高速铁路隧道衬砌缺陷整治措施探讨

2020-03-29赵天成

工程建设与设计 2020年3期

关键词：滑槽环氧树脂整治

赵天成

（中铁二十三局集团第三工程有限公司，成都611130）

1 工程概况

针对已开通运营的某标段一号隧道、二号隧道、三号隧道运行状况，基于敲击检查、钻孔探测等多种方式展开深度检验，共发现病害28 处，以衬砌空洞居多，达24 处；其余均为掉块等缺陷，主要集中在接触网吊柱周边区域，具体如表1 所示。

表1 缺陷类型分类数量统计表

2 施工总体方案

2.1 关于衬砌脱空缺陷的整治

在长期使用后，受钢筋混凝土衬砌脱空的影响随之产生缺陷，以所在隧道的衬砌结构特性为基准，以不影响外层钢筋有效握裹为基本前提，为之实行回填注浆方式，在特殊情况下搭设钎钉。若衬砌厚度≤20cm，与此同时未握裹钢筋，需实行开“天窗”模筑的方式展开施工作业，所用材料为C40 微膨胀细石混凝土，经回填注浆处理后改善衬砌性能。防水板：（1）若出现防水板松弛现象，使用小直径PVC 管，借助外层钢筋适当抬升防水板并使其与初支达到紧密贴合状态；（2）防水板绷紧且与初支存在较大间隔时，若内支护厚度相对不足，此时可沿着隧道轴线处理防水板，经切割操作后再通过焊接的方式将外侧补齐，使防水板处于相对松弛的状态，并遵循（1）的方法进一步处理[1]；（3）若防水板处于绷紧状态，同时内支护厚度满足工程要求，但防水板依然出现明显的脱空现象，首先遵循（1）的方法加以处理，随后针对防水板背部展开灌注施工作业。

2.2 关于钢筋混凝土夹层缺陷的整治

通过凿除的方式处理缺陷部分，做好清理工作，具体工序有：（1）当钢筋外露时，需要对该部分进行打磨，在其表面涂抹适量改性环氧树脂材料，若保护层厚度未达到工程标准，实际刷涂厚度需超过1mm[2]；（2）若钢筋完全存在于衬砌之中，即未出现外露时，需使用砂轮机打磨，在保护层厚度不满足工程要求时，表面处理尤为关键，需要在该处涂抹适量改性环氧树脂，厚度需超过1mm。

2.3 关于衬砌施工缝裂损的整治

若衬砌施工缝在使用中出现掉块等缺陷，需要做好松弛部位的清理作业，以实际深度为准采取合适处理措施，诸如切口打磨或是喷射混凝土等，并在上述基础上涂抹适量改性环氧树脂。

2.4 关于止水带切割缺陷的整治

出现此类病害后，需要将发生裂损的部分清理干净，分析支护带松动情况，做好该部分的割除作业，特殊情况下可通过注浆的方式加以处理。

2.5 关于拱部异物的整治

分析衬砌混凝土的表面状况，若出现注浆管松动或是玻璃掉块等问题，需做好拱部异物的清理工作，可利用手持砂轮机加以打磨，提升其平顺性。

2.6 关于衬砌裂缝缺陷的整治

在出现衬砌裂损病害后，需分析具体的裂缝状况，考虑形态、贯通性等多方面因素，为之制订可行的处理措施。

2.7 关于衬砌蜂窝麻面等缺陷的整治

将缺陷处的混凝土块清理干净，随后使用清水处理，针对缺陷区域刷涂渗透性材料，持续操作2 次，刷涂3 次环氧胶泥，使得环氧胶泥能够有效进入到结构内部，增强与混凝土的黏接效果。

2.8 验证孔洞处理

部分衬砌出现未钻透现象，此时需针对口部加以处理；若钻孔完全穿透混凝土，考虑到堵漏效果，需将环氧树脂填入其中。

3 接触网槽道附近衬砌混凝土缺陷整治方案

3.1 二号隧道上行拱顶

3.1.1 现场验证情况

经实地检验得知，上行拱顶滑槽处共存在2 个不同深度的钻孔（分别为0.2m 与0.24m，均集中在滑槽东侧），衬砌厚度0.025m，还存在1 个0.315m 的空洞。技术人员手锤敲击后得到空响范围，即环向1.8m、纵向1.2m，区域内伴随有1 道环向裂缝，延展长度为1m。

