高速铁路隧道二次衬砌质量控制及缺陷预防施工技术研究

摘"要：为解决二次衬砌质量突出问题，避免受裂缝、麻面等质量缺陷影响，制约高速铁路隧道正常运营。本文将基于问题导向法，聚焦高铁隧道二次衬砌施工常见质量通病问题，提出质量控制技术和缺陷预防技术，并结合实例，验证质量控制技术及缺陷预防施工技术的可行性。实践表明，在质量控制技术以及管理新思路的应用下，混凝土欠厚、拱顶脱空等缺陷率指数明显下降，已由25%及20%变为0%和5%，实用价值显著。

关键词：高速铁路隧道；二次衬砌；质量优化；缺陷预防文章编号：2095-4085（2024）05-0080-03

0"引言

我国地形复杂多变，绝大多数高速铁路都需穿过山地或丘陵。长久运营后，易受到不同形式损坏，出现隧道渗水，衬砌开裂等问题。而二次衬砌作为一种新型复合隧道施工工艺，可通过预先在施工前期完成支护的手段，强化隧道排水性能及稳固性能，但存在一定质量问题，由于二次衬砌，多采用衬砌一次成型方法，实现顶板填充，故易受混凝土浇筑脱空等因素影响，诱发裂缝问题，对高速铁路运行安全造成严重制约。因此，研究此项课题，具有十分重要的意义。

1"基于实例分析法的高速铁路隧道二次衬砌质量控制

1.1"作业背景

某新建高速铁路隧道全长约14km，设计四座规格统一的辅助坑道，隧道场区地貌条件复杂，多为剥蚀及溶蚀性低山丘陵。据现场勘察工程队统计，在整条隧道之中，呈级的围岩几乎占据九成。为保障本工程二次衬砌施工一次成型，施工实践期间，需着重将关注重点放在如下几个方面，其一是保证隧道衬砌厚度。其二是合理减少隧道衬砌掉块及施工缝裂缝出现频次。其三是合理提升衬砌砼密实度。其四是快速且高效地实现拱墙衬砌整体浇筑。

1.2"全流程视角下质量控制技术

为保障质量控制技术能够取得最优成效，笔者计划基于全流程实践视角，从开挖成型、初期支护等层面入手，完善整体技术布局。具体如下。

1.2.1"开挖成型

为保障开挖成型质量顺利达到理想状态，具体实践期间，需引入3D激光隧道自动化扫描系统，并实时对相关细节参数进行调整，保障其每秒可顺利扫描100万点，每三分钟可达到20m左右的扫描长度，进而为快速生成3D立体化的开挖面成型结果提供坚实数据支撑。

1.2.2"初期支护

为提升初期支护稳固度，需着重将关注重点放在初期支护基面平整度的施工优化上，故而本案例在实现此环节质量控制技术措施部署期间，决定预先生成平整度全细节检查记录表，并组织技术班组及施工班组协同检查，待确定无误之后，再落实后续的仰拱及拱墙防排水施工，进而保障所有质量问题都能够被提前发现，避免因基面不达标铺设，而使得不可预估的脱空问题发生。除此之外，还充分利用3D激光隧道扫描仪，及时对初期支护净空断面的实况进行检测，做到360度无死角盲区视觉掌握，进而保障现场所落实的所有施工工作都能够拥有坚实的参数支撑。

1.2.3"结构防排水

针对防排水质量优化控制技术部署而言，计划着重通过防水板铺设，防水板焊接，调整防水板固定点间距等工艺落实，顺利达成理想的质控目标。第一，防水板铺设工艺改变，需严格参照松紧适度以及基面圆顺度进行余量留存调整，进而保障防水板能够与基面实现紧密相连。第二，防水板焊接改变。为保障此技术工艺能够顺利达到质量优化目标，保障热熔垫片间距以及铺设数量都能顺利与预期要求一致，笔者计划充分借助激光定位工艺，并在防水板与垫板等细节部位，采用强度高的磁焊机固定，增大焊接接触面，助力衬砌拱顶脱落问题发生频次明显降低［1］。第三，防水板固定点间距更改。本案例在具体实践期间，为严防因间距过大，致使混凝土浇筑期间发生防水板脱落问题，决定将本次的间距固定为拱部，边墙。

1.2.4"施工缝控裂

考虑到二次衬砌端头区域与外界因素接触较为密切，极易发生掉块以及顶裂等问题，故为合理提升作业质量控制效率，本案例计划充分采用V形橡胶条+橡胶垫板软搭的手段，保障台车在顺利到达指定位置之后，能够高质量实现软搭接，避免端头混凝土被大力顶裂等质量问题的出现。

