高速铁路隧道混凝土脱空整治技术

张云龙

x摘要：我国高速铁路高速发展，验收标准、规范也在不断完善提高，以及运营后高铁安全可靠度的严格要求，高速铁路施工缺陷整治已成为隧道验交前的重中之重，尤其是在我国西南地区，隧道施工地质复杂，处理形式多变的情况下，隧道衬砌施工过程中先进设备机具无法投入施工、人员素质参差不齐，部分隐蔽过程检查、施工工艺工法等无法避免會产生部分施工质量缺陷，后期检测机构采用先进设备进行质量缺陷检测、评判，发现隧道衬砌、初支背后出现脱空现象。本文以成都至贵阳云贵段某隧道工程为工程实例，通过对隧道缺陷混凝土脱空处理的研究与实际施工操作，总结出了一套较为可靠和成熟的整治处理措施，对今后即将投入运营的铁路隧道工程提供混凝土脱空防治及整治有一定借鉴作用。

Abstract： With the rapid development of China's high-speed railway， the acceptance standards and norms are constantly improving， as well as the strict requirements of high-speed railway safety and reliability after operation. High-speed railway construction defect remediation has become the top priority before tunnel inspection， especially in the southwestern region of China. The tunnel construction geology is complicated and the treatment forms are varied， so the advanced equipment and tools in the tunnel lining construction process cannot be put into construction， and the quality of the personnel is uneven. Some hidden process inspections and construction techniques cannot avoid the partial construction quality defects. The late detection mechanism used advanced equipment to detect and judge the quality defects， and found that the tunnel lining and the initial branch appeared to be empty. This paper takes a tunnel project from Chengdu to Guiyang Yungui section as an engineering example， through the research and actual construction operation of the tunnel defect concrete empty treatment， sums up a set of relatively reliable and mature remediation measures to provide reference for the prevention and treatment of concrete empty of the railway to be put into operation in the future.

关键词：高速铁路;混凝土脱空;整治技术

Key words： high-speed railway;concrete empty;remediation technology

中图分类号：U459.1                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）16-0099-03

1  高速铁路隧道缺陷整治的基本原则

①隧道和混凝土脱空整治方案和施工要符合确保质量，经济合理，技术先进，安全可靠的要求。②隧道缺陷整治方案和施工遵循“防、排、堵、截相结合，综合治理”的原则。③隧道混凝土脱空整治方案和施工要采用经过鉴定并试验和实践质量可靠的新材料、新技术、新工艺，也应符合国家现行的有关规范标准规定。④隧道混凝土脱空整治方案和施工必须符合环境保护的要求，并采取行之有效的相应保护措施。⑤隧道混凝土脱空整治方案要根据动车对隧道震动扰动的使用条件，尤其方案要注重抗震动扰动的使用条件，加固要在“刚”上和粘合上做好处理。

2  高速铁路隧道混凝土脱空整治措施及方案

2.1 初支与基岩间脱空

2.1.1 存在原因  光面爆破效果差，超欠挖较严重，或开挖面平整度差，在初支施工前，未对开挖面进行清理，超挖区域未进行挂设钢筋网喷射砼补平工序，直接进行初支施工，而产生的空洞，另外也有工人人为遮挡形成的空洞及未发现岩溶空洞。

2.1.2 整治措施  脱空整治主要采用钻孔注浆填充空洞的方式，发挥初支和围岩整体结构能力。

2.1.3 治理方案  首先在监理见证下对脱空范围进行物探和钻孔验证，确定准确位置及范围。脱空部位采取注浆处理方式。注浆材料采用微膨胀水泥砂浆，配合比根据现场工艺试验确定。钻孔直径Φ42，注浆管采用Φ32钢管，钻孔间距1.5*1.5m，注浆完成后采用可靠封堵措施。如图1所示。

