高速鐵路隧道工程質量缺陷與整治技術探討

摘要：對已運營的鐵路線缺陷隱患排查整治中發(fā)現(xiàn)，隧道存在一定的安全隱患，對運營安全產生極大威脅，而且整治難度大、時間長、成本高。對新建鐵路成都至貴陽線樂山至貴陽段第12標段隧道工程的質量缺陷分類和整治技術等方面進行了系統(tǒng)總結，希望能完善國內高速鐵路隧道工程質量缺陷的整治技術。

關鍵詞：高速鐵路;隧道工程;質量缺陷;整治技術

0" "引言

國內首條新建高速鐵路于2005年開工建設，至今已有17年，通過這些年不斷的施工總結及經(jīng)驗推廣，國內鐵路交通工程整體質量得到很大提升，但是在對已運營的鐵路線缺陷隱患排查整治中發(fā)現(xiàn)，隧道存在一定的安全隱患，對運營安全產生極大威脅，而且整治難度大、時間長、成本高。如何在工程驗交前快速、全面的完成缺陷排查和治理便顯得尤為重要。本文對新建鐵路成都至貴陽線樂山至貴陽段第12標段隧道工程的質量缺陷分類和整治技術等方面進行了系統(tǒng)總結，希望能完善國內高速鐵路隧道工程質量缺陷的整治技術。

新建鐵路成都至貴陽線樂山至貴陽段第12標段（以下簡稱成貴鐵路12標段），承建高坡隧道、小寨隧道等13.5座隧道，隧道正線總長約16.6km。為保證工程順利驗交，也為避免出現(xiàn)運營期“非常規(guī)”整治，在驗交前，對隧道工程進行了全方位的缺陷排查和綜合整治，最終成貴鐵路12標段在全線“聯(lián)調聯(lián)試”前3個月，即2019年6月底便完成了所有隧道單位工程的質量驗收，圓滿完成施工任務。

1" "缺陷排查方式

缺陷排查是指在工程驗交前，對工程的質量缺陷進行全方位的系統(tǒng)的摸排。成貴鐵路12標段通過內業(yè)檢查和實體排查的方式進行了缺陷排查。

1.1" "內業(yè)檢查

內業(yè)檢查，以隧道設計圖紙、竣工圖紙及施工規(guī)范為依據(jù)，查對施工日志、工作記錄、第三方檢測原始記錄。通過詢問現(xiàn)場技術人員、安全監(jiān)督人員、施工帶班人員等方法，梳理出可能存在的安全隱患處所。

1.2" "實體檢查

實體檢查則是通過目視檢查、敲擊檢查、地質雷達法、鉆孔取芯法等多種方法綜合驗證質量缺陷。

1.2.1" "目視檢查

目視檢查最簡單的檢查方法，即通過目視檢查肉眼可見的隧道缺陷，如襯砌開裂、襯砌滲漏水、蜂窩麻面等。

1.2.2" "敲擊檢查

利用搭設檢查作業(yè)平臺對隧道襯砌質量進行敲擊檢查，主要檢查襯砌混凝土質量。檢查作業(yè)平臺需要具有良好的強度、剛度、穩(wěn)定性和安全性，且易于推行。敲擊點縱、環(huán)向間隔距離按照30～50cm控制。敲擊方向需垂直于隧道襯砌表面，力度要自然、均勻，敲擊頻率控制在 1～2次/s。檢查錘敲擊二襯時回音清脆、彈性，可判斷二襯狀態(tài)較好。當敲擊時出現(xiàn)悶響等聲音異常變化，可判斷該處混凝土可能存在質量問題。

1.2.3" "地質雷達法

利用可移動檢查作業(yè)平臺或車輛進行地質雷達法檢測，可以檢測出初期支護、二次襯砌（仰拱）的厚度、脫空情況，以及初支鋼架、襯砌鋼筋間距等情況。隧道工程的地質雷達無損檢測，一般設置7條縱向測線，分別位于隧道拱頂、左右拱腰、左右邊墻、左右隧底。對于復雜地段或不合格地段，應加密測線提高準確性。

1.2.4" "鉆芯法

鉆芯法即對襯砌邊墻混凝土或仰拱混凝土進行鉆孔（鉆芯），檢測混凝土厚度、強度及隧底虛碴。

2" "缺陷分類及量化指標

2.1" "缺陷分類

成貴鐵路12標段的隧道缺陷，大致有11種類型，具體包括：襯砌混凝土厚度小于設計值。襯砌與初支間、初支與圍巖間存在脫空。襯砌混凝土表面出現(xiàn)縱橫交錯裂縫、單一斜向裂縫、墻部裂縫、豎向施工裂縫、施工縫、冷縫、伸縮縫及沉降縫張開、變形裂紋等。襯砌鋼筋外露或鋼筋保護層厚度不足。襯砌表面蜂窩麻面。施工縫錯臺，襯砌混凝土施工縫位置，出現(xiàn)銜接不平順現(xiàn)象。襯砌混凝土施工縫、變形縫出現(xiàn)破損現(xiàn)象。襯砌拱頂充填注漿孔內砂漿塊脫落。襯砌混凝土強度不足。襯砌鋼筋缺少或間距超標。襯砌混凝土滲漏水。

