段金超　中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司合武鐵路有限公司

1 工程概況

合武鐵路安徽省段共分布有隧道26座，總長(zhǎng)45.653km。其中0.5km以下隧道13座，總長(zhǎng)2.996km；0.5km～3km隧道8座，總長(zhǎng)9.957km；3km～10km隧道4座，總長(zhǎng)21.934km；10km以上隧道1座，長(zhǎng)10.766km。

合肥至武漢鐵路年家灣隧道K648+255.187～K648+803.187段，隧道全長(zhǎng)548m，中心里程K648+529.187。主要空洞病害部位原設(shè)計(jì)為V級(jí)加強(qiáng)圍巖淺埋區(qū)?？斩床课画h(huán)向長(zhǎng)度約13m，縱向?qū)挾燃s11.5m，總面積約為149.5m2。施工為運(yùn)營(yíng)線要點(diǎn)施工。根據(jù)合武鐵路安徽段隧道襯砌質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)雷達(dá)檢測(cè)報(bào)告、結(jié)合隧道竣工資料的對(duì)比分析、鐵四院設(shè)計(jì)的《年家灣及金盆地隧道病害施工圖》，以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的考察。年家灣隧道局部襯砌存在破損包含背后脫空的情況，原設(shè)計(jì)襯砌厚度50cm，現(xiàn)襯砌剩余厚度不足設(shè)計(jì)厚度的40%，并且背后脫空嚴(yán)重。破損范圍：K648+758.0～K648+770.5；檢測(cè)二襯厚度15.3cm，設(shè)計(jì)二襯厚度50cm,檢測(cè)與設(shè)計(jì)比30.7%，總面積約為149.5m2，結(jié)構(gòu)加強(qiáng)部位在拱頂，需鑿除空洞部位混凝土，重新模筑襯砌結(jié)構(gòu)。

2 工程特點(diǎn)

隧道病害整治工程，因隧道本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和營(yíng)業(yè)線天窗施工存在一定的難度。隧道前期施工情況全部被二次襯砌所遮蔽。故在不破壞襯砌結(jié)構(gòu)的前提下，很難詳細(xì)了解襯砌內(nèi)部的具體病害范圍及狀態(tài)。只能在保證運(yùn)營(yíng)安全的前提下小范圍的逐步整治。

3 隧道襯砌空洞補(bǔ)強(qiáng)模筑混凝土施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 空洞補(bǔ)強(qiáng)原則

依據(jù)相關(guān)施工規(guī)范、檢查數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)圖紙結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，做到在保證運(yùn)營(yíng)線行車(chē)安全及供電設(shè)備完好的前提下，進(jìn)行空洞部位的重新摸筑混凝土施工。在原有襯砌的基礎(chǔ)上，在破損部位構(gòu)建新的襯砌結(jié)構(gòu)，與原有襯砌形成整體受力，加強(qiáng)隧道襯砌的整體強(qiáng)度，確保施工質(zhì)量。

3.2 空洞病害情況

施工部位位于年家灣隧道K648+758.0～K648+770.5段；破損部位位于隧道拱頂中線偏右部位；縱向度約為11.5m，環(huán)向長(zhǎng)度約為13m；破損及脫空總面積約為 149.5m2。

3.3 施工前期準(zhǔn)備

與相關(guān)單位聯(lián)系簽署協(xié)議，提報(bào)施工計(jì)劃；做好要點(diǎn)施工的準(zhǔn)備工作，保證要點(diǎn)施工過(guò)程中的時(shí)間、安全，及點(diǎn)與點(diǎn)之間的連貫性。

整理施工場(chǎng)地，對(duì)隧道本身排水系統(tǒng)中的水源加以利用，確保施工過(guò)程中混凝土的用水充足。

由于夜間施工的特殊性，照明設(shè)備采用碘鎢燈進(jìn)行照明，局部配備大功率的手電筒補(bǔ)充照明。

對(duì)施工所用的建筑材料如水泥，砂，石等嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，確保工程質(zhì)量。

洞外組裝固定式車(chē)載腳手架，增加作業(yè)的機(jī)動(dòng)性，以減少隧道內(nèi)作業(yè)時(shí)間。

配備功率相當(dāng)?shù)牟裼桶l(fā)電機(jī)組（110kW），混凝土攪拌機(jī)（330型）、空壓機(jī)、輸送泵（20型）以及振搗棒等工具,并進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

