劉飚

摘要 為了解決二襯混凝土澆筑不密實、容易出現(xiàn)空洞，嚴重影響混凝土施工質(zhì)量和襯砌結(jié)構(gòu)受力的問題，提出一種基于防脫空裝置的二襯混凝土密實澆筑技術(shù)。該防脫空裝置利用混凝土中水能導電的原理，通過判斷防脫空裝置燈是否常亮對二襯混凝土密實度進行實時監(jiān)控。依托鄭萬高鐵香樹灣隧道項目，采用無損檢測方法對防脫空裝置應用效果進行研究，研究結(jié)果表明：（1）文章提出的防脫空裝置具有原理可靠、制作簡單、安裝快捷等優(yōu)點;（2）試驗段二襯無損檢測結(jié)果未發(fā)現(xiàn)拱頂、拱腰、邊墻存在脫空現(xiàn)象，表明該技術(shù)應用效果良好，可為類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞 隧道工程;混凝土澆筑;襯砌脫空;防脫空裝置;實時監(jiān)測

中圖分類號 U455.91 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）05-0157-03

0 引言

隨著川藏鐵路等工程的推進，我國隧道工程建設(shè)日益增多，隧道二襯混凝土作為隧道工程中的重要結(jié)構(gòu)，其施工質(zhì)量直接影響隧道安全施工與運營[1]。在隧道二襯混凝土澆筑過程中，由于材料、施工工藝、施工管理等原因，很容易出現(xiàn)澆筑不密實、存在空洞等質(zhì)量問題[2-3]。張頂立等[4]對100余座鐵路隧道進行無損檢測，結(jié)果顯示襯砌背后存在空洞長度占測試總長的11.3%。這些問題極易導致襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫甚至掉塊、滲漏水、影響襯砌結(jié)構(gòu)正常受力等問題，嚴重危害隧道施工及運營[5]。伍毅敏等[6]基于數(shù)值模擬手段研究襯砌脫空對隧道結(jié)構(gòu)受力的不利影響，數(shù)值模擬結(jié)果表明，相比于無脫空工況，二襯頂部襯砌脫空會引起應力集中現(xiàn)象，顯著增大襯砌應力及變形，影響襯砌安全。葉藝超等[7]分析了不同脫空模式對隧道結(jié)構(gòu)安全性的影響，結(jié)果表明，拱腰處出現(xiàn)脫空較拱頂位置出現(xiàn)脫空對結(jié)構(gòu)更為不利。傅鶴林等[8]基于荷載-結(jié)構(gòu)平面計算分析模型研究襯砌脫空對隧道安全性的影響，研究結(jié)果表明脫空范圍對襯砌結(jié)構(gòu)安全性影響極大，當脫空范圍大于20°時，襯砌結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)嚴重的開裂、剝落等嚴重病害。傳統(tǒng)的襯砌脫空的檢測方法主要為探地雷達法，其具有無損、連續(xù)、快速、操作簡便等特點[9]。覃暉等[10]基于支持向量機的基本原理，建立了一套隧道襯砌空洞探地雷達圖像的機器識別方法。竇順等[11]開展了聲振檢測襯砌空洞的現(xiàn)場試驗，并提出了襯砌脫空判定標準，為聲振法在隧道二襯脫空檢測中的工程運用提供理論依據(jù)。

1 工程概況

香樹灣隧道位于重慶市巫山縣和湖北省巴東縣境內(nèi)，全長12 474.5 m，最大埋深約620 m，為單洞雙線隧道。隧道設(shè)計縱坡為30‰、19.1‰和?30‰的人字坡;Ⅲ級圍巖400 m，占總長的7.6%;Ⅳ級圍巖4 088 m，占總長的77.8%;Ⅴ級圍巖總長的767 m，占總長的14.6%。設(shè)計為Ⅱ級風險隧道。地層構(gòu)造主要受三溪鄉(xiāng)斷裂和巫山向斜影響，伴生較多次級皺褶，受其影響后巖層產(chǎn)狀變化顯著。隧道洞身地層巖性為泥質(zhì)夾砂，洞身段深部地層巖層局部繞曲，泥巖內(nèi)構(gòu)造節(jié)理裂隙多為密閉型，較發(fā)育;砂巖構(gòu)造節(jié)理裂隙為密閉～微張型，延伸較遠，較發(fā)育。

2 防脫空裝置的原理與優(yōu)點

2.1 防脫空裝置基本原理

利用混凝土中水的導電性，設(shè)計一個由接觸端子、控制箱、指示燈和導線組成的閉環(huán)線路，其中兩個接觸端子固定在拱頂防水板上。澆筑混凝土時，混凝土在自重作用下會下沉，若接觸端子安裝的隧道拱部部位混凝土密實，則證明二襯所有部位混凝土均密實。見圖1。