2.2" "缺陷量化指標

參照《鐵路運營隧道襯砌安全等級評定暫行規(guī)定》（鐵運函[2004]174號）襯砌厚度缺陷的量化指標和《高速鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則（試行）》（鐵運[2011]131號）襯砌厚度缺陷的量化指標，結合成貴鐵路建設實際情況，對各類型襯砌拱墻厚度缺陷進行量化，如表1所示。當相鄰測線三條及以上均連續(xù)不足時，其缺陷等級應提高等一級。

3" "整治技術

3.1" "襯砌欠厚

對襯砌拱墻厚度缺陷進行分級，分級指標參照《鐵路運營隧道襯砌安全等級評定暫行規(guī)定》中襯砌厚度缺陷的量化指標及《高速鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則（試行）》，處理措施如下：

對于欠厚缺陷評級為輕微的地段，先對襯砌背后進行注漿回填密實后，再涂刷防碳化層。對于欠厚缺陷評級為輕微以上的地段、素混凝土段襯砌，如缺陷位于拱部，則對拱部144°范圍進行拆換處理，見圖1。如缺陷位于拱墻或邊墻，則對拱墻范圍進行拆換處理。

對于欠厚缺陷評級為輕微以上的地段、鋼筋混凝土段襯砌，如缺陷環(huán)向長度不超過拱墻范圍30%時，僅對缺陷范圍進行拆換處理，見圖2。如缺陷環(huán)向長度超過拱墻范圍30%時，則對拱部144°或拱墻整體拆換處理。

3.2" "襯砌背后脫空

對于襯砌背后脫空，采取鉆孔注漿填充空洞的方式進行整治。襯砌背后脫空注漿如圖3所示。初支背后脫空注漿如圖4所示。注漿材料根據(jù)脫空高度進行選擇，當脫空高度<20cm時，選用水泥漿;當脫空高度≥20cm時，可選用細石混凝土。

3.3" "襯砌混凝土裂縫

由具有資質的機構對裂縫進行評估，對于影響結構安全或存在掉塊風險的，需對二次襯砌采取拆換處理。襯砌非結構裂縫處理措施如下：

不影響襯砌結構受力的裂縫，在整治前需要對裂縫進行觀測，待裂縫穩(wěn)定不繼續(xù)發(fā)展后，再對裂縫進行整治。裂縫寬度<1mm且長度<5mm，采用沿縫針管注漿封堵處理。對于裂縫寬度≥1mm或長度≥5mm，采用沿縫鑿孔壓漿封堵處理。對于裂縫寬度>5mm、鋼筋混凝土襯砌閉合裂縫且網(wǎng)狀裂紋深度<15cm、素混凝土襯砌閉合裂縫且網(wǎng)狀裂紋深度<5cm的，采用沿縫鑿槽，壓漿封堵后用環(huán)氧砂漿嵌補。對于鋼筋混凝土襯砌閉合裂縫且網(wǎng)狀裂紋深度>15cm、素混凝土襯砌閉合裂縫且網(wǎng)狀裂紋深度>5cm的，開天窗處理。對于影響結構受力的裂縫，根據(jù)裂縫受力分析后單獨制定處理措施。

3.4" "襯砌鋼筋外露

對施工期間遺留外露的輔助筋，先拆除輔助筋，后采用環(huán)氧砂漿封閉遺留孔。對于襯砌鋼筋外露段，先清除易掉塊體和鋼筋外露部分除銹，后涂刷滲透型環(huán)氧樹脂防水涂料（防碳化）。

對于襯砌鋼筋保護層厚度不足段，先清除易掉塊體，后對此段落涂刷滲透型環(huán)氧樹脂防水涂料（防碳化）。鋼筋保護層厚度不足段落整治如圖5所示。

3.5" "蜂窩麻面

在襯砌厚度、強度能保證結構安全的條件下，對表面蜂窩麻面處，清除易掉塊體后打磨平整，并涂刷滲透型環(huán)氧樹脂防水涂料。蜂窩麻面整治如圖6所示。

3.6" "施工縫錯臺

在襯砌厚度滿足設計的條件下，對錯臺、銜接不平順處打磨處理。若是由于圍巖壓力引起的施工縫錯臺，應根據(jù)情況另行處理。

3.7" "施工縫、變形縫破損

當施工縫、變形縫僅存在外觀破損時，一般在鑿除破損混凝土、打磨平整后，涂刷滲透型環(huán)氧樹脂防水涂料即可。當破損程度較嚴重時（單側寬度或深度>10cm），在鑿除破損混凝土后會形成鑿槽。此時需設置鋼筋，采用環(huán)氧樹脂砂漿填塞平整，在表面涂抹改性環(huán)氧樹脂防水涂料，如圖7所示。當施工縫與變形縫滲漏水時，需預埋盲管，引至排水溝。存在結構性缺陷的施工縫、變形縫破損處，按欠厚缺陷整治措施進行缺陷整治。

