高速铁路隧道二次衬砌缺陷整治施工技术研究

李诚

摘要：常规的高速铁路隧道二次衬砌缺陷整治施工技术，主要采用整体衬砌法填充衬砌顶板，受混凝土浇筑脱空作用影响，二次衬砌混凝土屈服应力偏低，为解决这一问题，设计一种全新的高速铁路隧道二次衬砌缺陷整治施工技术。采用仰拱法，安装二次衬砌拱顶排水板，选取分离式胶条预埋二次衬砌环向施工缝，从而实现二次衬砌缺陷整治施工。实例分析结果表明：本文设计的高速铁路隧道二次衬砌缺陷整治施工技术施工效果较好，混凝土屈服应力满足施工允许需求，不易发生形变，具有一定的实用价值。

关键词：高速铁路隧道；二次衬砌；缺陷；整治；施工；技术

0   引言

近年来，随着国家基础设施建设步伐的加快，我国的高速铁路里程不断增大，相关的隧道工程数量也越来越多[1]。截至2022年底，我国建成的高速铁路里程量已经突破了15万km，其中包括各种各样的长短隧道[2]。

受我国复杂的地形影响，大部分隧道都需穿过丘陵或山地，建设难度及建设危险性均较高[3-4]。相关研究表明，目前我国部分高速铁路隧道的运营效果较差，存在不同类型损坏[5]，包括隧道渗水，隧道砌体开裂等，严重影响高速铁路的正常使用。高速铁路隧道损坏、渗漏不仅会侵袭原有的隧道混凝土结构，还会受外界气温变化影响[6]产生严重的融冻破坏，导致高速铁路隧道失稳，威胁车辆的运行安全。

二次衬砌作为一种复合式隧道施工技术，可以在隧道施工初期进行支护[7]，形成复合式衬砌结构，达到隧道加固、排水的目的。二次衬砌使用的混凝土具有良好的防水性，能提高隧道表面的压力，形成稳固的隧道防水线。

常规的隧道二次衬砌缺陷整治施工技术主要采用整体衬砌法填充衬砌顶板[8]，受混凝土浇筑脱空作用影响，衬砌屈服应力过低，长时间使用很容易出现隧道破裂、砌体老化问题。为了提高二次衬砌效果，本文设计了一种全新的高速铁路隧道二次衬砌缺陷整治施工技术。

1   隧道二次衬砌缺陷整治技术设计

1.1   安装二次衬砌拱顶排水板

为了解决二次衬砌后出现的排水板开裂问题，本文利用仰拱浇筑技术安装二次衬砌拱顶排水板。

在排水板安装前，需要预先调整混凝土配比。预留排水板安装位置，使用地质雷达进行浇筑探测，确保片石不与仰拱接触。待上述步骤完成后，即可打通泌水管道[9]。

本文设计的二次衬砌缺陷整治施工技术，采用拱顶塑板施工工艺，在隧道的横向断裂处和纵向断裂处均设置了塑料排水板。为了提高排水板的排水稳定性，使用无纺布对塑料排水板进行包裹。由隧道的中线、左右位置同时进行浇筑衬砌，直至排水板符合二次衬砌施工要求。在实际安装过程中，还需要设置混凝土冲顶饱满标准，调整排水板端头的滴水间隔。排水板的安装示意图如图1所示。

1.2   预埋二次衬砌环向施工缝

二次衬砌过程中，若施工缝过大，很容易导致隧道断面开裂，降低二次衬砌的混凝土应力，因此本文设计的施工技术采用预埋胶条法。

先在衬砌台车前端粘贴与施工缝槽一半宽相等的胶条，与预先粘贴的胶条合并，再进行拆模，使其形成完整的施工缝槽。施工示意图如图2所示。

由图2可知，使用上述的二次衬砌环向施工技术预埋后，无须进行人工切割即可进行固定，能最大程度上降低二次衬砌施工缝处理难度，降低二次衬砌施工可能出现的安全问题。

2   实例应用分析

2.1   工程概况

本文选取某高速铁路某隧道施工段进行实例分析，该施工段长度为3.55km，共包含3个不同类型的铁路隧道，即分离式隧道、双连拱隧道、小净距隧道。本文选取已经出现偏压问题双连拱隧道进行施工效果分析。该双连拱隧道的长度为271.42m，埋深为4.5～46m。

研究区域属于丘陵地貌，存在明显的南北丘陵脊线，且存在严重的风化层，岩质坚硬。根据研究区域的地表状况，可以将其地表围岩划分成若干个级别，包括为V级、IV级等。双拱隧道围岩的强度较低，易受渗水作用影响导致隧道坍塌。

根据研究区域概况，设置如表1所示的支护参数。研究区域采用中空注浆法设置锚杆，并设置了复合式中隔墙。双连拱隧道穿越浅埋区域，极易出现塌方。研究区域的部分立面如图3所示。

2.2   衬砌断面施工效果分析

根据选取的研究区域概况可知，可以采用本文设计的高速铁路隧道二次衬砌缺陷整治施工技术，对不同的隧道断面进行二次衬砌施工。随机检查隧道主要衬砌断面，其施工效果如图4所示。

由图4可知，使用本文设计的高速铁路隧道二次衬砌整治施工技术施工后，隧道的前一板二次衬砌与后一板二次衬砌连接紧密，施工层与施工缝槽在两者的中心位置，满足施工的平整均衡要求。除此之外，施工断面无分散的混凝土裂缝及疏松块，形成了V型梯形槽，槽宽与槽深满足二次衬砌要求，槽内线顺直，未出现明显的凹凸区域。上述施工效果图证明，本文设计的高速铁路隧道二次衬砌缺陷整治施工技术施工效果较好。

2.3   隧道斷面混凝土屈服应力对比

为了进一步获取高速铁路隧道的二次衬砌数据，分析整治施工的有效性，本文选取BSIL-ST4-150型混凝土应变计，监测各个衬砌断面的混凝土屈服应力。

BSIL-ST4-150型混凝土应变计主要由钢弦、线圈、支座等组成，其根据安装支座产生的位移传递钢弦受力，再根据钢弦的受力变化状态，检测感应到的线圈信号频率，换算得到准确的混凝土屈服应力。该混凝土应变计的性能良好，可靠性较高，其主要参数如表2所示。由表2可知，BSIL-ST4-150型混凝土应变计的性能良好，可以反映微小的混凝土屈服应力变化。该混凝土应变计的检测误差较低，满足施工效果分析需求。

使用BSIL-ST4-150型混凝土应变计，检测不同隧道断面的混凝土屈服应力，并将其与施工允许的混凝土屈服应力对比。隧道断面混凝土屈服应力对比如表3所示。

由表3可知，使用本文设计的高速铁路隧道二次衬砌缺陷整治施工技术施工后，不同隧道断面的混凝土屈服应力，均在施工最高允许的混凝土屈服力范围内，证明本文设计的高速铁路隧道二次衬砌缺陷整治施工技术施工效果良好，不易出现隧道断裂风险，可靠性较高，具有一定的实用价值。

3   结束语

二次衬砌作为一种复合式隧道施工技术，可以在隧道施工初期进行支护，形成复合式衬砌结构，达到隧道加固、排水的目的。二次衬砌可以有效降低隧道渗漏、开裂风险，提高隧道的可靠性，基于此，本文设计了一种新型高速铁路隧道二次衬砌缺陷整治施工技术。研究结果表明，本文设计的高速铁路隧道二次衬砌缺陷整治施工技术施工效果良好，不易出现隧道断裂风险，可靠性较高，具有一定的实用价值。

参考文献

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