2.2 技術(shù)優(yōu)點

2.2.1 原理簡單可靠

依據(jù)導電原理，實現(xiàn)對混凝土澆筑密實度的監(jiān)測，簡單可靠。較傳統(tǒng)物探和鉆孔而言，有效地提高了施工過程中拱頂二襯的檢測效率。

2.2.2 安裝便捷

防脫空裝置安裝簡單，在二襯鋼筋綁扎結(jié)束后，只須采用透明膠帶將接觸端子固定在防水板上，并將相關(guān)線路固定在二襯鋼筋上即可，安裝方便快捷，施工影響小。

2.2.3 效果直觀

通過指示燈是否全亮對混凝土密實情況進行判斷，簡單直觀且可靠性高。

3 現(xiàn)場應用

3.1 施工工藝流程

隧道二襯混凝土密實澆筑施工方法為：

（1）施工準備（安裝防水板、襯砌鋼筋、排氣管）。

（2）安裝接觸端子及導線。

（3）防脫空裝置空載試驗。

（4）襯砌臺車就位。

（5）澆筑混凝土。

（6）點亮指示燈。

（7）判斷混凝土澆筑飽滿。

（8）停止?jié)仓?，關(guān)閉電源。具體工藝流程見圖2。

3.2 防脫空裝置安裝

3.2.1 施工方法

在二襯鋼筋綁扎結(jié)束后，通知電工及工人配合安裝線路，1環(huán)12 m長的二襯，設(shè)置5個接觸端子，間距3 m/個，接觸端子采用透明膠帶固定在防水板上面，布設(shè)線路統(tǒng)一留在堵頭板位置，同時接入集中控制柜內(nèi)，臺車就位前提前測試防脫空裝置線路連接是否通暢，防脫空裝置安裝見圖3。

3.2.2 施工要點

（1）液位連通式防脫空裝置采用裸露l cm端頭的絕緣銅導線，安裝接觸端子線路時要保證接觸端子頭的干燥。

（2）接觸端子和導線采用粘接方式固定在防水板或RPC管上，防止?jié)仓^程中脫落。

（3）開挖及支護平整度、防水卷材鋪設(shè)、襯砌臺車、泵送混凝土、和易性和坍落度等應符合相關(guān)要求。

（4）要求安裝位置的防水板背后應密實無脫空。

（5）控制箱應固定在襯砌臺車上，并做好防護，指示燈宜采用紅色。

（6）襯砌臺車就位前進行防脫空裝置空載試驗，檢測各條導線是否連通。

3.3 混凝土澆筑施工方法與要點

3.3.1 施工方法

混凝土澆筑過程中，提前將防脫空裝置開啟，當防脫空裝置燈亮時，則可以初步判定混凝土澆筑在此范圍，裝置燈開始亮一下后面又熄滅了說明混凝土經(jīng)過后未壓頂密實;當防脫空裝置燈一直常亮且堵頭位置和預留帶模注漿管內(nèi)流出水泥漿，可初步判定此次混凝土澆筑密實，后續(xù)可通過無損檢測進行驗證。

3.3.2 施工要點

嚴格按照相關(guān)要求澆筑混凝土，當所有指示燈全亮時，可初步判定拱頂混凝土澆筑密實。同時結(jié)合混凝土用量、RPC管出漿情況等綜合判斷混凝土是否澆筑飽滿。當確認混凝土澆筑飽滿后關(guān)閉防脫空裝置電源，見圖4。

3.4 現(xiàn)場應用效果

對已采用防脫空裝置進行二襯施工的里程段，采用無損雷達對已澆筑的二襯混凝土進行實體檢測，驗證使用防脫空裝置后二襯拱部背后混凝土是否存在空洞或者不密實現(xiàn)象發(fā)生[12]。測試結(jié)果顯示，二襯混凝土未發(fā)現(xiàn)拱頂、拱腰、邊墻存在脫空現(xiàn)象，見圖5。

4 結(jié)論

混凝土襯砌澆筑過程中容易出現(xiàn)空洞的難題給隧道快速施工和結(jié)構(gòu)安全造成很大的制約和影響，該文依托鄭萬高鐵香樹灣隧道項目，提出一種基于防脫空裝置的二襯混凝土密實澆筑技術(shù)，總結(jié)如下：

（1）所提出的基于防脫空裝置的二襯混凝土密實澆筑技術(shù)原理簡單可靠、安裝便捷、效果直觀，不影響隧道施工進度。

（2）現(xiàn)場無損檢測結(jié)果顯示，已采用防脫空裝置進行二襯施工的里程段未發(fā)現(xiàn)拱頂、拱腰、邊墻存在脫空現(xiàn)象，具有良好的應用效果和經(jīng)濟和社會效益。

參考文獻

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