中铁上海工程局城轨分公司
摘要：动车组在高速形式下，形成的气流压力很大，隧道内衬砌背后空响以及隧道内不稳定块的存在，对行车安全构成重大安全隐患，处理后隧道二衬的病害意义重大。
关键词：高速铁路；隧道；二衬缺陷；施工
1.前言
随着我国高速铁路的飞速发展，高铁已经遍布祖国的大江南北。由于高铁桥隧比例较高，隧道病害整治成为高铁施工中经常碰到的一些问题。笔者在高速铁路一线施工多年，对隧道二衬缺陷整治积累了丰富的经验，本文着重探讨一下隧道二衬不稳定块以及隧道衬砌背后空洞的整治施工工艺。
2.隧道二衬病害
（1）两板二衬交接施工缝位置，存在大量的混凝土崩边以及月牙裂纹等造成的不稳定块；
（2）二衬背后脱空，造成砼局部空腔；
（3）沉降以及砼干缩形成的二衬表面裂纹。
3.隧道二衬缺陷整治
3.1施工缝不稳定块的整治
（1）施工缝切槽，采用砼切割机具沿着施工缝整环切割，要求把施工缝切割成倒“V”型，外口宽2cm，凹槽深度为2cm。然后在凹槽表面进行打磨，打磨要平顺，不得有棱角。
（2）在施工缝存在月牙缝的位置，要用砼凿除设备将混凝土整体凿除，止水带有外露的也应整体凿除。
3.2二衬空洞的处理
3.2.1二衬空洞的排查
通过地质雷达扫描或敲击的办法，确定二衬空洞的具体位置。对空洞位置的二衬厚度进行确认，在二衬表面打孔，用盒尺丈量二衬厚度，原则上二衬厚度不得小于设计厚度的70%，针对二衬厚度的不同，采用不同的整治措施。
3.2.2二衬空洞的处理
3.2.2.1衬砌厚度不小于70%的处理措施
对二衬厚度不小于70%的空洞可以通过注水泥浆的办法进行处理，注水泥浆一般采用螺杆式灌浆泵进行注浆，施工简单易操作，具体施工工艺如下：
（1）钻孔：搭设脚手架，用进口大功率电锤，配备长50—150厘米直径28mm—35mm的专用钻杆，钻透二衬，运用先进的控制技术，改进钻头，确保不钻破防水板。
（2）安嘴：采用长25-60cm，直径20mm的镀锌管，将一端车螺牙，用外接连接，插进钻孔后再用带有环氧胶泥成份的高强快干砂浆填塞，确保牢固和稳定。
（3）制浆：用发电机带动高速制浆机，制好所需比例的浆液。
（4）灌浆：并先试灌一定的清水到二衬上去，对机器和管道的密封性进行检测，也对后期浆液在二衬背后流动起到润滑的做用，再用不同比例的水泥浆进行灌注，观测灌浆泵的压力表，在压力到20公斤（隧道高度在9.5米）稳压在2-3分钟就停止灌注，改灌相邻的注浆嘴。
（5）清理：用堵头把灌好的注浆嘴堵住，在20小时后用切割机把露在外面的管外接割除，保持顶部的平整度，再用高强胶泥封闭。
在灌浆过程中，根据进浆量和钻孔情况，不停调整灌浆浓度，一般水灰比在1:1、0.5:1、0.3:1之间调整变换。
3.2.2.2衬砌厚度小于设计厚度70%的处理措施
厚度小于设计厚度70%的空洞是较严重的病害，在动车高速行车过程中所形成的气流会产生强大的压力，压力大于空洞部位砼的承受能力时就会掉落，严重的会车毁人亡，这类缺陷的整治必须科学施作，通过综合论证，制定出合理的施工作业流程。具体施工工艺流程如下：
（1）空洞部位二衬混凝土的凿除
采用破碎锤对空洞部位的衬砌混凝土破碎拆除。凿除混凝土时要求凿成倒梯形（角度60°），即缺口内宽外窄。凿除厚度不小于50cm，边缘应修整平齐，圆顺，不得留有尖角；切口表面应粗糙，结构要致密，不得留有松散、气泡、裂隙等结构；不稳定块的混凝土应凿除干净，周边混凝土应凿毛处理。凿除完毕后采用钢丝刷清理后用水清洗，并在施工期间保持壁面洁净。
（2）衬砌填充
①锚杆加固
1）锚杆加固采用Φ25钻头进行打眼，钻孔深度为3.5m，钻孔间距为环向×纵向=40cm×40cm。
