湯建和

（中鐵八局市政公司， 貴州 貴陽 550022）

1 中國(guó)高速鐵路的發(fā)展

高鐵改變生活，中國(guó)高速鐵路最近10年來取得了舉世矚目的偉大成績(jī)，并作為正朝著中華民族偉大復(fù)興的“中國(guó)夢(mèng)”不斷前進(jìn)的中國(guó)在世界的一張靚麗名片。目前我國(guó)已建成通車的高速鐵路已超過2.2萬公里（含新建時(shí)速250～350km以及時(shí)速250km以下客運(yùn)專線、城際鐵路）。高速鐵路的質(zhì)量和安全是“百年大計(jì)”，更是關(guān)乎人民生命的頭等大事。

2 高速鐵路隧道工程質(zhì)量現(xiàn)狀

隧道做為高速鐵路的線下土建重要結(jié)構(gòu)物，在我國(guó)很多條高速鐵路線上都占到了較高的比例，隧道工程的質(zhì)量更是確保高速鐵路安全的重要組成部分。但目前由于對(duì)高速鐵路隧道的認(rèn)識(shí)以及受傳統(tǒng)隧道施工觀念的影響等各方面原因，我國(guó)在建或已通車營(yíng)運(yùn)的高速鐵路隧道二次襯砌混凝土質(zhì)量問題還是比較突出，特別是隧道二次襯砌混凝土裂縫病害對(duì)行車安全、隧道的穩(wěn)定和耐久性影響較大，一些高鐵隧道這方面造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響都較大。

3 高速鐵路隧道襯砌裂紋成因分析

高速鐵路隧道與普通鐵路隧道相比，有其顯著的特點(diǎn)，對(duì)二次襯砌混凝土有更多更高的要求。一是與低速普通鐵路隧道相比，為了減輕高速行車條件下隧道瞬間氣壓變化產(chǎn)生的空氣動(dòng)力效應(yīng)，高速客運(yùn)專線隧道采用了大斷面的雙線隧道，一般斷面積都達(dá)到了100m2，甚至120 m2以上，由于隧道斷面積較大，受力比較復(fù)雜，初期支護(hù)和二次襯砌混凝土強(qiáng)度等級(jí)都較一般鐵路隧道有所提高，需要配置高性能混凝土，才能保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性。二是相對(duì)于普通鐵路隧道，高速鐵路隧道對(duì)結(jié)構(gòu)防水提出了更高要求，隧道防水要達(dá)到一級(jí)防水標(biāo)準(zhǔn)。

混凝土裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)由于內(nèi)外因素的作用而產(chǎn)生的物理結(jié)構(gòu)變化，而裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)物承載能力、耐久性及防水性降低的主要原因。隧道二次襯砌混凝土裂縫的形式，單獨(dú)來看一般有縱向裂縫、環(huán)向裂縫和斜向裂縫等，同一部分隧道二次襯砌裂縫多是這三種裂縫的組合形式。其中縱向裂縫危害最大，隧道掉拱、邊墻剪斷等多由縱向裂縫發(fā)展嚴(yán)重導(dǎo)致。環(huán)向裂縫和斜向裂縫要視其裂縫發(fā)育程度、裂縫寬度和深度綜合來判斷對(duì)隧道的防水及穩(wěn)定性和耐久性的影響。

3.1 隧道開挖及初期支護(hù)階段

隧道施工的初期支護(hù)是新奧法隧道施工的主要承載結(jié)構(gòu)，初期支護(hù)既是保證開挖施工過程的安全，也是復(fù)合式襯砌的主要承載結(jié)構(gòu)。因此，隧道初期支護(hù)設(shè)計(jì)不到位和施做質(zhì)量不好也是隧道襯砌裂縫產(chǎn)生的重要因素之一。在實(shí)際的隧道開挖及初期支護(hù)施工階段，往往由于以下原因，造成初期支護(hù)質(zhì)量存在隱患，從而為襯砌混凝土裂紋產(chǎn)生埋下禍根，并且不容易引起足夠的重視：

（1）設(shè)計(jì)不到位或沒有根據(jù)隧道開挖揭示的實(shí)際圍巖級(jí)別，變更優(yōu)化初期支護(hù)參數(shù)；

（2）施工時(shí)沒有嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)或變更設(shè)計(jì)認(rèn)真施做初期支護(hù)或開挖后造成欠挖，二次襯砌厚度不足。

