隧道二次襯砌欠厚整治施工技術

丁傳峰

(中鐵十六局集團第五工程有限公司 河北唐山 063000）

1 引言

隨著鐵路和公路的鋪設長度和范圍迅速的提升增加，截止到現在，我國已經建成的公路隧道就已經超過了5 000座，建造的鐵路隧道已經超過了7 000座。但是，受到施工技術的限制和組織管理水平的不足，在我國已經運營的隧道當中已經開始出現或多或少的問題，所以當前研究的重點就是如何防止和處理隧道病害問題。

在鐵路隧道工程中，隧道襯砌欠厚危及行車安全。在列車高速通過時，受風壓影響可能會產生脫落掉塊現象，造成列車損傷甚至逼停列車，對單位及國家造成不可估量的負面影響。今年鐵路總公司出臺十項紅線管理規定，其中針對隧道襯砌欠厚單獨列項檢測，因此隧道襯砌缺陷整治勢在必行。

2 工程概況

成貴鐵路某隧道，隧道全長974 m，圍巖等級為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級，對應襯砌厚度分為 40、45、50、55 cm，隧道二次襯砌采用襯砌臺車一次性澆筑成型。

3 襯砌缺陷等級分類及判定

3.1 安全定級法

先對每處缺陷進行評級，后據每個缺陷級別對其所在類別進行評級，再綜合考慮每類缺陷級別、圍巖及地下水的情況對劃分的每個子單元(每個子單元50 m）進行評級，最后按子單元的級別對每個大單元進行評級。

3.2 評定標準

表1、表2介紹了我國2種鐵路隧道襯砌評價標準，表3為根據貴鐵路建設實際情況，制定的襯砌厚度輕微缺陷量化指標。

表1 《鐵路運營隧道襯砌安全等級評定暫行規定》[1]

表2 《高速鐵路橋隧建筑物修理規則（試行）》[2]

表3 成貴鐵路拱墻襯砌厚度輕微缺陷量化指標[3]

4 缺陷整治

4.1 襯砌欠厚輕微等級缺陷整治

襯砌欠厚輕微部位整治采取鉆孔注漿的方式進行處理，然后在拱部涂刷防碳化層，改善和維護襯砌今后工作環境。工藝流程如圖1所示。

圖1 襯砌欠厚部位注漿施工工藝流程

4.1.1 脫空位置核查

根據物探及鉆孔驗證脫空范圍，對脫空范圍進行核對、檢驗。

4.1.2 質量缺陷判定

進行襯砌欠厚程度判斷，進一步確認該缺陷屬于襯砌欠厚輕微類型。

4.1.3 襯砌鉆孔、安裝孔口管

對脫空部位進行鉆孔作業，注漿孔采用φ42鉆孔，交錯布置，間距為1.0 m×1.0 m[4]。

4.1.4 管口試接及吸水試驗

注漿管在每一次進行注漿之前都和預留孔口提前試接一次，在進行注漿工作之前需要進行吸水試驗，試驗中使用的是1.5～2倍的注漿壓力，吸水試驗的主要目的是為了檢查管路系統有沒有足夠的能力承受壓力，不滲漏，系統保證正常運轉。

4.1.5 漿液配制

注漿材料為微膨脹水泥砂漿，水泥砂漿配合比為 0.8∶1[5]。

4.1.6 注漿

注漿按照隧道由下至上的方向進行，使用的方式是逐漸加壓式注漿。在作業時的壓力為0.2 MPa，注漿的速度通常都在每分鐘20～40 L。灌漿管端頭需要配備防堵設施，一旦注漿壓力達到要求的值而且能在5 min內持續保持該值、吸漿很少或者不進行注漿的時候可以關閉注漿作業，注漿完成之后可以堵住注漿管口。