3.1.2 现整治方案

针对上述现场验证情况，制订整治方案如下：

1）处理方式：滑槽加固为主，辅以网喷混凝土施工作业。

以滑槽预埋设计为基础，综合考虑现场缺陷状况，预埋件与衬砌钢筋达到稳定连接状态，整体上衬砌稳定性良好。为保障缺陷处理质量，并提升滑槽的稳定性，采用滑槽加固措施，在此基础上通过开天窗网喷混凝土的方式有效处理空洞。

2）滑槽加固：环向钢带+纵向角钢+φ20mm 高强化学锚栓。

使用到环向钢带，具体规格为长4m、宽18cm、厚4.5mm，将其设置在滑槽两侧区域，为满足稳定性要求，将φ20mm 高强锚栓稳固连接于衬砌混凝土，实际锚固深度至少达15cm[3]。针对滑槽辅以纵向加固措施，使用10#角钢材料。

3）卸载加固措施：结束上述提及的整治作业后，检测混凝土强度，在满足设计值75%的要求后便可卸载各类加固装置，优先拆除纵向角钢，结束之后再拆除环向钢板，实际操作中，需得到角磨机的支持，将锚栓锚头处理好，并设置型钢提升稳固性。

3.2 三号隧道上下行拱顶

3.2.1 原设计情况

该处主要以Ⅴ级围岩为主，基于C35 钢筋混凝土浇筑所得，所得衬砌厚度60cm。综合考虑行业设计要求：各个槽道都要与周边区域的纵向钢筋达到稳固连接状态，锚杆与接地筋稳固连接，上述均采用焊接的方式实现。

基于项目所在区域实际状况，围岩容重20kN/m3，埋深8.5m，顶板土柱两侧形成13.2°摩擦角，弹性反力系数150MPa/m，围岩摩擦角设定为22°（上述选取的数值仅适用于本工程项目）。

1）结构自重

钢筋混凝土容重为25kN/m3，采用的是程序驱动自动加载的方式。

2）土压力

垂直均布压力可按式（1）计算：

式中，q为围岩垂直均布压力，MPa；γ为围岩重度，kN/m3；h为洞顶与地面间距，m；θ为顶板土柱两侧摩擦角，（°）；B为隧道宽度，m；λ为侧压力系数，可按式（2）计算：

式中，β为最大推力状态下的破裂角，（°）；φc为围岩计算摩擦角，（°）。

结构水平压力按式（3）、式（4）计算：

式（3）～式（4）中，e1、e2为作用在支护结构两侧的水平侧压力，MPa；h1、h2为两侧洞顶与地面距离，m。

3.2.2 现整治方案

考虑到槽道预埋设计要求，加之对现场缺陷状况的分析，衬砌钢筋与预埋件达到稳固焊接状态，总体上衬砌稳定性较好，槽道所在位置未发生改变，整治施工产生的荷载相对较小，并不会对滑槽的稳定性带来负面影响，可按照注浆的方案处理缺陷。

4 衬砌裂纹处理施工工艺

钢筋混凝土表面常发生纵斜向张拉裂缝，若宽度介于0.2～1.5mm 范围内（同时满足深度≤5cm 的条件），或是宽度超过1.5mm（同时满足深度达5cm 的条件），此时可采取衬砌裂纹处理工艺。

基于贴嘴灌注环氧树脂方法，主要操作流程为：

1）重点处理裂缝两侧3cm 区域，做好衬砌表面清理作业，全面处理发生松动的混凝土块，顺着裂缝设置适量胶带（间距20～30cm）；

2）在该区域涂抹J-1 封缝胶，持续施工2 次，达到固化状态后即可解除胶带，为之增设灌浆嘴；

3）在裂缝处灌注改性环氧树脂，达到固化状态后，可拆除灌嘴并将残留于表面的封缝胶清理干净；

4）以裂缝走向为基准，处理两侧20cm 内的区域，刷涂改性环氧树脂2 次。

严格控制水泥渗透结晶防水涂料，本工程中至少为1.5kg/m，所得涂抹厚度达2.0mm。为确保施工质量，要求处理区域达到足够干净且湿润状态，但不可残留积水，针对光滑表面应打毛处理。待土层达到终凝状态后，需要采取喷雾干湿交替的方式，持续养护达到72h，在此过程中禁止蓄水养护。控制涂料使用时间，配制完成且超过20min 未使用应废除；施工中持续搅拌混合料，不可向其中掺水。