洪俊奎

（北京鐵城建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，北京 100855）

鐵路隧道工程項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量受多方面因素影響，為了保證隧道質(zhì)量及加強(qiáng)對(duì)施工單位的約束管控，必須在后期對(duì)隧道工程進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè)[1-2]。如果在檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)質(zhì)量病害就必須及時(shí)采取有效措施進(jìn)行整治，防止病害擴(kuò)大對(duì)隧道的安全運(yùn)營(yíng)造成危害。 二襯結(jié)構(gòu)是重要的支撐及防護(hù)結(jié)構(gòu)，二襯脫空導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)滲漏及承載力降低是最為嚴(yán)重的病害之一，而從結(jié)構(gòu)來(lái)講，隧道二襯背后脫空問(wèn)題發(fā)生的主要部位是拱頂及側(cè)壁拱腰，這些部位發(fā)生脫空會(huì)直接影響整體結(jié)構(gòu)的承載能力[1-3]。 但在實(shí)際工程中，引起二襯結(jié)構(gòu)脫空的原因主要包括： 光面爆破效果不佳，防水板未科學(xué)合理掛設(shè)，拱部混凝土材料不足，施工所用材料質(zhì)量把控不嚴(yán)格，混凝土澆筑技術(shù)操作不科學(xué)，混凝土澆筑之后拆管及脫模時(shí)機(jī)掌握不力，襯砌臺(tái)車(chē)底座支撐不足等。 為了采取有效措施對(duì)襯砌脫空進(jìn)行整治，就必須對(duì)造成脫空的原因進(jìn)行分析查明，針對(duì)性地提出整治施工技術(shù)措施[1]。本文以某隧道為例，對(duì)該隧道發(fā)生襯砌脫空的病害原因進(jìn)行分析，并采用有效的整治技術(shù)進(jìn)行病害消除，保證隧道運(yùn)營(yíng)安全。

1 項(xiàng)目概況

該隧道位于蘭渝鐵路線(xiàn)，隧道上行線(xiàn)某段襯砌發(fā)生脫空病害。 根據(jù)原有設(shè)計(jì)，該區(qū)段地層為第三系砂巖、 礫巖互層，節(jié)理裂隙較發(fā)育，單位正常涌水量0.29 m3/（d·m），預(yù)測(cè)該段隧道的正常涌水量712.80 m3/d，最大涌水量2138.40 m3/d，根據(jù)物探資料，西迭溝圍巖出現(xiàn)低阻異常，施工時(shí)應(yīng)更加關(guān)注并采取相應(yīng)措施。 整治范圍隧道埋深約70 m，圍巖分級(jí)為Ⅳ級(jí)，采用哈達(dá)鋪隧道Ⅳ一般段襯砌，超前小導(dǎo)管拱部設(shè)置，長(zhǎng)3.5 m，環(huán)向間距0.005 m；拱墻Φ0.006 m 的鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格間距為0.25 m×0.25 m； C25 噴射混凝土拱墻，厚度0.2 m； 拱墻I12 型鋼鋼架，間距1.5 m，鋼架間Φ0.022 m 縱向連接筋環(huán)向間距為1 m； 拱部采用Φ0.022 m 組合式中空錨桿，邊墻采用Φ0.022 m 的全螺紋砂漿錨桿，錨桿長(zhǎng)3 m，間距1.2 m×1.2 m （縱向×環(huán)向），二次襯砌采用C30 混凝土，厚度0.4 m。

2 襯砌脫空原因分析

根據(jù)聯(lián)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘及后續(xù)無(wú)損檢測(cè)結(jié)果分析，該區(qū)段病害為上行線(xiàn)（左側(cè)） 洞身防水板切割二襯造成的襯砌混凝土脫空，拱頂已開(kāi) “天窗” 3.8 m（環(huán)向） ×1.9 m （縱向）； 其中二襯到初支表面距離不足0.3 m，可見(jiàn)范圍1.5 m （環(huán)向） ×1.4 m （縱向），初支到二襯外表面最小厚度0.2 m； “天窗”向小里程方向拱頂脫空，但根據(jù)無(wú)損檢測(cè)報(bào)告，脫空均大于0.3 m，見(jiàn)圖1。