3.8" "注漿孔內砂漿塊掉落

清理孔內松動砂漿塊，檢查襯砌背后狀態(tài)，如無其他缺陷，則完成后涂刷滲透型環(huán)氧樹脂防水涂料。注漿孔內砂漿塊脫落整治如圖8所示。

3.9" "襯砌混凝土強度不足

對缺陷范圍（以縱向為基準線）的襯砌拆除，重筑混凝土。

3.10" "襯砌鋼筋缺少

對缺陷范圍（以縱向為基準線）的襯砌拆除，按設計要求重筑鋼筋混凝土。

3.11" "襯砌混凝土滲漏水

滲漏水應結合隧道結構加固、襯砌背后回填注漿等措施進行綜合整治，采取“以排為主，堵排結合，因地制宜，多道設防，綜合治理”的原則。拱部襯砌采用堵排結合，邊墻則以排為主，僅在伴有泥沙涌出時采用堵的方式進行整治，集中出水則均需鑿槽引排。注漿封堵布置如圖9所示。鑿槽引排剖面如圖10所示。

4" "質量保證措施

成立隧道工程質量缺陷整治工作領導小組，選配有責任心和有能力的管理、技術、安全人員實施，同時給予一定的崗位待遇，并針對夜間作業(yè)的特殊性，制定一定的崗位補助，避免因管理失控造成二次隱患。

隧道質量缺陷整治前，先編制隧道缺陷整治專項方案，明確工藝流程、施工方案，安排好各工序銜接、機具配置、施工場地布置等，制訂相應的預防、控制和救援措施。針對出現(xiàn)襯砌開裂、掉塊、掉拱、坍塌、潰垮等風險，配備應急搶險的機具、物資和技術準備。

對極嚴重地段進行襯砌結構加固前，應采用鋼拱架進行臨時支護，確保隧道結構和施工安全。確保缺陷整治規(guī)范、徹底和安全。

5" "注意事項

對無損檢測發(fā)現(xiàn)的缺陷部位應加深加密檢測工作，并在整治前進行相應的鉆孔驗證。務必確保二次襯砌的工程及水文地質、監(jiān)控量測和檢測數(shù)據(jù)等資料真實、準確。對于需要進行初支或襯砌拆換的段落，應仔細核對施工日記和相關變更情況，若發(fā)生過塌方等情況，在施工前應增設臨時支撐等相關支護措施，確保施工安全。

做好建筑材料的源頭質量控制，并按照材料要求進行堆放、使用等，尤其有特殊要求的材料，要專人專管專用，并做好登記造冊。一切作業(yè)應遵守相應安全技術規(guī)范和設備操作規(guī)程，并應提供足夠的場地照明。高空作業(yè)應嚴格執(zhí)行有關安全技術規(guī)則，穿好防滑鞋和防護服、戴安全帽、拴安全繩等;嚴格用電管理。

拱部的缺陷整治措施不得采用任何涂抹、局部修補方式，對施工期間已經(jīng)涂抹部分應進行打磨清除。澆筑新混凝土前應先對結合處混凝土壁面進行濕潤。特別注意施工縫處防水板、鋼筋的搭接質量，不留下新的隱患。做好成品保護。應在處理區(qū)段墻腳處進行標識，后續(xù)作業(yè)應注意保護，不得損傷;不得在補強區(qū)段設置懸掛設備。

考慮整治后二襯在結構安全度、耐久性、使用功能等方面，相對于原設計將存在差異，因此要對整治后的二襯進行長期監(jiān)測及必要的維護、維修。襯砌滲水整治完成后，對其不定期進行觀察驗證整治效果，尤其逢雨季時應進行復查復測，進行拾漏補遺工作，同時觀察其他部位是否出現(xiàn)新的滲水點。保持排水系統(tǒng)通暢是結構補強的基礎，施工完成后應重新疏通排水系統(tǒng)。

6" "結語

本文對新建鐵路成都至貴陽線樂山至貴陽段第12標段隧道工程的質量缺陷分類和整治技術等方面進行了系統(tǒng)總結，希望能完善國內高速鐵路隧道工程質量缺陷的整治技術。缺陷整治終歸是被動的質量補救工作，施工企業(yè)應規(guī)范好自身質量管理工作，嚴格按照設計文件、施工規(guī)范和驗收標準組織施工，保持高標準的工程質量，從而保障企業(yè)的長治久安。