對(duì)相關(guān)施工人員進(jìn)行安全技術(shù)教育培訓(xùn)，包括運(yùn)營(yíng)線施工的自我保護(hù)、高空作業(yè)的安全注意事項(xiàng)等。

3.4 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.4.1 施工程序

調(diào)查標(biāo)注空洞范圍→鑿除原有襯砌混凝土薄弱部分（現(xiàn)場(chǎng)清理）→原有襯砌鋼筋除銹防腐處理→鑿毛清洗混凝土接茬面并涂抹界面劑→安裝加固組合模板→灌注混凝土（現(xiàn)場(chǎng)清理）→拆除模板。

3.4.2 關(guān)鍵施工技術(shù)及具體步驟

調(diào)查標(biāo)注空洞范圍：在空洞部位下方事先鋪設(shè)彩條布覆蓋道床表面，以防造成污染。利用軌道平車(chē)在臨近車(chē)站安全線組裝固定式門(mén)式腳手架搭設(shè)操作平臺(tái)。利用天窗時(shí)間牽引到位，以爭(zhēng)取作業(yè)時(shí)間，縮短工期。

利用注漿機(jī)向空洞內(nèi)部注水，通過(guò)水印的形狀及部位大致確定脫空范圍的大小及部位，局部可利用電錘試探性打孔勘探?？斩捶秶_定后在原有襯砌表面利用記號(hào)筆進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)注，描繪出空洞大小及區(qū)域并分隔成小塊即每次鑿除的襯砌部分。每次切割鑿除的襯砌部分控制在2m2以內(nèi)，分隔的部位要大小適宜，方便高空作業(yè)時(shí)模板的安裝。

原有襯砌薄弱部分的切割鑿除：切割鑿除事先標(biāo)注好的部分厚度小于20cm及已經(jīng)開(kāi)裂的二次襯砌，混凝土強(qiáng)度低于C30時(shí)，應(yīng)全部鑿除封蓋部分的混凝土。同時(shí)利用原混凝土自由面的坡度，并將鑿開(kāi)的襯砌口修鑿成楔形（內(nèi)大外小），以便新舊混凝土結(jié)合面受力合理。對(duì)已經(jīng)鑿除的襯砌部分截面部位進(jìn)行鑿毛處理，并用清水進(jìn)行清洗，保證截面部位的潔凈。最后涂抹界面劑，利于混凝土的再次澆筑時(shí)與原有襯砌的結(jié)合形成整體?？斩纯谶吘墤?yīng)修整平齊、圓順，無(wú)尖角。

襯砌鋼筋的除銹防腐處理：對(duì)既有襯砌鋼筋進(jìn)行清理檢查，并利用鋼絲球洗刷鋼筋表面進(jìn)行除銹處理，如銹蝕嚴(yán)重進(jìn)行鋼筋替換；二次襯砌外緣參照原設(shè)計(jì)鋼筋規(guī)格及間距植筋，環(huán)向Φ22螺紋鋼筋，縱向Φ12圓鋼（鋼筋網(wǎng)的布置規(guī)格為環(huán)向間距20cm縱向25cm雙層布置中間設(shè)有箍筋)。植筋采用A級(jí)錨固劑錨固，錨固深度40cm，兩層鋼筋間按原設(shè)計(jì)設(shè)置箍筋(箍筋為Φ8圓鋼加工成的L筋）。

模板的加工及拼裝：按照事先在襯砌面上標(biāo)注繪制好的大小形狀加工模板，鋪設(shè)組合模板。模板加工成50cm×2m左右的規(guī)格形狀。模板兩端預(yù)先打好螺栓孔，模板中心預(yù)留灌料孔，兩端用錨栓固定在襯砌上。錨栓采用M16×300型膨脹螺栓，錨固深度20cm；每塊模板固定用錨栓不少于8根?？拷r砌環(huán)向鋼筋處，設(shè)置吊桿與模板連接，保證模板安裝牢固。吊桿可與模版焊接連接，與襯砌鋼筋間設(shè)置L型吊鉤固定。模板堵頭處要封堵嚴(yán)密牢固，防止在灌注混凝土的過(guò)程中漏漿或跑模。

灌注混凝土：通過(guò)灌料孔灌入C30微膨脹混凝土，并采用插入式振搗器搗固，嚴(yán)格控制每次灌注的混凝土方量，確保在模板及原有襯砌的承載能力范圍內(nèi)并在要點(diǎn)時(shí)間內(nèi)完成全部工作量。嚴(yán)禁一次性灌注過(guò)量的混凝土對(duì)模板及原有襯砌產(chǎn)生過(guò)量荷載造成安全隱患、在要點(diǎn)的規(guī)定時(shí)間遺留未完成的工作造成要點(diǎn)延時(shí)。混凝土強(qiáng)度達(dá)到C20后拆除防護(hù)模板，并對(duì)表面打磨處理，接茬的截面處再次進(jìn)行鑿毛處理，清洗后涂抹界面劑方便下部施工。