①脱空点位打孔或取芯核实。

现场核实首先以打孔或者实际取芯情况为依据，取芯核查数据为主要依据，确定需注浆处理的范围和数量。钻孔验证沿缺陷中心线向四周打孔，打孔间距随周边加密布置，同时使用尺量衬砌厚度、脱空厚度，准确验证脱空区，确认注浆范围。（图2）

确认脱空范围后沿着脱空位置打设Φ42注浆孔，交错梅花型布置。钻孔后，埋设注浆管，注浆管的长度为10cm（外露）+衬砌厚度+脱空深度+侵岩不小于1.0m。同时采用植筋胶锚固注浆管，保证浆液不会顺着注浆管外侧流出。

②注浆。

1）施工前应先进行注浆实验，并根据实验结果调整注浆参数，确认浆液配合比，使用前作效果试验，凝结时间和终凝时间宜根据注浆数量大小来确认。

2）注浆使用机具的试验：机具设备就位后，采用合理的注浆压力（一般为1.5～2倍）对系统进行吸水试验检查，并保证风、水、电都正常;核查管道系统耐压情况，漏水现象是否存在;并且检查管道连接各接口处;过程中，安排专业技术人员在现场值班，并依照现场压降实际情况，做出准确判断后，及时准确对浆液配比和凝固时间做出调整。

3）注浆压力：一般无钢筋混凝土衬砌注浆压力控制在不大于0.5MPa，有钢筋混凝土二衬注浆压力控制不大于1.0MPa，注浆时将注浆芯管安装在预埋的注浆管上，注浆速度一般控制在每分钟30L至60L之间。为有效防止漏浆，对相邻注浆预留孔设置使用孔口塞，应从隧道纵坡下坡方向向上坡方向施做，垂直线路方向应先施工两侧孔再施工拱部孔。

4）注浆压力达到理论要求压力时，不要离开泄压，要等待压力持续稳定5min以上，基本没有吸浆现象时，孔口管出现冒浆时;即可认为已经注满。

③孔口封堵。

注浆完成后，先凿出10cm*10cm*8cm（长*宽*深）倒梯形（孔底尺寸13cm*13cm），用清水冲洗干净，然后后采用加膨胀剂的环氧水泥砂浆封堵。为了保证封堵砂浆不掉落，在倒梯形孔注浆口安装并焊接HPB300Φ4钢筋加固。如图3所示。

④注浆效果评定。

完成注浆后，需要对注浆效果进行检查评定，以保证注入水泥浆的质量。采用地质雷达检测后，如果还有空洞脱空现象，同样方法确定范围后再次进行补孔注浆，直至脱空处混凝土密实为止。

2.2 衬砌与初支间脱空

2.2.1 缺陷原因

①二次衬砌混凝土冲顶施工时，由于混凝土输送泵设备的泵送能力不能达到足够压力，不能填满台车模板背后空间，导致混凝土不能正常输送或者堵塞管道等情况，施工人员认为混凝土已浇筑完毕;

②二次衬砌混凝土冲顶施工时，防水板没有按照规范施工，局部不平整出现褶皱，或者存在破洞間隙;

③二次衬砌混凝土冲顶施工时，砼塌落度过小，砼和易性、流动性差，局部出现暂时凝固，造成堵塞，无法填满整个空间;

④二次衬砌混凝土冲顶施工时，砼塌落度过大，砼极易快速填满，经过一定时间，如果没有捣固密实，混凝土的凝固收缩，出现局部空洞现象;

⑤二次衬砌混凝土冲顶施工时，防水板及土工布挂设预留量过小，导致隧道拱部及边墙防水板绷紧，出现拱部及边墙空洞现象;

⑥防水板在施工过程中，由于预留松紧度不够，在混凝土施工前坑洞部位防水板就已经绷紧，且混凝土施工前由于疏忽大意也未及时进行处理，防水板与初支面之间出现空洞，该原因可以完全归结于施工、管理人员的工作态度不认真。

