高速铁路隧道衬砌欠厚整治技术

叶鹏勇

摘要：高速铁路设计时速达到250～350 km，由于在运营过程中因动车通过隧道时速快，对隧道扰动特别大，从而对隧道施工自身质量要求特别高。而隧道施工中由于工序卡控、施工工艺等不可避免会存在一定欠厚缺陷，给后期运营带来了极大的安全隐患。本文以成贵高速铁路CGZQSG10标隧道工程为工程实例，通过对隧道欠厚缺陷原因分析、整治方法的探索与工程实践，总结出了一套较为完善和成熟的经验，对今后其他隧道工程提供衬砌欠厚防治及整治有一定借鉴作用。

Abstract： The design speed of high-speed railway reaches 250～350 km. Because the speed of motor train passing through the tunnel is fast in the operation process， the tunnel disturbance is particularly large， so the quality of the tunnel construction itself is particularly high. In the tunnel construction， due to process card control and construction process， there will inevitably be certain thickness defects， which will bring great security risks to the later operation. In this paper， the CGZQSG10 standard tunnel project of Chenggui high-speed railway is taken as an engineering example. Through the analysis of the causes of the thinner thickness defects of the tunnel， the exploration of the remediation method and the engineering practice， a set of relatively complete and mature experience is summarized， which has certain reference for the other similar tunnel projects.

关键词：高速铁路;衬砌欠厚;整治技术

Key words： high-speed railway;thinner lining thickness;remediation technology

中图分类号：U459.1                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）16-0125-04

1  缺陷原因

①浇筑拱顶混凝土时未灌满导致拱顶二衬欠厚;②测量放样错误，或测量仪器精度低，造成初支侵线未处理就浇筑混凝土;③开挖过程塌方，未安全起见避免再次扰动围岩，对局部基岩未处理就安装钢架，喷射混凝土，后期衬砌施工时又未处理;④初支支护预留沉降量过小，围岩变形过大。

2  整治措施

隧道衬砌欠厚主要以拆换方式进行整治。验证欠厚范围，查明欠厚部位是否有钢筋，根据对应指标进行拆换处理。

3  治理方案

3.1 对欠厚处鉆孔验证

首先在监理见证下对欠厚范围进行地质雷达检测和钻孔验证，确定准确位置及范围。验证以物探检测数据为辅助依据，钻孔验证数据为主要依据，确定需拆换的范围。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，准确验证欠厚区，确认拆换范围。根据《成贵铁路拱墙衬砌厚度轻微缺陷量化指标》参数，在保证结构一定安全的前提下，尽量少降低结构的使用性能。衬砌欠厚处理基于初期支护及二次衬砌变形满足规范要求的情况下施做，且二次衬砌监测稳定的情况下进行处理。

3.2 衬砌厚度轻微缺陷量化指标（表1）

3.3 素混凝土段衬砌欠厚处理

①对素混凝土段二衬拱部局部存在空洞，拱部欠厚缺陷等级为轻微以上的段落，对拱部144°范围进行拆换处理。如图1到图4所示。②对素混凝土段二衬拱墙局部均存在空洞或边墙存在空洞，欠厚缺陷等级为轻微以上，需对欠厚部位拆换。施工前按照验证示意图确定欠厚范围。如图5到图8所示。

3.4 钢筋混凝土段衬砌欠厚处理

①钢筋混凝土段拱墙二衬局部存在空洞，拱部欠厚缺陷等级为轻微以上的段落或边墙欠厚缺陷等级为轻微及以上的段落，欠厚缺陷环向长度不超过拱墙范围的30%时，对局部欠厚范围进行拆换处理。图9到图12所示。

②欠厚缺陷环向长度超过拱墙范围30%时，对拱部144°范围或拱墙进行拆换处理。

3.5 轻微以上缺陷拆换

3.5.1 拆除前

衬砌混凝土拆除前，先完成相邻段落的缺陷整治，在拆换段前后2m范围内采用I20a钢架临时支护，钢架间距0.5m/榀，纵向采用HRB400Φ22钢筋连接，拱架底部坐落在水沟电缆槽上。为了防止钢架压坏水沟边缘及盖板，拱架底部加设厚16mm、长0.5m、宽24cm的纵向钢板，或在侧沟内设置临时钢垫板，垫板高度与电缆槽平齐。

在拆除段两侧边墙径向设置一排Φ25砂浆锚杆，长4.0m，纵向间距1m。锚杆头槽在锚杆的抗拔力达到设计强度后开凿，槽深8cm，楔形状，孔口12*12cm，孔底15*15cm。锚杆注浆后孔口采用膨胀水泥砂浆封堵，并与原衬砌打磨平整。

3.5.2 换拆时

拆除衬砌混凝土时，应加强拆换段及相邻段落的洞内及地表變形观测，若有异常情况应立即采取临时钢架加固等应急措施，确保施工安全。同时采用砂轮机切割3～5cm深缝，其他接茬处应凿毛，清洗干净后，安装钎钉和锚杆。