圖1 病害現(xiàn)場(chǎng)位置圖

由于施工缺陷，導(dǎo)致襯砌厚度比設(shè)計(jì)厚度小0.6 m，且長(zhǎng)度小于5 m，屬于A(yíng)1 級(jí)病害，周邊二襯混凝土無(wú)異常。 現(xiàn)場(chǎng)已對(duì)薄弱松散混凝土進(jìn)行了鑿除，并用環(huán)氧樹(shù)脂臨時(shí)封閉，施工縫距接觸網(wǎng)吊柱支座3.87 m。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，病害是在二襯為素混凝土的區(qū)段，因防水板掛貼施工不當(dāng)，接縫施工質(zhì)量差，二襯澆筑時(shí)防水板松脫，造成二襯混凝土脫空，其中存在局部欠挖造成1.5 m （環(huán)向） ×1.4 m （縱向） 范圍內(nèi)的初支侵限。

3 襯砌脫空整治施工技術(shù)

針對(duì)襯砌脫空現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及原因分析，襯砌厚度不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，根據(jù)欠厚程度判定，按照既有二襯厚度，小于75%范圍的二襯利用鋼套襯補(bǔ)強(qiáng)并向兩側(cè)各延伸1 m，大于75%范圍的二襯空洞部位采取背后注漿的方式進(jìn)行病害整治。 根據(jù)實(shí)際情況制定整治方案，主要整治施工工序?yàn)椋?停電→搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)→已拆除范圍鉆孔植筋、 焊接鋼筋網(wǎng)片→測(cè)量斷面及放點(diǎn)→鋼架加工（防銹處理、 試拼） →鋼架基礎(chǔ)定位→鉆鑿地腳錨栓錨孔、 安裝錨栓→安裝鋼架（C 單元） 及兩側(cè)槽鋼加固→鋼架接地→拱部臨時(shí)鋼板防護(hù)→安裝鋼架 （A/B 單元） 及鋼管加固→鋼架間鋼筋網(wǎng)焊接→預(yù)埋注漿管→分段安裝焊接鋼板、 澆筑C40 自密實(shí)混凝土→空洞回填注漿→鋼構(gòu)件防銹處理→遷改和保護(hù)設(shè)備恢復(fù)。

3.1 對(duì)襯砌已開(kāi)“天窗” 范圍植筋、 焊鋼筋網(wǎng)片

根據(jù)已施工及防護(hù)情況，對(duì)襯砌病害襯砌已拆除區(qū)段周邊雙向植入螺紋鋼筋，環(huán)縱向鋼筋Φ0.018 m，間距0.25 m，鋼筋采用植筋膠錨入混凝土，錨固深度不小于0.2 m，以保證新舊混凝土之間連接良好； 焊接Φ0.018 m 鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)片間距0.25 m×0.25 m，網(wǎng)片與植筋焊接牢靠。

3.2 測(cè)量斷面及放點(diǎn)

隧道上行段襯砌內(nèi)側(cè)拱墻設(shè)H150 型鋼鋼架，縱向間距1 m。 根據(jù)設(shè)計(jì)圖文件對(duì)鋼架安裝位置現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量放樣描點(diǎn)。 按照安裝要求對(duì)錨固螺栓孔進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)描點(diǎn)，確定螺栓孔位置，采用風(fēng)鎬對(duì)既有襯砌表面進(jìn)行鑿毛處理。

3.3 鋼架加工

鋼架加工采用洞外加工場(chǎng)加工方式進(jìn)行，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量斷面情況進(jìn)行加工，按比例繪制出內(nèi)輪廓圖并進(jìn)行施工放樣，檢查套襯施作后內(nèi)輪廓是否滿(mǎn)足限界和供電設(shè)備絕緣要求，確定單元實(shí)際加工半徑。 加工完成后逐榀進(jìn)行試拼裝并編號(hào)。

鋼架加工必須保證焊縫密實(shí)、 飽滿(mǎn)，焊碴應(yīng)清除，焊縫寬度不得小于0.007 m，高度不得小于0.003 m。 鋼架接長(zhǎng)時(shí)必須在兩側(cè)采用加強(qiáng)板幫焊，加強(qiáng)板寬度不小于型鋼肋板0.02 m，長(zhǎng)度不小于0.2 m。 鋼架由1 節(jié)A 單元 （拱頂）、 2 節(jié)B 單元（拱腰）、 2 節(jié)C 單元 （邊墻） 組成，A 單元長(zhǎng)6.817 m，B 單元長(zhǎng)3.309 m，C 單元長(zhǎng)3.309 m。

