丁傳峰

(中鐵十六局集團(tuán)第五工程有限公司 河北唐山 063000）

1 引言

隨著鐵路和公路的鋪設(shè)長度和范圍迅速的提升增加，截止到現(xiàn)在，我國已經(jīng)建成的公路隧道就已經(jīng)超過了5 000座，建造的鐵路隧道已經(jīng)超過了7 000座。但是，受到施工技術(shù)的限制和組織管理水平的不足，在我國已經(jīng)運(yùn)營的隧道當(dāng)中已經(jīng)開始出現(xiàn)或多或少的問題，所以當(dāng)前研究的重點(diǎn)就是如何防止和處理隧道病害問題。

在鐵路隧道工程中，隧道襯砌欠厚危及行車安全。在列車高速通過時(shí)，受風(fēng)壓影響可能會(huì)產(chǎn)生脫落掉塊現(xiàn)象，造成列車損傷甚至逼停列車，對(duì)單位及國家造成不可估量的負(fù)面影響。今年鐵路總公司出臺(tái)十項(xiàng)紅線管理規(guī)定，其中針對(duì)隧道襯砌欠厚單獨(dú)列項(xiàng)檢測，因此隧道襯砌缺陷整治勢在必行。

2 工程概況

成貴鐵路某隧道，隧道全長974 m，圍巖等級(jí)為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)，對(duì)應(yīng)襯砌厚度分為 40、45、50、55 cm，隧道二次襯砌采用襯砌臺(tái)車一次性澆筑成型。

3 襯砌缺陷等級(jí)分類及判定

3.1 安全定級(jí)法

先對(duì)每處缺陷進(jìn)行評(píng)級(jí)，后據(jù)每個(gè)缺陷級(jí)別對(duì)其所在類別進(jìn)行評(píng)級(jí)，再綜合考慮每類缺陷級(jí)別、圍巖及地下水的情況對(duì)劃分的每個(gè)子單元(每個(gè)子單元50 m）進(jìn)行評(píng)級(jí)，最后按子單元的級(jí)別對(duì)每個(gè)大單元進(jìn)行評(píng)級(jí)。

3.2 評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

表1、表2介紹了我國2種鐵路隧道襯砌評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，表3為根據(jù)貴鐵路建設(shè)實(shí)際情況，制定的襯砌厚度輕微缺陷量化指標(biāo)。

表1 《鐵路運(yùn)營隧道襯砌安全等級(jí)評(píng)定暫行規(guī)定》[1]

表2 《高速鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則（試行）》[2]

表3 成貴鐵路拱墻襯砌厚度輕微缺陷量化指標(biāo)[3]

4 缺陷整治

4.1 襯砌欠厚輕微等級(jí)缺陷整治

襯砌欠厚輕微部位整治采取鉆孔注漿的方式進(jìn)行處理，然后在拱部涂刷防碳化層，改善和維護(hù)襯砌今后工作環(huán)境。工藝流程如圖1所示。

圖1 襯砌欠厚部位注漿施工工藝流程

4.1.1 脫空位置核查

根據(jù)物探及鉆孔驗(yàn)證脫空范圍，對(duì)脫空范圍進(jìn)行核對(duì)、檢驗(yàn)。

4.1.2 質(zhì)量缺陷判定

進(jìn)行襯砌欠厚程度判斷，進(jìn)一步確認(rèn)該缺陷屬于襯砌欠厚輕微類型。

4.1.3 襯砌鉆孔、安裝孔口管

對(duì)脫空部位進(jìn)行鉆孔作業(yè)，注漿孔采用φ42鉆孔，交錯(cuò)布置，間距為1.0 m×1.0 m[4]。

4.1.4 管口試接及吸水試驗(yàn)

注漿管在每一次進(jìn)行注漿之前都和預(yù)留孔口提前試接一次，在進(jìn)行注漿工作之前需要進(jìn)行吸水試驗(yàn)，試驗(yàn)中使用的是1.5～2倍的注漿壓力，吸水試驗(yàn)的主要目的是為了檢查管路系統(tǒng)有沒有足夠的能力承受壓力，不滲漏，系統(tǒng)保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.1.5 漿液配制

注漿材料為微膨脹水泥砂漿，水泥砂漿配合比為 0.8∶1[5]。

4.1.6 注漿

注漿按照隧道由下至上的方向進(jìn)行，使用的方式是逐漸加壓式注漿。在作業(yè)時(shí)的壓力為0.2 MPa，注漿的速度通常都在每分鐘20～40 L。灌漿管端頭需要配備防堵設(shè)施，一旦注漿壓力達(dá)到要求的值而且能在5 min內(nèi)持續(xù)保持該值、吸漿很少或者不進(jìn)行注漿的時(shí)候可以關(guān)閉注漿作業(yè)，注漿完成之后可以堵住注漿管口。