（3）隧道邊墻基礎(chǔ)開挖后存在虛碴，也是容易造成襯砌開裂。

以上幾方面造成襯砌施工完后初期支護(hù)繼續(xù)變形過大，混凝土二次襯砌受到的圍巖壓力過大或應(yīng)力集中，從而造成二襯混凝土開裂。

3.2 隧道二次襯砌施工階段

目前高速鐵路隧道二次襯砌施工大都采用自建拌合站攪拌、整體式模板臺(tái)車、泵送混凝土施工工藝。襯砌混凝土原材料、配合比設(shè)計(jì)、攪拌、運(yùn)輸、澆筑、臺(tái)車剛度及脫模時(shí)間控制、養(yǎng)護(hù)及壓漿等混凝土施工的關(guān)鍵過程，沒控制好，從而造成混凝土自身開裂。

原材料：目前混凝土原材料中，地材（砂石）的質(zhì)量，特別是含泥量過大，會(huì)影響混凝土拌合物的和易性和混凝土的強(qiáng)度和耐久性，另外砂石料來源廣泛，波動(dòng)較大，也是控制的難點(diǎn)。在原材料這一方面是造成混凝土開裂的主要因素。

混凝土配合比：現(xiàn)代高性能混凝土品種的多樣，原材料組分的選擇和配制較繁雜，迄今仍沒有一個(gè)公認(rèn)的簡(jiǎn)單的配合比設(shè)計(jì)方法，混凝土配合比設(shè)計(jì)是一道復(fù)雜技術(shù)題。配合比設(shè)計(jì)必須要經(jīng)過計(jì)算、試配和調(diào)整三個(gè)階段，根據(jù)所用的原材料的實(shí)際質(zhì)量狀況，科學(xué)地確定合理的配合比。配合比設(shè)計(jì)必須要有科學(xué)性和針對(duì)性。混凝土配合比選擇不當(dāng)，從而給隧道二次襯砌混凝土開裂也容易埋下隱患。

混凝土的攪拌：配置隧道襯砌高性能混凝土，規(guī)范里都有對(duì)攪拌方面的相應(yīng)規(guī)定，如攪拌方式，攪拌時(shí)間，加料順序等，但在現(xiàn)場(chǎng)施工中，特別是攪拌時(shí)間，控制不好，造成混凝土和易性不好，從而影響混凝土的質(zhì)量。

混凝土的運(yùn)輸：混凝土在運(yùn)輸及現(xiàn)場(chǎng)等候方面，因施工組織等原因發(fā)生時(shí)間滯后，造成混凝土塌落度損失較大，甚至往混凝土拌合物里加水，這些都對(duì)混凝土質(zhì)量造成了非常不利影響。

混凝土的澆筑：現(xiàn)代高速鐵路客運(yùn)專線隧道施工，二襯混凝土基本都采用泵送和臺(tái)整體式模板臺(tái)車施工。目前在這一環(huán)節(jié)，存在以下問題：臺(tái)車混凝土入模開倉(cāng)數(shù)量不組，布置不合理，從而造成混凝土連續(xù)搭接不好，加上混凝土振搗不密實(shí)以及防水板鋪設(shè)松弛度控制不好，造成襯砌混凝土厚度不足等都給混凝土開裂埋下隱患。

臺(tái)車剛度及脫模時(shí)間控制：隧道二襯臺(tái)車若剛度偏小以及隧道施工過程中因受工期或安全距離控制影響，造成現(xiàn)場(chǎng)二襯混凝土脫模過早，都可能造成襯砌混凝土開裂。

養(yǎng)護(hù)：二襯混凝土脫模后，施工單位現(xiàn)場(chǎng)往往忽略襯砌混凝土的養(yǎng)護(hù)，也是容易造成混凝土收縮開裂。

背后壓漿：隧道二次施工完后，現(xiàn)場(chǎng)很長(zhǎng)一段時(shí)間，不對(duì)襯砌背后進(jìn)行壓漿，使隧道初期支護(hù)與二次襯砌長(zhǎng)時(shí)間沒有形成一個(gè)整體，共同承受圍巖壓力，就容易造成二次襯砌因受力不均，造成混凝土開裂。