3.4 邊墻鋼架安裝及兩側(cè)槽鋼加固

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的隧道凈空斷面，施工區(qū)段既有襯砌內(nèi)表面設(shè)置鋼架加固，鋼架支護(hù)采用H150 型鋼作為龍骨，鋼架間距為1 m，共設(shè)置5 榀鋼架，施工時(shí)先進(jìn)行邊墻部位鋼架架設(shè)，完成后再進(jìn)行拱部鋼架架設(shè)。 鋼架之間筋焊Φ0.022 m 縱向連接筋（長(zhǎng)1 m） 連接，環(huán)向間距0.6 m。 鋼架腳置于襯砌墻角位置，打設(shè)地錨螺栓，打設(shè)深度至仰拱結(jié)構(gòu)層，確?；A(chǔ)穩(wěn)定性，施作鋼架后不得影響打開(kāi)溝槽蓋板。 每榀鋼架按5 片組裝施工，鋼架采用植筋的方式加強(qiáng)，Φ0.022 m 鋼架固定鋼筋，邊墻鋼架接頭設(shè)置1 處，中間設(shè)置2 處，每處2 根，通過(guò)植筋與襯砌連接，嵌入混凝土深度0.3 m，尾部外露的加工為直彎鉤，并與鋼架焊接為一體。 為加強(qiáng)鋼架的整體性，兩側(cè)邊墻鋼架各采用3 根20a 型槽鋼與型鋼焊接作為縱向連接，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性。

1） 先進(jìn)行鋼架基礎(chǔ)定位，清理加固范圍內(nèi)側(cè)溝，鉆鑿地錨錨栓孔安裝M24×0.6 m 地腳螺栓。 在設(shè)備管理單位配合和監(jiān)督下對(duì)加固范圍的電纜等設(shè)備進(jìn)行臨時(shí)遷改和保護(hù)。

2） 架設(shè)H150 型鋼鋼架，鋼架間距1.0 m。 先進(jìn)行邊墻的鋼架架設(shè)，完成后再進(jìn)行拱部的鋼架架設(shè)； 安裝縱向支撐鋼管、 槽鋼與鋼架形成整體桁架結(jié)構(gòu)。

3） 鋼架安裝施工要求： 各節(jié)鋼架拼裝，要求尺寸準(zhǔn)確，弧形圓順，要求緊貼襯砌內(nèi)側(cè)拱墻。 加工允許誤差： 沿襯砌內(nèi)側(cè)拱墻周邊輪廓誤差不大于0.01 m，接頭連接要求同類(lèi)之間可以互換。 鋼架各單元必須明確標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型和單元號(hào)，并分單元堆放于地面干燥的防雨棚內(nèi)。 鋼架安裝前應(yīng)清除腳底下的雜物，拱腳必須放在錨栓上，地錨螺栓采用M24×0.6 m，錨孔深度至仰拱結(jié)構(gòu)層。 螺栓： 鋼架連接處螺栓為10.9s 高強(qiáng)螺栓，螺母均為防松螺母。 拱架通過(guò)植筋與既有襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，植筋深度為進(jìn)入既有襯砌混凝土0.3 m。

3.5 鋼架間鋼板施作及混凝土澆筑

在2 榀鋼架外緣內(nèi)側(cè)施作鋼板，鋼板通過(guò)M20螺栓與鋼架連接牢固，鋼板每塊厚0.006 m，長(zhǎng)0.98 m，寬0.0006 m，自下而上分段栓接鋼架外緣內(nèi)側(cè)的加固鋼板并澆筑C40 自密實(shí)混凝土（每次澆筑環(huán)向不大于2 m），澆筑混凝土前用高壓風(fēng)清除襯砌表面粉塵，保證新舊混凝土之間粘結(jié)牢固，混凝土振搗，澆筑密實(shí)。 采用強(qiáng)制式拌合機(jī)拌合混凝土，坍落度控制在0.27 m±0.1 m； 采用分層澆筑方式，在澆筑完一層后，應(yīng)確保下層混凝土未初凝前澆筑第二層混凝土。

