高速鐵路隧道襯砌缺陷整治措施探討

趙天成

（中鐵二十三局集團第三工程有限公司，成都611130）

1 工程概況

針對已開通運營的某標段一號隧道、二號隧道、三號隧道運行狀況，基于敲擊檢查、鉆孔探測等多種方式展開深度檢驗，共發現病害28 處，以襯砌空洞居多，達24 處；其余均為掉塊等缺陷，主要集中在接觸網吊柱周邊區域，具體如表1 所示。

表1 缺陷類型分類數量統計表

2 施工總體方案

2.1 關于襯砌脫空缺陷的整治

在長期使用后，受鋼筋混凝土襯砌脫空的影響隨之產生缺陷，以所在隧道的襯砌結構特性為基準，以不影響外層鋼筋有效握裹為基本前提，為之實行回填注漿方式，在特殊情況下搭設釬釘。若襯砌厚度≤20cm，與此同時未握裹鋼筋，需實行開“天窗”模筑的方式展開施工作業，所用材料為C40 微膨脹細石混凝土，經回填注漿處理后改善襯砌性能。防水板：（1）若出現防水板松弛現象，使用小直徑PVC 管，借助外層鋼筋適當抬升防水板并使其與初支達到緊密貼合狀態；（2）防水板繃緊且與初支存在較大間隔時，若內支護厚度相對不足，此時可沿著隧道軸線處理防水板，經切割操作后再通過焊接的方式將外側補齊，使防水板處于相對松弛的狀態，并遵循（1）的方法進一步處理[1]；（3）若防水板處于繃緊狀態，同時內支護厚度滿足工程要求，但防水板依然出現明顯的脫空現象，首先遵循（1）的方法加以處理，隨后針對防水板背部展開灌注施工作業。

2.2 關于鋼筋混凝土夾層缺陷的整治

通過鑿除的方式處理缺陷部分，做好清理工作，具體工序有：（1）當鋼筋外露時，需要對該部分進行打磨，在其表面涂抹適量改性環氧樹脂材料，若保護層厚度未達到工程標準，實際刷涂厚度需超過1mm[2]；（2）若鋼筋完全存在于襯砌之中，即未出現外露時，需使用砂輪機打磨，在保護層厚度不滿足工程要求時，表面處理尤為關鍵，需要在該處涂抹適量改性環氧樹脂，厚度需超過1mm。

2.3 關于襯砌施工縫裂損的整治

若襯砌施工縫在使用中出現掉塊等缺陷，需要做好松弛部位的清理作業，以實際深度為準采取合適處理措施，諸如切口打磨或是噴射混凝土等，并在上述基礎上涂抹適量改性環氧樹脂。

2.4 關于止水帶切割缺陷的整治

出現此類病害后，需要將發生裂損的部分清理干凈，分析支護帶松動情況，做好該部分的割除作業，特殊情況下可通過注漿的方式加以處理。

2.5 關于拱部異物的整治

分析襯砌混凝土的表面狀況，若出現注漿管松動或是玻璃掉塊等問題，需做好拱部異物的清理工作，可利用手持砂輪機加以打磨，提升其平順性。

2.6 關于襯砌裂縫缺陷的整治

在出現襯砌裂損病害后，需分析具體的裂縫狀況，考慮形態、貫通性等多方面因素，為之制訂可行的處理措施。

2.7 關于襯砌蜂窩麻面等缺陷的整治

將缺陷處的混凝土塊清理干凈，隨后使用清水處理，針對缺陷區域刷涂滲透性材料，持續操作2 次，刷涂3 次環氧膠泥，使得環氧膠泥能夠有效進入到結構內部，增強與混凝土的黏接效果。

2.8 驗證孔洞處理

部分襯砌出現未鉆透現象，此時需針對口部加以處理；若鉆孔完全穿透混凝土，考慮到堵漏效果，需將環氧樹脂填入其中。

3 接觸網槽道附近襯砌混凝土缺陷整治方案

3.1 二號隧道上行拱頂

3.1.1 現場驗證情況

經實地檢驗得知，上行拱頂滑槽處共存在2 個不同深度的鉆孔（分別為0.2m 與0.24m，均集中在滑槽東側），襯砌厚度0.025m，還存在1 個0.315m 的空洞。技術人員手錘敲擊后得到空響范圍，即環向1.8m、縱向1.2m，區域內伴隨有1 道環向裂縫，延展長度為1m。