另外二襯混凝土施工縫處理不當(dāng)，也是容易造成混凝土裂縫。

3.3 隧道襯砌裂縫產(chǎn)生其他原因分析

（1）在開挖及初期支護(hù)施作中，對(duì)巖溶塌方等不良地質(zhì)處置不徹底，二次襯砌施工完后，不良地質(zhì)繼續(xù)發(fā)展變化。

（2）二襯混凝土施工封閉完后，洞身周圍巖體整體性降低，地下水非常發(fā)育，而隧道排水又不暢，襯砌受到的水壓力過大。

（3）以及較大的地質(zhì)活動(dòng)甚至地震。

（4）開挖爆破掌子面太近，爆破震動(dòng)過大都可能造成已施工完的襯砌開裂。

（5）隧道二次襯砌施做的時(shí)間，沒有嚴(yán)格根據(jù)對(duì)隧道的監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析上，在最佳時(shí)間（圍巖基本穩(wěn)定）進(jìn)行施做或。

4 隧道二次襯砌裂縫的預(yù)防

針對(duì)隧道二襯混凝土在各個(gè)階段開裂的原因分析，找出相應(yīng)的預(yù)防措施，就能很好地預(yù)防隧道混凝土裂縫的產(chǎn)生。4.1隧道開挖及初期支護(hù)階段

（1）是做好超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，按照揭示的隧道圍巖情況，完善初期支護(hù)和二襯設(shè)計(jì)參數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)施做必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)或變更設(shè)計(jì)進(jìn)行，堅(jiān)決杜絕偷工減料現(xiàn)象，同時(shí)提高對(duì)初期支護(hù)和二襯混凝土共同承受圍巖壓力的理念的認(rèn)識(shí)。

（2）是認(rèn)真開展隧道的監(jiān)控量測(cè)，掌握好隧道二次襯砌施做的最佳時(shí)間，若與有關(guān)安全距離控制規(guī)定沖突，要確保安全步距，提前進(jìn)行隧道襯砌施做時(shí)，必須對(duì)初期支護(hù)或二次襯砌進(jìn)行加強(qiáng)處理。

4.2 隧道二次襯砌施工階段

（1）從混凝土原材料質(zhì)量的把關(guān)、配合比設(shè)計(jì)的優(yōu)化、現(xiàn)場(chǎng)混凝土攪拌及運(yùn)輸?shù)暮侠斫M織、模板臺(tái)車多窗對(duì)稱澆筑、加強(qiáng)振搗、模板臺(tái)車剛度加強(qiáng)及脫模時(shí)間經(jīng)試驗(yàn)確定、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)以及帶模同步壓漿等混凝土施工的關(guān)鍵關(guān)節(jié)上進(jìn)行有效控制和管理，從技術(shù)手段、管理措施上加強(qiáng)，對(duì)預(yù)防混凝土開裂更是非常重要。

（2）另外，處理好二次襯砌混凝土施工縫、做好隧道的防排水以及隧道二襯混凝土優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)，也是預(yù)防混凝土開裂的重要措施。

5 隧道裂縫的主要整治措施

目前高速鐵路隧道二襯混凝土裂縫主要有以下整治措施：

（1）環(huán)氧樹脂灌漿料直接涂抹法：該方法主要針對(duì)裂縫寬度≤0.3mm的細(xì)微裂縫。

（2）環(huán)氧樹脂灌漿料埋管注射法：該方法主要用于裂縫寬度＞0.3mm或貫通性裂縫。

（3）中空錨桿注漿法：該方法主要用于襯砌背后空洞或厚度不足引起的大面積裂縫。

（4）碳纖維粘貼法：此法可以對(duì)以上處理過的襯砌混凝土進(jìn)行再補(bǔ)強(qiáng)。

（5）換拱法：對(duì)大面積混凝土貫穿裂紋，需進(jìn)行換拱等整治。

高速鐵路隧道二次襯砌混凝土裂縫整治具體方案和技術(shù)措施必須要經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)理、建設(shè)單位以及鐵路工務(wù)部門批準(zhǔn)同意，方能實(shí)施。

6 結(jié)束語

隧道襯砌混凝土裂縫若不及時(shí)整治將對(duì)隧道結(jié)構(gòu)安全造成質(zhì)量隱患，也影響結(jié)構(gòu)的耐久性。隧道裂縫整治的原則,要根據(jù)隧道裂縫的成因及形式來綜合分析研究，剛?cè)嵯酀?jì)、因地制宜、綜合治理，確保安全性、可靠性、耐久性并兼顧操作性和經(jīng)濟(jì)性。

[1]《高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》TB10753-2010.