(xiàng)目所在區(qū)域?qū)嶋H狀況，圍巖容重20kN/m3，埋深8.5m，頂板土柱兩側(cè)形成13.2°摩擦角，彈性反力系數(shù)150MPa/m，圍巖摩擦角設(shè)定為22°（上述選取的數(shù)值僅適用于本工程項(xiàng)目）。

1）結(jié)構(gòu)自重

鋼筋混凝土容重為25kN/m3，采用的是程序驅(qū)動(dòng)自動(dòng)加載的方式。

2）土壓力

垂直均布?jí)毫砂词剑?）計(jì)算：

式中，q為圍巖垂直均布?jí)毫?，MPa；γ為圍巖重度，kN/m3；h為洞頂與地面間距，m；θ為頂板土柱兩側(cè)摩擦角，（°）；B為隧道寬度，m；λ為側(cè)壓力系數(shù)，可按式（2）計(jì)算：

式中，β為最大推力狀態(tài)下的破裂角，（°）；φc為圍巖計(jì)算摩擦角，（°）。

結(jié)構(gòu)水平壓力按式（3）、式（4）計(jì)算：

式（3）～式（4）中，e1、e2為作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)的水平側(cè)壓力，MPa；h1、h2為兩側(cè)洞頂與地面距離，m。

3.2.2 現(xiàn)整治方案

考慮到槽道預(yù)埋設(shè)計(jì)要求，加之對(duì)現(xiàn)場(chǎng)缺陷狀況的分析，襯砌鋼筋與預(yù)埋件達(dá)到穩(wěn)固焊接狀態(tài)，總體上襯砌穩(wěn)定性較好，槽道所在位置未發(fā)生改變，整治施工產(chǎn)生的荷載相對(duì)較小，并不會(huì)對(duì)滑槽的穩(wěn)定性帶來負(fù)面影響，可按照注漿的方案處理缺陷。

4 襯砌裂紋處理施工工藝

鋼筋混凝土表面常發(fā)生縱斜向張拉裂縫，若寬度介于0.2～1.5mm 范圍內(nèi)（同時(shí)滿足深度≤5cm 的條件），或是寬度超過1.5mm（同時(shí)滿足深度達(dá)5cm 的條件），此時(shí)可采取襯砌裂紋處理工藝。

基于貼嘴灌注環(huán)氧樹脂方法，主要操作流程為：

1）重點(diǎn)處理裂縫兩側(cè)3cm 區(qū)域，做好襯砌表面清理作業(yè)，全面處理發(fā)生松動(dòng)的混凝土塊，順著裂縫設(shè)置適量膠帶（間距20～30cm）；

2）在該區(qū)域涂抹J-1 封縫膠，持續(xù)施工2 次，達(dá)到固化狀態(tài)后即可解除膠帶，為之增設(shè)灌漿嘴；

3）在裂縫處灌注改性環(huán)氧樹脂，達(dá)到固化狀態(tài)后，可拆除灌嘴并將殘留于表面的封縫膠清理干凈；

4）以裂縫走向?yàn)榛鶞?zhǔn)，處理兩側(cè)20cm 內(nèi)的區(qū)域，刷涂改性環(huán)氧樹脂2 次。

嚴(yán)格控制水泥滲透結(jié)晶防水涂料，本工程中至少為1.5kg/m，所得涂抹厚度達(dá)2.0mm。為確保施工質(zhì)量，要求處理區(qū)域達(dá)到足夠干凈且濕潤(rùn)狀態(tài)，但不可殘留積水，針對(duì)光滑表面應(yīng)打毛處理。待土層達(dá)到終凝狀態(tài)后，需要采取噴霧干濕交替的方式，持續(xù)養(yǎng)護(hù)達(dá)到72h，在此過程中禁止蓄水養(yǎng)護(hù)?？刂仆苛鲜褂脮r(shí)間，配制完成且超過20min 未使用應(yīng)廢除；施工中持續(xù)攪拌混合料，不可向其中摻水。

5 結(jié)語

隧道缺陷整治復(fù)雜度高，需利用天窗點(diǎn)施工，應(yīng)從缺陷的實(shí)際情況出發(fā)，準(zhǔn)確掌握發(fā)生缺陷的具體位置，為之創(chuàng)建科學(xué)的缺陷整治方案。本文經(jīng)實(shí)地調(diào)查、問題分析、方案編制等環(huán)節(jié)后，最終取得較好的整治效果，具有一定的參考價(jià)值。