1.2.5"混凝土浇筑、振捣、养护

针对浇筑而言，为保障质量控制顺利达到预期，则计划采用自动化台车布料控制系统，并坚守由下至上两侧对称逐层浇筑的作业实践原则，有效避免混凝土离析等问题出现。而针对振捣这一环节而言，考虑到使用附着型振捣仪器可能存在一定作业局限，故为优化整体的质量控制技术部署思路，决定更改传统作业模式，以气动振捣器代替附着式振捣器的行为，凭借新型振捣手段的介入，快速且高效实现高频式活塞振动，提高振捣效率及质量。最后，针对养护质量控制技术部署而言，则严格要求对脱模强度进行控制，确保其≥。此外脱模顺利完成之后，还要立即借助自动化智能喷淋养护台车，实现全范围养护，进而保障终期的混凝土强度能够达到最佳理想状态。

1.3"二次衬砌质量管控措施

第一， 优化“砼”品质提升管理。想要从根本上提升作业实践质量，就要从源头抓起，自觉强化对于混凝土品质把控的重视。具体实践期间，要严格围绕问题导向实践原则，成立专业化的混凝土品质优化提升管控组，确保组织机构能够自原材料进场验收开始，直至最终的实践验证环节都能够做到质量严格把控。为切实提升混凝土品质，保障其实体质量贡献力量。

第二，推行实名制作业管理。考虑到当混凝土浇筑落实到细节区域，如起拱线部位时，极易受工作环境变化的影响，而诱发拱顶钢筋或防水板脱落，严重影响作业安全，故而还要自觉将衬砌核心工序看作管控重点，并推行实名作业思路，进而保障一旦出现任何质量问题，都能够立即定位其所负责的现场工作人员。

第三，加强混凝土浇筑技术管理。具体实践期间，要严格参照设计文书以及既定的验标规格编制专项二次衬砌浇筑指导书，直至项目总监理工程师审批完毕之后，再依据具体章程加以落实。同时还要制定分阶段技术交底体系，聚焦关键核心技术以及工艺流程实现标准卡控，进而保障所有的质量隐患通病问题以及惯性问题都能够得到第一时间解决，从根源上保障二次衬砌的整体质量能够得到合理优化。

第四，贯彻落实奖罚机制。针对并未依据设计规范指导书，落实施工的全线通报并进行技术约谈。针对落实到位的，可授予薪酬奖励，进而保障在奖罚措施的全范围执行下，促使隧道衬砌各项施工细节都能够取得良好的施工成效［2］。

总而言之，在这种层层落实责任的前提背景之下，各个细节工序都能够做到有人管，有人担责，既可优化保障衬砌工程实体质量，还能为作业人员快速发现质量问题提供依据。

1.4"效果总结

为进一步验证质量控制技术以及质量管理新思路的介入切实有效，笔者计划通过详细对比技术与传统模式所生成的缺陷率，在质量控制技术介入下，混凝土欠厚、拱顶脱空、施工缝顶裂缺陷率指数明显下降，已分别由25%、20%、6%降低为0%、5%、1%，实用价值显著。

由具体的输出结果可知，在质量控制技术以及新管理思路的介入之下，防水板与基面能够实现紧密相连，可有效规避拱部防水板褶皱等不良问题的出现，在保证二次衬砌不欠厚问题上有着十分显著的应用效能。同时，在自动化分层布料系统以及喷淋养护台车的介入之下，整体的混凝土强度也有着更为优质的输出结果，在一定程度上可有效避免因浇筑不密实的出现而发生施工缝顶裂问题［3］。

2"缺陷预防施工技术

本案例考虑到常规传统的隧道二次衬砌缺陷整治技术，长时间营运投入使用之后，极易受“砼”脱空缺陷等作用力的制约，使得现实中的衬砌屈服应力明显下降，甚至发生隧道衬砌破裂等不良问题，故而为进一步优化整体的二次衬砌输出效能，笔者计划，针对高速铁路隧道主体，设计一种新型的二次衬砌缺陷预防施工技术措施。旨在借助拱顶排水板的安装、环向施工缝密实度、空洞预防技术的运用，有效降低高速铁路隧道开裂渗漏等缺陷风险出现频次，进一步提高隧道的安全可靠性，使人们真正受益。

2.1"技术设计

2.1.1"拱顶排水板安装

为合理避免二次衬砌施工之后，施工缝出现渗漏水问题。本案例决定利用施工缝拱顶铺设排水板施工技术，实现拱顶排水通畅、避免堵塞。（注：笔者所设计的全新型缺陷预防施工工艺，主要是以拱顶排水板施工技术为依托，凭借在施工缝处都设计同一规格的塑料排水板等手段，以此优化提升现实的排水稳定性能。）具体实践期间，首先进行测量放样，预先对排水板安装区域实现确定，实现施工缝精准铺设。保障衬砌与初期支护处于不接触状态，直至上述所有工序完毕之后，便可使得排水通道畅通无阻，避免背后积水产生渗漏水缺陷。