4.1.7 二次補壓

第一次注漿完成之后，間隔2 h對每個孔口進行補壓，確保壓漿密實。

4.1.8 注漿孔封堵

注漿結束后，鑿出孔底尺寸為15 cm×15 cm、外口尺寸12 cm×12 cm[6]，深8 cm的楔形孔，并采用膨脹水泥砂漿封堵注漿孔，摻10% ～15%的膨脹劑，水膠比應＜0.5。孔口管處焊接φ4鋼筋[7]，防止砂漿掉塊，砂漿封堵超出襯砌1～2 mm，達到強度后打磨平整。

4.2 襯砌欠厚輕微以上等級缺陷整治

4.2.1 素混凝土襯砌拆換

素混凝土段襯砌拆換工藝流程如圖2所示。

圖2 素混凝土段襯砌厚度不足拆換工藝流程

(1）拆換段前后2 m范圍設置間距0.5 m/榀拱墻 20b型鋼鋼架作為臨時支護[8]。

(2）對欠厚段進行拆換時，于拆除段兩側邊墻徑向設置一排φ25砂漿錨桿，錨桿長度4 m，縱向間距1 m，后續處理同4.1.8節類似。砂漿封堵超出襯砌1～2 mm，達到強度后打磨平整，如圖3所示。

圖3 素混凝土欠厚段落拆換示意

(3）切縫深度為襯砌厚度的2/3左右[9]，后采用風鎬從拱頂向兩腰跳槽拆除。

(4）新舊混凝土接茬處應鑿毛沖洗[10]，并在接茬處設置兩排φ16釬釘[11]，以便于新舊混凝土良好連接，釬釘縱向間距25 cm，外側釬釘距離混凝土表面10 cm，內側釬釘距離混凝土表面15 cm，釬釘通過打孔植筋方式設置，植筋深度25 cm。釬釘設置完成后，鋪設防水板及土工布，并與原防水板做好連接，如圖4所示。

圖4 新舊砼連接處釬釘設置

(5）新舊混凝土結合處，在釬釘附近徑向設置一排φ25砂漿錨桿，長度4 m，縱向間距1 m，錨桿端頭與二襯釬釘焊接，新舊砼接縫設置止水膠。

(6）二襯混凝土選用提高一級的細石混凝土，拱頂預埋注漿管按原設計進行注漿。

4.2.2 鋼筋混凝土襯砌拆換

工藝流程如圖5所示。

(1）拆換前，應先完成相鄰段落的其他缺陷整治。處理步驟同4.2.1節的(2）條。襯砌拆換完成后，將型鋼鋼架拆除，拔出定位鋼筋，采用環氧砂漿封閉鋼筋孔。

(2）輕微以上級鋼混二襯拱部欠厚缺陷進行拆換處理[12]，拆換范圍應為靠近初支側襯砌欠厚范圍邊線增加20 cm，襯砌內緣拆換范圍應為襯砌襯砌外緣拆換范圍邊線減小10 cm，形成一個倒梯形，如圖6～圖7所示。

圖5 鋼筋混凝土段拱部拆換工藝流程

圖6 鋼筋混凝土襯砌欠厚段整治示意

圖7 鋼筋混凝土襯砌局部欠厚襯砌搭接大樣圖

(3）人工采用砂輪機沿已劃分好的墨線切縫，切縫順序為自襯砌拆換范圍中部向兩側分塊切割，切縫深度控制在混凝土保護層厚度。拆除同4.2.1節的(3）條。

(4）拆除舊的二襯混凝土后，如有鋼筋缺失需植筋恢復。新舊砼接縫設置止水膠，寬2 cm，以改善其防水性能，止水膠設置位置距離二襯外表面不小于15 cm。

(5）利用鋼模臺車灌注拆換二襯混凝土，提高一個混凝土標號，并進行背后空洞注漿。

5 結束語

本文從隧道襯砌缺陷安全定級方法為切入，論述了三種評定標準，重點研究成貴鐵路隧道襯砌欠厚的治理方案，得出了襯砌欠厚輕微等級采取鉆孔注漿并在拱部涂刷防碳化層的處理方法，輕微以上等級按是否配筋采取分類拆除替換混凝土的方法。通過對隧道襯砌厚度不足處理的研究和建議，為我國的鐵路隧道建設提供借鑒。