高铁隧道衬砌施工常见质量缺陷成因及对策

吕辉

摘  要：隧道工程是高速铁路建设中的重要施工段，如果在隧道施工中出现衬砌结构质量问题，将会直接威胁到列车运行的安全性。所以要提高施工技术水平，确保隧道衬砌施工质量。该文首先对高铁隧道衬砌施工中常见的质量缺陷成因进行分析，然后阐述相应的预防及处理措施，为类似质量缺陷的处理提供参考与借鉴。

关键词：高铁;隧道;衬砌;质量缺陷

中图分类号：U455              文献标志码：A

隧道施工是高铁工程建设中的关键部位，因为工程建设过程中会受到地质、水文、气候以及周围各种环境的影响，所以增加了隧道施工的难度。裂缝、渗漏水、二衬背后脱空等是衬砌施工中比较常见的质量缺陷，通过对其表现形式以及成因进行详细分析，可以做好相应的预防和处理措施，避免出现更大的结构质量缺陷，保证列车的安全运行。

1 高铁隧道衬砌施工常见质量缺陷成因分析

1.1 衬砌裂缝及成因

在隧道衬砌施工中，结构裂缝会对整个隧道结构的承载力产生威胁，同时还会引发其他病害，不利于列车的安全运行。衬砌裂缝的成因比较复杂，有些裂缝是在自然因素和人为因素共同作用下产生的，主要成因有以下几个方面：第一，隧道施工地段的地质状况比较复杂，在接近或者通过复杂断层的情况下，隧道本身与外壁之间就会出现巨大的围岩荷载力，由于两侧承受的荷载力不均就会导致衬砌形变，从而发生结构裂缝。第二，隧道所处位置存在较大的涌水，而在设计施工中没有做好排水措施，在渗透性较强的区域就会导致排水堵塞，围岩在水压的作用下因为极限平衡而出现裂缝。在严寒地区围岩也会由于冻胀力的影响而出现裂缝。第三，在衬砌背后脱空时，综合其他各种作用力的共同作用，会向围岩一侧变形，进而形成裂缝。第四，设计和施工的不规范也是出现裂缝的重要原因，设计方案缺乏科学性和合理性，会直接影响施工质量。在施工阶段，施工工序安排不合理或者没有严格按照施工图纸操作，都是出现裂缝的成因。

1.2 二衬背后脱空及成因

二衬背后脱空的主要原因是人为因素，主要有以下几个方面。第一，在灌注混凝土的过程中，随着灌注空间的缩小，空气也越难排出，在拱顶就会出现脱空缺陷。第二，在进行拱顶混凝土封底施工时，受到混凝土输送泵动力或者二衬台车的抗压能力限制，混凝土填充没有达到规定的密实度，拱顶砼打不满进而导致拱顶脱空。第三，防水板挂设不规范导致二衬背后脱空。第四，没有按照规定对混凝土饱满度进行检测。导致二衬背后脱空的原因很多，多数原因为施工时没有按照规定工序以及施工工艺操作，导致混凝土密实度不达标，从而在拱顶出现空洞。

2 高铁隧道衬砌施工常见质量缺陷的处理措施

2.1 衬砌裂缝处理措施

对于衬砌裂缝的处理措施可根据裂缝的危害程度而采取不同的方式，从经济性、牢固性以及施工难度等方面综合考虑，比较常见的处理措施有以下几点。

2.1.1 碳纤维加固法

利用碳纤维加固比较省时省力，且效果较好，能够延长建筑物的使用寿命。在施工之前，先对裂缝周围进行清理，将残缺以及破损的混凝土清除干净，修补原有构件的残缺部分，根据裂缝大小采用环氧树脂进行涂刷或者灌缝，然后对构件表面进行打磨处理，打磨后清洗干净。在构件表面干燥程度达标后使用滚筒在砼表面涂刷底胶，然后黏贴准备好的碳纤维，为了增加碳纤维和树脂的贴合性，减少空气残留，可用罗拉多次滚压，最后做好养护处理工作。碳纤维加固利用其高效的黏结性，可提高衬砌结构的承载力。

2.1.2 骑缝注浆法

在裂缝比较严重时，也可采用骑缝注浆法，主要是利用环氧树脂砂浆注入裂缝中，以此提高结构的稳定性。在注浆之前先对裂缝进行处理，为了避免裂缝的进一步延伸以及提高注浆效果，要沿着裂缝的方向凿出楔形槽，槽的宽度一般为5 cm～8 cm，长度要超过裂缝两端，深度超过裂缝深度。凿槽后要将混凝土碎块以及残渣清理干净，沿着裂缝的方向固定注浆管，在进行封闭处理后向沟槽内部注入环氧树脂砂浆，掌握好注浆的压力，注浆完成后将外露的注浆管割掉，再涂刷颜料。