2）钻孔达到设计深度后要进行清孔，用高压风枪将钻孔内的碎石粉清理干净。清理完毕后向钻孔内注A级锚固剂，锚固剂要注满钻孔。
3）锚固剂注满注浆孔后，打入锚杆，锚杆为Φ25锚杆，长度为3.5m。每根锚杆在靠近防水板与二次衬砌内侧外包遇水膨胀橡胶止水条。
②植筋
1）在新修补的衬砌部位环向植入Φ22钢筋纵向间距20cm，植入深度按30cm、50cm交替布置。纵向连接筋采用Φ16钢筋，间距20cm。植筋应与锚杆焊接牢固，临近三肢钢架位置，钢筋新布置钢筋应与三肢钢架钢筋焊接牢固，且不得损伤接触网槽道。
2）植筋采用A级锚固剂锚固。先将锚固剂填满植筋孔，然后再植筋。
③填注环氧砂浆
清理表面灰尘，用钢丝刷清理表面松动小块，再用毛刷清理灰尘。
1）涂刷底胶，配制建筑结构胶（根据温度适当增减固化剂用量），涂刷两倍，等基本固化（触指干）再进行下一步施工。
2）填注建筑结构砂浆，配置建筑结构砂浆（根据温度适当增减固化剂用量），人工填注（膏状），填注厚度不大于8CM。保证填注密实。待基本固化后（约24小时）再进行第二层填注。
3）再次涂刷底胶，再次填注直到与二衬表面相平。
4）打磨找平。
④注浆
1）注浆所用材料为耐潮湿低粘度无溶剂环氧灌浆料，耐潮湿低粘度无溶剂环氧灌浆料可以防止混凝土内部细微裂缝。
2）在填塞完的环氧砂浆表面垂直用电锤钻孔，12-14毫米孔径，深度45-55厘米，间距10-15厘米梅花形布置，植入Φ12钢筋，再用针孔法高压向孔内灌注低粘度灌浆专用改性环氧树脂。
3）灌注改性环氧树脂
4）清理：详细检查、分析裂缝隙的情况，确定钻孔的位置和间距。
5）用电锤钻10mm的钻孔，在修补或裂缝的范围附近部位，确定钻孔的角度和深度。
6）洗孔：用空压机以6MPa的压力向灌浆嘴内吹风，将孔内粉尘吹洗干净，并可以观察孔隙的情况。
7）植筋：每孔都植入12MM钢筋，深度25CM。
8）埋嘴：在钻好的孔内安装灌浆嘴（又称之为止水针头，有回止阀的结构），并用专用内六角板手拧紧，使针头后的膨胀螺栓胀开。
9）灌浆：使用高压灌浆机向灌浆孔（嘴）内灌注环氧树酯浆料，立面灌浆顺序为由下向上；平面可从一端开始，单孔逐一连续进行，保持压力3—5分钟，即可停止本孔（嘴）灌浆，改注相邻灌浆孔。要反复4-5次间隔20-60分钟补充灌浆。
10）拆嘴：灌浆完毕，确认环氧树酯完全固化即可去掉或敲掉外露的灌浆嘴。清理干净已固化的溢漏出的灌浆液。
11）封口：用环氧胶泥对灌浆口进行修补和封口处理。
12）浆体固结后采用铆钉将环氧树脂料进行锚固，分为端头锚固和中间锚固，端头锚固部分沿完整砼周围方向三排布置，排拒10~15cm，铆钉一侧打入到完整砼内部至少5cm，中间部分铆钉间距30cm，深度40cm。铆钉孔内加放植筋胶。
13）灌浆结束后，在外表面粘贴一层碳纤维布。
4、结语
在铁路隧道施工中，二衬开裂问题较为常见，其对隧道工程的质量与安全性存在着较大影响。本文对隧道二衬病害进行研究，根据工程实际情况，对铁路隧道病害进行分析，判断问题的主要原因，提出铁路隧道二衬开裂处理措施，并提出预防措施。通过采取处理与预防措施，保障铁路隧道二衬混凝土施工质量，保障隧道行车安全性与稳定性。
参考文献：
[1]杨坚.浅谈隧道二次衬砌缺陷及病害整治处理及其防治措施[J]. 科技创新导报. 2014(10)
[2]陶榕烜.浅谈隧道二衬外观质量缺陷的防治[J]. 科技视界. 2015(14)
[3]曾庆雷.浅析铁路隧道二衬开裂机理与处理预防措施[J]. 科技创新导报. 2016(07)
论文作者:康清松
论文发表刊物:《防护工程》2017年第28期
论文发表时间:2018/2/6
标签：隧道论文; 钻孔论文; 锚固论文; 厚度论文; 空洞论文; 病害论文; 混凝土论文; 《防护工程》2017年第28期论文;