自密實(shí)混凝土的澆筑要點(diǎn)： 澆筑時(shí)封堵鋼架與襯砌間的縫隙； 泵管使用前用水沖凈、 沖潤(rùn)； 保持連續(xù)泵送，必要時(shí)降低泵送速度； 澆筑過(guò)程中安排專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員在施工現(xiàn)場(chǎng)值班，確?；炷临|(zhì)量均勻穩(wěn)定，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)調(diào)整； 澆筑時(shí)在澆筑范圍內(nèi)盡可能地減少澆筑分層，使混凝土的重力作用得以充分發(fā)揮，并盡量不破壞混凝土的整體粘聚性； 使用鋼筋插棍進(jìn)行插搗，并用錘子敲擊模板，起到輔助流動(dòng)和輔助密實(shí)的作用。

3.6 回填注漿

待強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行二次襯砌后的回填注漿處理，回填注漿材料采用無(wú)收縮、 微膨脹灌漿材料，注漿壓力小于0.2 MPa，當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓并穩(wěn)定5 min 以上，吸漿量很少或不吸漿時(shí)即可結(jié)束該孔注漿。

1） 實(shí)施襯砌背后注漿時(shí)，隧道縱向應(yīng)由下坡向上坡方向進(jìn)行； 橫向應(yīng)先注邊墻孔、 兩側(cè)孔，再注拱頂孔。

2） 應(yīng)對(duì)鉆孔進(jìn)行編號(hào)，鉆孔及注漿過(guò)程中應(yīng)對(duì)鉆孔、 注漿壓力、 注漿量等進(jìn)行詳細(xì)記錄，根據(jù)鉆孔情況確定注漿鋼管長(zhǎng)度。

3） 注漿過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)密觀(guān)察襯砌狀況，若發(fā)現(xiàn)襯砌有異常、 變形、 開(kāi)裂或既有裂隙有加速發(fā)展趨勢(shì)等，則應(yīng)立即停止注漿，以確保襯砌安全。

4） 施工過(guò)程中應(yīng)做到隨鉆隨注，以免跑漿。

5） 注漿完成后，應(yīng)及時(shí)采用封堵措施，防止?jié){塊掉落，影響行車(chē)安全。

3.7 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求

1） 拱架： 架立H150 型鋼鋼架應(yīng)盡量緊貼襯砌內(nèi)輪廓，施作長(zhǎng)地錨螺栓固定拱腳，確保鋼架穩(wěn)定。 鋼筋焊接的施工及技術(shù)要求均按現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

2） 植筋孔清孔： 采用壓縮空氣清孔，確?？妆跓o(wú)塵，孔內(nèi)干燥、 清潔。

3） 植筋孔注膠： 將注射槍插入至孔底，由孔底往外均勻注入膠體，注滿(mǎn)孔深的2/3 即可。 注膠過(guò)程中注膠管口必須保持埋置在注入的膠液中，在注膠的同時(shí)均勻外移注射槍?zhuān)_保膠液中無(wú)氣泡。

4） 鋼板、 槽鋼等焊接： 焊縫應(yīng)平順無(wú)夾渣、氣泡、 漏焊等現(xiàn)象； 槽鋼與鋼架間縫隙應(yīng)用鋼板填塞焊接牢固。

5） 施工過(guò)程中應(yīng)做好防護(hù)，澆筑混凝土模板與鋼架應(yīng)連接牢固可靠，防止模板脫落、 襯砌掉塊、 變形和坍塌。 應(yīng)根據(jù)具體情況，嚴(yán)格控制好每次嵌補(bǔ)混凝土量，并加強(qiáng)觀(guān)測(cè)和檢測(cè)，確保施工期間模板穩(wěn)固。

6） 確?；炷吝_(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后方可進(jìn)行拆模，防止出現(xiàn)二次缺陷。 注漿參數(shù)在施工過(guò)程中通過(guò)試驗(yàn)調(diào)整，注漿嚴(yán)格控制壓力，并在加壓過(guò)程中對(duì)襯砌密切觀(guān)察，防止對(duì)襯砌造成損壞。

4 結(jié)束語(yǔ)

為了保證病害整治的有效性，必須在施工前制定施工質(zhì)量保障措施，依據(jù)相應(yīng)施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和施工規(guī)程指南，嚴(yán)格按照施工質(zhì)量要求進(jìn)行施工。 完成后需對(duì)整治范圍的二襯進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)，待參建各方核查驗(yàn)證其滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求后，通過(guò)預(yù)埋的注漿管對(duì)拆換襯砌背后進(jìn)行注漿。 外露注漿孔內(nèi)的砂漿應(yīng)清理干凈，避免后期砂漿掉落對(duì)運(yùn)營(yíng)線(xiàn)構(gòu)成危險(xiǎn)。