2.1.3 整体切割凿除

当隧道衬砌结构出现较大裂缝，且裂缝附近有较大面积的脱空时，可采用整体切割凿除的方法，避免裂缝范围扩大威胁到隧道结构的耐久性和安全性。应该重点控制凿除缺陷砼、新旧砼的防水以及钢筋砼工序3个环节。在整体切割凿除施工中，首先要确定需要切割凿除的范围，结合相应参数划定范围后再施工。在切割凿除缺陷砼时应该凿除到设计的厚度，并将边缘修整平齐，在凿除厚度没有达到二衬厚度的部位，要凿除初期支护部分。使用钢丝刷清理切口表面，然后用水冲洗保持壁面洁净。在切割凿除的过程中，要做好防水板的保护工作，避免破坏防水板。在新旧混凝土相接处，使用遇水膨胀橡胶止水条和波纹管做好防排水措施。在必要的情况下，可增加格栅钢架，以提高结构稳定性。为了提高新旧砼面的紧密度，在关模前向既有二衬混凝土表面刮涂防水涂料。通过模板处预留的灌料孔灌入混凝土，确保混凝土得到充分振捣。在混凝土养护完成拆模后，对封口模板的孔洞部分进行压力注浆，注浆完成对新旧砼表面进行打磨处理，然后刮涂防水涂料。划块整体切割凿除可将裂缝以及周围缺陷部分全部凿除，重新浇筑混凝土，以提高整体结构质量。

2.2 二衬背后脱空处理措施

根据二衬背后脱空的成因分析，可采取以下措施进行预防。第一，加强初支平整度，提高防水板铺挂质量。拱部和连接板处是初支平整度较差的部位，在拱顶施工时，应该控制好喷浆的距离以及风压，在喷浆过程中增加刮削频次，在连接板喷浆时及时清除掉回弹料。做好表面平整度的检测，严格控制在允许的误差范围内。第二，选用性能较好的二衬台车，有较强的动荷载刚度和强度，不会因为作业强度大而发生变形。有较强的液压系统能够实现带压灌注，在条件允许的情况下，配备附着式捣鼓器，保证混凝土灌注的密实度。第三，加强防水板的挂设质量，控制好热熔垫圈的间距以及数量，可使用井字型挂设，做好防水板的松弛度检测。第四，加强对拱顶混凝土饱满度的检测。

3 其他质量缺陷及防治措施

在隧道衬砌施工中，有些质量缺陷的成因并不是单一的，而是在自然因素和人为因素的相互作用下形成的，并且有些质量缺陷又会相互作用，象二衬背后脱空会导致裂缝，裂缝会出现渗漏水、钢筋外露等。总之，如果这些质量缺陷得不到有效的处理，最终会直接威胁到隧道结构的稳定性和安全性。导致隧道衬砌质量缺陷的原因有很多种，为了减少质量缺陷的发生，在施工前要做好详细的地质勘查工作，根据勘查结果及时调整施工方案，避免出现结构质量缺陷。设计人员深入施工一线，详细了解施工现场，提高设计方案的科学性和合理性。加强对施工过程的质量监督管理，确保每道工序和施工工藝都严格按照规范标准操作。发现质量缺陷后，根据缺陷的危害程度以及所处位置，采取有效措施进行处理，避免安全事故的发生。

4 结语

在高铁隧道施工中，由于受到自然条件以及人为操作等各种因素的影响，会出现各种质量缺陷。如果出现比较严重的结构质量缺陷，将会威胁到整个隧道的稳定性和安全性。所以通过对质量缺陷的成因以及处理措施进行分析，可在以后的施工中做好相应的预防措施，有效避免类似现象的发生，同时为施工处理技术提供借鉴经验，全面保证高铁隧道衬砌施工质量。

参考文献

[1]丁红林.浅谈高寒环境下高速铁路隧道渗漏水（冻害）整治与日常维护[J].甘肃科技，2018（12）：15.

[2]邹俊辉.全面提升高速铁路建设质量的思考[J].高速铁路技术，2018（12）：28.

[3]王吉成.隧道二次衬砌混凝土顶拱带模回填注浆施工技术[J].四川水力发电，2018（12）：15.