高鐵隧道拱頂空洞成因及空洞整治技術研究

摘 要：本文主要結合邕北線花甲山隧道拱頂空洞成因，進行妥善合理的分析，并詳細介紹拱頂空洞病害特點，提出有效的空洞整治技術，希望能夠給相關工作人員提供一定的借鑒。

關鍵詞：高鐵隧道；拱頂空洞成因；空洞整治技術

中圖分類號：U452 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）14-0142-02

通過詳細分析高鐵隧道拱頂空洞成因，并提出妥善的空洞整治技術，能夠有效提升高鐵隧道拱頂空洞的整治效果，保證高鐵隧道結構更加穩定。對于拱頂空洞施工人員來說，要結合拱頂空洞結構特點，不斷改進原有的空洞整治技術，進一步提升高鐵隧道工程的經濟效益。

1 工程概況

邕北線花甲山隧道進口里程K47+523（DK48+772），出口里程K54+507（DK55+756），全長6984m。隧道為侵蝕剝蝕低山丘陵區，地形波狀起伏。地面高程114～260m，相對高差144m，最大埋深154m，自然坡度20～50°，局部陡峻，坡面植被發育，低洼地段多為水田，隧道于低洼溝谷地段埋深均較淺，四處埋深20～30m，形成淺埋。該隧道于2009年11月1日正式開工，于2011年8月10日貫通，靜態驗收時間為2012年12月，通車時間為2013年12月30日。

2 拱頂空洞病害成因及特點

2.1 拱頂空洞病害成因

根據現場檢查結果表明，在該隧道中，由于防水板出現嚴重脫落，會降低防水板的穩定性。防水板脫落病害成因如下：在澆筑混凝土的過程中，由于混凝土擠入到初支卷曲防水板間，伴隨混凝土的擠入重量的不斷增加，隧道拱部的防水板很容易出現脫落現象，降低防水板的穩定性[1]。在灌注混凝土的過程當中，由于灌注方法不合理，混凝土很容易出現裂縫，使得防水板的牢固性不斷下降，拱部的防水板很容易出現襯砌孔洞現象。

2.2 拱頂空洞病害特點

高鐵隧道拱頂空洞病害對隧道結構的影響較大，如果工程中的拱頂空洞病害比較嚴重，會降低高鐵隧道工程結構的穩定性，降低工程的總體施工質量。另外，拱頂空洞病害比較嚴重，會降低注漿效果，影響砂漿的流動性。由于工程中的模板臺車頂部主要采用斜交泵送口，如果隧道的坡度較大，施工人員要結合隧道坡度，進行合理的澆筑。

3 拱頂空洞整治技術要點

3.1 合理控制整治材料

在高鐵隧道工程中，為了有效保證拱頂空洞得到更好的整治，施工人員要運用合理的整治材料。高鐵隧道工程拱頂空洞整治材料如下：

水泥：PO42.5；

碎石：反擊破方式生產，粒徑為6mm左右，基材為石灰巖或火山巖，級配連續；

砂：中粗砂或粗砂，模數不低于2.5；

減水劑：液態，對混凝土耐久性無副作用；

速凝劑：粉末狀，添加量7～10%，對混凝土耐久性副作用小且可估量；

回填灌漿和錨桿注漿材：無收縮水泥漿，不使用砂漿；

錨桿：滿足設計材質要求，中空，∮25～28，附∮10～30孔的碗（碟）型墊板（托盤），球型螺母；

鋼筋：材質符合設計要求，∮6圓鋼，∮18、∮22螺紋鋼；

回填灌漿預埋管：非金屬，以PE、PVC、橡膠、塑料、橡塑管材為宜；

環氧樹脂：通用膠。

對于工程中的施工人員來說，要明確拱頂空洞整治流程，并遵守相關原則，結合拱頂空洞整治要求，有效提升高鐵隧道拱頂整治效果。在整治的過程中，施工人員還要根據高鐵隧道拱頂結構特點，保證工程的使用功能得到更好的發揮，并運用先進的整治與修補技術，嚴格控制各項整治材料質量，不斷提升工程結構的安全性[2]。

3.2 較嚴重脫空和厚度不足整治方法和技術要點

在該高鐵隧道工程中，如果混凝土的襯砌厚度超過25cm、鋼筋混凝土的厚度大于20cm，拱頂很容易出現脫空現象，施工人員可以采用間歇式無收縮漿材回填灌漿技術，并結合孔封閉情況，運用合理的注漿技術，并先安裝模板，并合理澆筑混凝土。在澆筑混凝土的過程中，施工人員可以在噴射用水中加入一定量的減水劑，并合理控制噴射時間，如果噴射用水的擱置時間超過3h，施工人員要及時摒棄。