2.2.2 整治措施

衬砌与初支间脱空整治主要采用钻孔注浆填充空洞的方式，发挥初支和衬砌整体结构能力，改善和维护衬砌环境。

2.2.3 治理方案

在监理见证下对脱空范围进行物探和钻孔验证，确定准确位置及范围。脱空部位采取注浆处理方式。注浆材料采用微膨胀牙膏状水泥净浆，水泥浆配合比根据现场工艺试验确定。拱顶注浆采用预留注浆孔进行注浆，其他部位均在脱空位置钻孔，钻孔直径Φ42，注浆管采用Φ32钢管，钻孔间距1.0*1.0m，注浆完成后采用可靠封堵措施。如图4所示。

①对脱空处钻孔验证。

现场核实首先以打孔或者实际取芯情况为依据，取芯核查数据为主要依据，确定需注浆处理的范围和数量。钻孔验证沿缺陷中心线向四周打孔，打孔间距随周边加密布置，同时使用尺量衬砌厚度、脱空厚度，准确验证脱空区，确认注浆范围。沿着脱空位置打设Φ42注浆孔，交错梅花型布置。钻孔后，埋设注浆管，注浆管的长度为（10cm外露）+衬砌厚度。同时采用植筋胶锚固注浆管，保证浆液不会顺着注浆管外侧流出。（图5）

②注浆。

1）施工前应先进行注浆实验，并根据实验结果调整注浆参数，确认浆液配合比，使用前作效果试验，凝结时间和终凝时间宜根据注浆量确认。

2）注浆使用机具的的试验：机具设备就位后，采用合理的注浆压力（一般为1.5～2倍）对系统进行吸水试验检查，并保证风、水、电都正常;核查管道系统耐压情况，漏水现象是否存在;并且检查管道连接各接口处;过程中，安排专业技术人员在现场值班，并依照现场压降实际情况，做出准确判断后，及时准确对浆液配比和凝固时间做出调整。

3）注浆压力：一般无钢筋混凝土衬砌注浆压力控制在不大于0.5MPa，有钢筋混凝土二衬注浆压力控制不大于1.0MPa，注浆时将注浆芯管安装在预埋的注浆管上，注浆速度一般控制在每分钟30L至60L之间。为有效防止漏浆，对相邻注浆预留孔设置使用孔口塞，应从隧道纵坡下坡方向向上坡方向施做，垂直线路方向应先施工两侧孔再施工拱部孔。

4）注浆压力达到理论要求压力时，不要离开泄压，要等待压力持续稳定5min以上，基本没有吸浆现象时，孔口管出现冒浆时;即可认为已经注满。

③注浆口封堵。

注浆完成后，先凿出10cm*10cm*8cm（长*宽*深）倒梯形（孔底尺寸13cm*13cm），用清水冲洗干净，然后后采用加膨胀剂的环氧水泥砂浆封堵。为了保证封堵砂浆不掉落，在倒梯形孔注浆口安装并焊接HPB300Φ4钢筋加固。如图6所示。

④注浆效果检查。

完成注浆后，需要对注浆效果进行检查评定，以保证注入水泥浆的质量。采用地质雷达检测后，如果还有空洞脱空现象，同样方法确定范围后再次进行补孔注浆，直至脱空处混凝土密实为止。

3  结语

高速铁路隧道脱空整治技术是通过一定技术手段及措施处理后，以达到发挥衬砌、初支及围岩整体结构能力，改善和维护衬砌运营后的工作环境的目的。但是整治后二衬的结构安全度、耐久度、使用功能等方面相对于原设计将存在一定的差异，其整体稳定性、结构性能等都比原设计有不同程度的劣化，即使整治补强也不可能完全恢复至原施工图设计要求的状态。因此整治后对二衬的工作状态还需要进行长期的监测并进行必要的维护、维修。

参考文献：

[1]国家现行隧道施工规范及验收标准.

[2]成贵隧道质量缺陷整治指导性参考图.

[3]江星宏，闫明超，曾鹏，杨新安.高铁隧道复合衬砌脱空统计分析与防治[J].华东交通大学学报，2015（06）.