4.1.7 二次補(bǔ)壓

第一次注漿完成之后，間隔2 h對(duì)每個(gè)孔口進(jìn)行補(bǔ)壓，確保壓漿密實(shí)。

4.1.8 注漿孔封堵

注漿結(jié)束后，鑿出孔底尺寸為15 cm×15 cm、外口尺寸12 cm×12 cm[6]，深8 cm的楔形孔，并采用膨脹水泥砂漿封堵注漿孔，摻10% ～15%的膨脹劑，水膠比應(yīng)＜0.5。孔口管處焊接φ4鋼筋[7]，防止砂漿掉塊，砂漿封堵超出襯砌1～2 mm，達(dá)到強(qiáng)度后打磨平整。

4.2 襯砌欠厚輕微以上等級(jí)缺陷整治

4.2.1 素混凝土襯砌拆換

素混凝土段襯砌拆換工藝流程如圖2所示。

圖2 素混凝土段襯砌厚度不足拆換工藝流程

(1）拆換段前后2 m范圍設(shè)置間距0.5 m/榀拱墻 20b型鋼鋼架作為臨時(shí)支護(hù)[8]。

(2）對(duì)欠厚段進(jìn)行拆換時(shí)，于拆除段兩側(cè)邊墻徑向設(shè)置一排φ25砂漿錨桿，錨桿長度4 m，縱向間距1 m，后續(xù)處理同4.1.8節(jié)類似。砂漿封堵超出襯砌1～2 mm，達(dá)到強(qiáng)度后打磨平整，如圖3所示。

圖3 素混凝土欠厚段落拆換示意

(3）切縫深度為襯砌厚度的2/3左右[9]，后采用風(fēng)鎬從拱頂向兩腰跳槽拆除。

(4）新舊混凝土接茬處應(yīng)鑿毛沖洗[10]，并在接茬處設(shè)置兩排φ16釬釘[11]，以便于新舊混凝土良好連接，釬釘縱向間距25 cm，外側(cè)釬釘距離混凝土表面10 cm，內(nèi)側(cè)釬釘距離混凝土表面15 cm，釬釘通過打孔植筋方式設(shè)置，植筋深度25 cm。釬釘設(shè)置完成后，鋪設(shè)防水板及土工布，并與原防水板做好連接，如圖4所示。

圖4 新舊砼連接處釬釘設(shè)置

(5）新舊混凝土結(jié)合處，在釬釘附近徑向設(shè)置一排φ25砂漿錨桿，長度4 m，縱向間距1 m，錨桿端頭與二襯釬釘焊接，新舊砼接縫設(shè)置止水膠。

(6）二襯混凝土選用提高一級(jí)的細(xì)石混凝土，拱頂預(yù)埋注漿管按原設(shè)計(jì)進(jìn)行注漿。

4.2.2 鋼筋混凝土襯砌拆換

工藝流程如圖5所示。

(1）拆換前，應(yīng)先完成相鄰段落的其他缺陷整治。處理步驟同4.2.1節(jié)的(2）條。襯砌拆換完成后，將型鋼鋼架拆除，拔出定位鋼筋，采用環(huán)氧砂漿封閉鋼筋孔。

(2）輕微以上級(jí)鋼混二襯拱部欠厚缺陷進(jìn)行拆換處理[12]，拆換范圍應(yīng)為靠近初支側(cè)襯砌欠厚范圍邊線增加20 cm，襯砌內(nèi)緣拆換范圍應(yīng)為襯砌襯砌外緣拆換范圍邊線減小10 cm，形成一個(gè)倒梯形，如圖6～圖7所示。

圖5 鋼筋混凝土段拱部拆換工藝流程

圖6 鋼筋混凝土襯砌欠厚段整治示意

圖7 鋼筋混凝土襯砌局部欠厚襯砌搭接大樣圖

(3）人工采用砂輪機(jī)沿已劃分好的墨線切縫，切縫順序?yàn)樽砸r砌拆換范圍中部向兩側(cè)分塊切割，切縫深度控制在混凝土保護(hù)層厚度。拆除同4.2.1節(jié)的(3）條。

(4）拆除舊的二襯混凝土后，如有鋼筋缺失需植筋恢復(fù)。新舊砼接縫設(shè)置止水膠，寬2 cm，以改善其防水性能，止水膠設(shè)置位置距離二襯外表面不小于15 cm。

(5）利用鋼模臺(tái)車灌注拆換二襯混凝土，提高一個(gè)混凝土標(biāo)號(hào)，并進(jìn)行背后空洞注漿。

5 結(jié)束語

本文從隧道襯砌缺陷安全定級(jí)方法為切入，論述了三種評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)研究成貴鐵路隧道襯砌欠厚的治理方案，得出了襯砌欠厚輕微等級(jí)采取鉆孔注漿并在拱部涂刷防碳化層的處理方法，輕微以上等級(jí)按是否配筋采取分類拆除替換混凝土的方法。通過對(duì)隧道襯砌厚度不足處理的研究和建議，為我國的鐵路隧道建設(shè)提供借鑒。