模板的拆除：模板拆除的順序和方法，要按照配板設(shè)計(jì)的規(guī)定進(jìn)行。遵循先支后拆、先非承重部分后承重部分、自上而下的原則。拆除時(shí)嚴(yán)禁用大錘或撬棍硬砸硬撬。模板拆除后要清洗干凈碼放整齊，嚴(yán)禁隨意丟放。施工時(shí)從左右拱腰開(kāi)始至拱頂結(jié)束。施工最后一板封口時(shí)，應(yīng)埋設(shè)1Φ25注漿管，待兩天后對(duì)此部分進(jìn)行壓力注漿。

3.5 施工工藝關(guān)鍵流程控制

在注水繪制空洞范圍時(shí)，要注意控制注水量不宜過(guò)大。事先在施工部位下方鋪設(shè)彩條布以防止對(duì)道床及軌面造成污染，對(duì)行車(chē)造成安全隱患。

搭設(shè)腳手架前，對(duì)實(shí)際操作人員進(jìn)行高空作業(yè)的安全教育。在搭設(shè)腳手架超過(guò)2m高度后，必須正確佩戴安全帶。搭設(shè)過(guò)程中腳手架間連接牢固。

標(biāo)記每次切割鑿除的襯砌部分控制在2m2以內(nèi)，保證施工的安全性及可操作性。每次鑿除的襯砌體積要嚴(yán)格控制，施工部位下方不得站立停留，以免發(fā)生危險(xiǎn)。鑿除的襯砌殘?jiān)星謇?，不得污染道床及軌面?/p>

鋼筋進(jìn)行除銹防腐處理，植筋時(shí)要錨固嚴(yán)密。對(duì)襯砌的接茬面進(jìn)行鑿毛處理，必須用清水清洗干凈后方可進(jìn)行下步施工。

模板的安裝要牢固，螺栓錨固緊密。以保證在混凝土的灌注過(guò)程中的安全。嚴(yán)禁在灌注過(guò)程中發(fā)生模板松動(dòng)、移位、漏漿、脫落等現(xiàn)象。

接觸網(wǎng)及其設(shè)備的保護(hù)。接觸網(wǎng)用橡膠管包裹，絕緣子用棉絮或其它軟質(zhì)材料進(jìn)行包裹，嚴(yán)禁施工過(guò)程中對(duì)接觸網(wǎng)吊住等供電設(shè)備的踩踏。施工范圍內(nèi)全部鋪設(shè)彩條布防止對(duì)道床及軌面產(chǎn)生污染。

混凝土的攪拌嚴(yán)格按照規(guī)范操作，控制坍落度。

灌注過(guò)程中，要安排專人看管防護(hù)。注意模板的牢固程度，如發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)現(xiàn)象要及時(shí)處理。

拆除模板的過(guò)程要專人防護(hù)，模板拆除后整齊碼放，清洗后留待使用。

每次施工前要制定詳細(xì)的工作計(jì)劃，施工人員明確施工步驟及方法?？刂泼看蔚墓ぷ髁?，在要點(diǎn)時(shí)間內(nèi)要全部完成。

每一個(gè)封鎖點(diǎn)施工任務(wù)完成后，施工過(guò)程中使用的小型工具器械，在施工結(jié)束后要清點(diǎn)整理，全部撤離施工現(xiàn)場(chǎng)。所有的材料、工具全部清理出隧道，并且所有的進(jìn)洞工具均貼反光標(biāo)志，以利于找尋和清理。

4 整治效果分析

經(jīng)第三方地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)，年家灣隧道襯砌空洞消失；經(jīng)上海鐵路局工務(wù)處、合肥工務(wù)段現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)合驗(yàn)收合格，運(yùn)行2年后復(fù)查，質(zhì)量良好無(wú)空洞，確保了合武高鐵運(yùn)行安全。

此關(guān)鍵技術(shù)可以為全路隧道空洞病害整治提供借鑒，并有全路推廣價(jià)值。

[1]王峰《隧道工程師工作指南》上海交通大學(xué)出版社，2008年1月.

[2]《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50367-2013）.