2.1.2"环向施工缝密实度

考虑到在二次衬砌作业环节期间，如若施工缝砼密实度不足，且受到外部压力较大的话，极易诱发隧道断面出现裂缝问题，进而在一定程度上使得二次衬砌混凝土应力明显降低，故而为有效防止环向裂缝的出现，笔者计划采用加入施工缝自动振捣系统。具体实践期间，首先，在衬砌台车的两端距离端头50cm位置，增加环向多个自动插入式振捣棒，内置感应装置，待混凝土浇筑此处，立即自动插入混凝土内，根据设定的频率及时间，进行振捣，后重新归位，此过程自动多次进行，确保施工缝处密实。此项技术无需人工介入，即可快速实现施工缝混凝土饱满密实，能够有效预防施工缝裂缝的产生，避免二次衬砌施工发生为危害程度无可预估的安全作业问题。

2.1.3"空洞预防技术

为强化拱顶空洞的预防效能，在实现预防技术部署期间，本案例计划预先在落实模板台车设计期间，对特殊位置如拱顶泵送孔区域优化，严格保障其与二次衬砌的端头相对距离不可低于120cm，再者考虑到统一采用传统垂直方向的泵送孔进行混凝土输送期间，极易生成反作用力，致使台车发生变形问题，故而决定有意识地将关注重点放在优化拱顶区域多个泵送孔的倾斜角度上，使其能够顺利变为角度大于等于60度的斜方向孔。

而在实现混凝土浇筑期间，则充分借助反向回流实践原理，以优化达成减压降阻效果为作业前提，充分借助反向回流实践原理，助推所有的二次衬砌混凝土填充能够更为密实。最后针对拱顶安装这一步骤而言，则借助分段式密实度传感器安设，以此在线监督砼现实密实度，同时还自动将台车顶层压力看作额外控制指标，凭借多指标协同控制等行为，有机判断具体的浇筑完成时机，进而严防拱顶出现不可控的空洞问题。需额外注意，为保障所布置的密实度传感器能够第一时间收集到相关参数资料，常规情况下需将其布置在拱顶土工布以及防水板中间层，并时刻对于检测元件指示灯状态进行分析。如若指示灯呈现绿色，则表示混凝土饱满度并不存在异常问题，满足既定需要，无空洞等不良现象。若指示灯状态异常呈现红色，则表示至少存在厚度高于五毫米的空洞，需立即介入相关技术措施，加以解决，直至信号灯顺利由红色变为绿色后，才能停止措施介入［4］。

2.2"缺陷预防技术效果验证

为进一步验证上文所设计的缺陷防治技术有效性，笔者计划选取本案例的一独立施工段进行实验分析，并详细对衬砌断面作业具体施工实践效果以及断面砼的现实屈服应力进行总结，具体结果如下。

2.2.1"衬砌断面作业实践效果

由具体的实践生成结果可知，在使用笔者所设计的全新型缺陷预防施工技术落实施工之后，案例高速铁路隧道前板与后板二次衬砌顺利实现密贴，施工缝槽处于中心区域且线型良好，可顺利达到均衡受力需要。除此之外，在施工断面并未发现混凝土以及混凝土疏松块，缺陷防治施工措施呈现的施工效果较佳，值得推广使用。

2.2.2"断面砼屈服应力

为保障相关的衬砌数据能够得到全范围收集，提升预防施工分析有效性，笔者还计划选取型号为的混凝土应变计，将其看作具体的传感媒介，实时对各个衬砌断面混凝土现实屈服应力进行监测分析。（注：所使用的混凝土应变计，其现实灵敏度需高于0.5，外形尺寸需时刻维持在90～100mm之间，综合误差要低于2.0）。

分析具体的统计结果，笔者在落实不同隧道断面凝土屈服应力比对时发现，在运用本文所提及的预防施工技术之后，其现实所呈现的屈服应力都明显高于传统的混凝土屈服应力，在大应力的持续作用之下，隧道断面风险出现频次势必得到明显降低，输出更为优质的技术价值。

3"结论

综上所述，作为一种全新型复合隧道施工工艺，二次衬砌能够凭借衬砌台车连续浇筑形成闭环式衬砌结构，但此技术也存在一定的操作弊端，发生混凝土不密实、混凝土强度不够、施工缝开裂掉块等问题。而本文基于问题导向视角，所提出的衬砌质量控制技术以及缺陷预防施工措施，可通过技术资源的科学调配，能有效提高施工质量及预防缺陷的产生，助推高速铁路隧道二次衬砌拥有更为优质的排水和加固效能。高效消除高速铁路隧道运营安全隐患问题，值得借鉴推广。

参考文献：

［1］陈明金.高速铁路隧道二次衬砌机械化施工质量控制技术［J］.建筑机械化，2023，43（11）：31-34.

［2］王金波.浅析高速铁路隧道二次衬砌质量控制措施［J］.四川建筑，2023，41（5）：81-82.

［3］杜鹏亮.高速铁路隧道二次衬砌脱空原因和整治及预防措施［J］.铁道建筑技术，2022（1）：101-104.

［4］姚希磊.高速铁路隧道二次衬砌裂缝预防及控制措施研究［D］.石家庄铁道大学，2021.