對于高鐵隧道空洞整治人員來說，在實際工作當中，需要注意以下幾點：①配置合理的滾筒或者攪拌機，方便砂石混合料的攪拌，有效提升砂石混合料、水泥與減水劑的攪拌質量，如果工程需要采用二次拌合，施工人員要做好相應的翻攪工作，在在攪拌的過程中加入適量的速凝劑。②在噴射的過程中，應該先開啟水泵，后開啟動力風設備，并做好相應的調試工作，保證水壓力能夠有效清洗噴基面。為了有效提升混凝土的噴射質量，施工人員要合理控制設備的噴射速度，如果噴射壓力過大，會降低混凝土的強度，噴射壓力過小，混凝土很容易出現堵塞現象，影響混凝土的密實度[3]。

除此之外，停止噴射后，施工人員要將噴頭轉移到受噴面，先關閉壓力水然后關閉動力風。施工人員還要保證受噴面與噴頭距離在規定范圍之內，通常情況下，受噴面與噴頭之間的距離不宜超過1.0m，噴射路徑呈現“S”型，在噴射的過程中，如果遇到鋼筋網片與鋼架，施工人員要做好相應的調整工作，并合理控制噴射厚度，一次噴射的厚度不宜超過12cm。

3.3 嚴重脫空和厚度不足整治方案和技術要點

當高鐵隧道拱頂空洞襯砌混凝土厚度在15～20cm之間時，鋼筋基本上全部被混凝土包裹，因此，施工人員需要合理控制混凝土的支護厚度，有效減少脫空現象的發生。施工人員在實際工作當中，可以按照以下施工流程進行施工：①結合混凝土的灌噴情況，將混凝土進行封閉處理，打開鎖定的中空錨桿之后，噴注一定量的混凝土；②合理控制混凝土厚度，混凝土的噴灌厚度不宜超過20cm，形狀符合相關規定；③合理埋設鋼筋，并在“天窗”混凝土掛設∮6.5@10×10cm鋼筋網。

另外，為了保證襯砌鋼筋結構更加合理，施工人員要做好植筋工作，并結合注漿情況，采用合理的金屬材質，合理布設橡膠管材與塑膠管材。結合襯砌鋼筋的埋設情況，按照相關需求，在指定位置打開透氣孔，保證非閉合封口內部更加通暢。在鎖定錨桿的過程中，施工人員可以采用直徑為2.0m∮25的中空錨桿，在Ⅳ、Ⅴ級圍巖地段，可以采用直徑為3.0m∮25中空錨桿。在布置錨桿的過程中，錨桿孔的直徑方向統一，施工人員還要鑿出合適深度的凹孔，并運用機械式錨頭或自進式錨桿的鉆頭進行臨時端錨[4]。

3.4 極嚴重脫空和厚度不足整治方案和技術要點

由于該高鐵隧道拱頂空洞的徑向尺寸較大，很容易出現大尺度脫空襯砌，施工人員在實際工作當中，要結合“天窗”混凝土噴灌情況，做好相應的封閉工作，保證“天窗”得到更好的封閉，并將之前鎖定的錨桿直接打開，進行二次噴灌。在該高鐵隧道工程中，施工人員要結合工程結構特點，合理控制施工材料質量，進一步提升混凝土的噴灌質量[5]。

除此之外，如果工程防水板將拱部襯砌體隔離，防水板與施工縫能夠將拱部隔離成獨立的混凝土塊，施工人員要在隔離區鑿毛，并將混凝土進行合理的封閉。在拆分隔離區混凝土塊的過程中，施工人員需要將防水層全部割除，并在指定位置布置錨桿。錨桿的布置見圖1。

4 結束語

綜上，通過詳細分析高鐵隧道拱頂空洞原因與特點，并提出合理的空洞整治技術，能夠有效提升高鐵隧道拱頂空洞結構的穩定性，減小拱頂空洞對隧道結構的影響，有效提升高鐵隧道工程的整體施工質量。

參考文獻

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[2]田 甜，李泰灃，黎國清，張千里.高鐵隧道襯砌拱頂空洞對列車荷載響應研究[J].地下空間與工程學報，2016（S2）：669～677.

[3]何 川，唐志成，汪 波，汪 洋，佘 健.內表面補強對缺陷病害隧道結構承載力影響的模型試驗研究[J].巖土力學，2016（02）：406～412.

[4]何 川，吳德興，汪 波，唐志成，佘 健.回填壓注對缺陷病害隧道結構承載力影響的模型試驗研究[J].水文地質工程地質，2015（02）：114～119.

[5]佘 健，何 川，汪 波，汪 洋.襯砌背后空洞對隧道結構承載力影響的模型試驗研究[J].公路交通科技，2016（01）：104～110.

[6]何 川，李祖偉，佘 健，汪 波.組合補強對缺陷病害隧道結構承載力影響的室內模型試驗研究[J].公路，2015（03）：195～202.

收稿日期：2018-4-18

作者簡介：徐國良（1988-），男，湖南邵陽人，助理工程師，本科，主要從事鐵路設備管理及維護施工工作。