钢筋混凝土衬砌拆除后，应按原设计图纸恢复衬砌钢筋。

3.5.3 拆除后

拆除旧混凝土后，将新旧混凝土结合处凿毛并用高压水冲洗干净，按照图7设置钎钉。并在钎钉附近径向设置一排Φ25砂浆锚杆，长4.0m，纵向间距1m，锚杆头与二衬钎钉焊接。新旧混凝土接缝处设置止水胶，宽2cm。

3.5.4 新筑衬砌

缺陷衬砌混凝土拆除后，浇筑混凝土。浇筑混凝土前应重新铺设无纺布及防水板，并与原防水材料可靠焊接，确保防水性能。新筑衬砌混凝土使用细石混凝土，并提高一个等级混凝土标号。

3.6 拆换处理施工要求

3.6.1 二衬混凝土拆除

根据缺陷拆除范围选取二衬混凝土拆除方案：缺陷长度较短的段落采用风镐人工凿除，自拱顶往两侧拱墙逐步凿除;缺陷长度较大的段落采用弱爆破方式拆除。为保证防水板后期恢复及防水质量，在临近防水板范围内的二衬混凝土采用人工持铁钎进行凿除。

为保证新旧混凝土搭接的稳定性，衬砌拆除范围应较缺陷范围放大10～20cm，拆换窗口外小内大呈棱台型，如图13到图15所示。

3.6.2 土工布、防水板修复

测量放线对欠挖部分进行凿除清理完成后，安排施工人员修复被破坏的初期支护部分，包括排水设置、土工布、防水设施进行恢复。

基底岩面清理：铺设土工布及防水板前（包括其他防排水设施安装）前对初期支护处理，满足原设计要求，采用补喷及砂浆找平。避免出现外露的锚杆头、钢筋头、尖锐围岩等损坏防排水设施的现象。

土工布挂设：基底岩面处理完成后，利用热熔垫圈和射钉将无纺布固定于基面上，垫圈间距拱部0.5～0.8m，边墙间距1～1.5m，梅花型布设;土工布搭接大于5cm。

防水材料挂设：防水材料挂设严禁使用各种钉子，采用热熔焊接的方式进行固定。

焊接质量检查：防水板接缝热熔焊机焊接搭接宽度大于15cm。焊接前需要进行一定数量的试验以确定焊接温度及时间。

安装质量检查：防水板铺设平整无褶皱，双焊缝焊接，相邻两幅重叠式搭接宽度≥15cm，焊接完毕后焊缝焊应满足设计要求。

3.6.3 模板安装加固

重新安装后的防水板验收合格后，对砼接茬位置进行凿毛处理，方可进行下一道工序施工。首先沿环向在拆除范围外二衬混凝土上钻眼植筋，植筋环向间距20～30cm，有利于模板的安装。自边墙至拱顶顺序安装竹胶板，采用两根48×3.5mm钢管背贴模板，并用蝴蝶卡紧固钢管使模板与衬砌表面密贴牢固。在拆除范围上部开20×20cm窗口，作为泵送混凝土兼振捣孔。

3.6.4 混凝土浇筑

采用混凝土输送车运送混凝土，混凝土输送泵泵送混凝土入模，振捣棒捣固密实。新筑混衬砌采用C40细石混凝土，严格按配合比集中拌制并及时运送至现场。泵送混凝土前，先用水泥砂浆对管道进行润滑。泵送开始时应慢速，待顺利后采用正常速度泵送。泵送过程中混凝土供应应及时，保证连续浇筑，避免因供料不及时停顿造成堵管。浇筑混凝土时必须对称分层浇筑，每次入模混凝土厚度应在60cm左右，并及时用振动棒振捣密实。振动棒移动间距应小于50cm，每一振点的延续时间经表面呈现浮浆为度，为使上下层混凝土结合成整体，振动器应插入下层混凝土5cm，振动时应避免碰撞模板。浇筑混凝土过程中应随时检查模板的稳定性，如有松动应及时紧固，防止因模板松动造成跑模变形。

3.6.5 拆模及养护

拆除段顶部预留Φ50注浆波纹管（不少于两根），二衬完成后检查衬砌厚度。混凝土浇筑过程中制作混凝土试块，待强度达到设计要求后，对衬砌背后脱空进行带模注浆回填密实，注浆要求同原设计，确保二衬与围岩密贴。

混凝土浇筑完成拆模后应及时养护，养护时间不少于14天。

4  结语

高速铁路越来越严格的行车安全要求，标志着质量缺陷整治工作的重要性。以上二衬欠厚整治技术为成贵铁路常见病害处理方法，在实际施工过程中可能会遇到更复杂的质量缺陷。施工单位在实际施工中应当严格按照设计图纸和文件、施工规范和验收标准组织施工，改进施工工艺和方法，真正遵循和恪守“安全第一，质量为本”的原则。

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]陈平燕.隧道衬砌欠厚病害检测及处治措施技术要点探索[J].福建交通科技，2019（02）.