3.1.2 現整治方案

針對上述現場驗證情況，制訂整治方案如下：

1）處理方式：滑槽加固為主，輔以網噴混凝土施工作業。

以滑槽預埋設計為基礎，綜合考慮現場缺陷狀況，預埋件與襯砌鋼筋達到穩定連接狀態，整體上襯砌穩定性良好。為保障缺陷處理質量，并提升滑槽的穩定性，采用滑槽加固措施，在此基礎上通過開天窗網噴混凝土的方式有效處理空洞。

2）滑槽加固：環向鋼帶+縱向角鋼+φ20mm 高強化學錨栓。

使用到環向鋼帶，具體規格為長4m、寬18cm、厚4.5mm，將其設置在滑槽兩側區域，為滿足穩定性要求，將φ20mm 高強錨栓穩固連接于襯砌混凝土，實際錨固深度至少達15cm[3]。針對滑槽輔以縱向加固措施，使用10#角鋼材料。

3）卸載加固措施：結束上述提及的整治作業后，檢測混凝土強度，在滿足設計值75%的要求后便可卸載各類加固裝置，優先拆除縱向角鋼，結束之后再拆除環向鋼板，實際操作中，需得到角磨機的支持，將錨栓錨頭處理好，并設置型鋼提升穩固性。

3.2 三號隧道上下行拱頂

3.2.1 原設計情況

該處主要以Ⅴ級圍巖為主，基于C35 鋼筋混凝土澆筑所得，所得襯砌厚度60cm。綜合考慮行業設計要求：各個槽道都要與周邊區域的縱向鋼筋達到穩固連接狀態，錨桿與接地筋穩固連接，上述均采用焊接的方式實現。

基于項目所在區域實際狀況，圍巖容重20kN/m3，埋深8.5m，頂板土柱兩側形成13.2°摩擦角，彈性反力系數150MPa/m，圍巖摩擦角設定為22°（上述選取的數值僅適用于本工程項目）。

1）結構自重

鋼筋混凝土容重為25kN/m3，采用的是程序驅動自動加載的方式。

2）土壓力

垂直均布壓力可按式（1）計算：

式中，q為圍巖垂直均布壓力，MPa；γ為圍巖重度，kN/m3；h為洞頂與地面間距，m；θ為頂板土柱兩側摩擦角，（°）；B為隧道寬度，m；λ為側壓力系數，可按式（2）計算：

式中，β為最大推力狀態下的破裂角，（°）；φc為圍巖計算摩擦角，（°）。

結構水平壓力按式（3）、式（4）計算：

式（3）～式（4）中，e1、e2為作用在支護結構兩側的水平側壓力，MPa；h1、h2為兩側洞頂與地面距離，m。

3.2.2 現整治方案

考慮到槽道預埋設計要求，加之對現場缺陷狀況的分析，襯砌鋼筋與預埋件達到穩固焊接狀態，總體上襯砌穩定性較好，槽道所在位置未發生改變，整治施工產生的荷載相對較小，并不會對滑槽的穩定性帶來負面影響，可按照注漿的方案處理缺陷。

4 襯砌裂紋處理施工工藝

鋼筋混凝土表面常發生縱斜向張拉裂縫，若寬度介于0.2～1.5mm 范圍內（同時滿足深度≤5cm 的條件），或是寬度超過1.5mm（同時滿足深度達5cm 的條件），此時可采取襯砌裂紋處理工藝。

基于貼嘴灌注環氧樹脂方法，主要操作流程為：

1）重點處理裂縫兩側3cm 區域，做好襯砌表面清理作業，全面處理發生松動的混凝土塊，順著裂縫設置適量膠帶（間距20～30cm）；

2）在該區域涂抹J-1 封縫膠，持續施工2 次，達到固化狀態后即可解除膠帶，為之增設灌漿嘴；

3）在裂縫處灌注改性環氧樹脂，達到固化狀態后，可拆除灌嘴并將殘留于表面的封縫膠清理干凈；

4）以裂縫走向為基準，處理兩側20cm 內的區域，刷涂改性環氧樹脂2 次。

嚴格控制水泥滲透結晶防水涂料，本工程中至少為1.5kg/m，所得涂抹厚度達2.0mm。為確保施工質量，要求處理區域達到足夠干凈且濕潤狀態，但不可殘留積水，針對光滑表面應打毛處理。待土層達到終凝狀態后，需要采取噴霧干濕交替的方式，持續養護達到72h，在此過程中禁止蓄水養護。控制涂料使用時間，配制完成且超過20min 未使用應廢除；施工中持續攪拌混合料，不可向其中摻水。

5 結語

隧道缺陷整治復雜度高，需利用天窗點施工，應從缺陷的實際情況出發，準確掌握發生缺陷的具體位置，為之創建科學的缺陷整治方案。本文經實地調查、問題分析、方案編制等環節后，最終取得較好的整治效果，具有一定的參考價值。