鐵路隧道施工技術(shù)常見缺陷及改進(jìn)措施分析

蒲俊吉

（中鐵十一局集團(tuán)第五工程有限公司，重慶 400037）

1 鐵路隧道的施工特點(diǎn)

鐵路隧道工程的施工環(huán)境頗為復(fù)雜，受地質(zhì)、水文、氣候等多重因素的制約，鐵路隧道工程施工還需要使用眾多大規(guī)格的機(jī)械設(shè)備，加之隧道內(nèi)部空氣不暢以及光線的不足，使得工程項(xiàng)目的整體施工難度較大。鐵路隧道工程施工通常需要多個(gè)工種和工序的完美銜接配合，且其主要在狹窄的工作面上展開大規(guī)模的進(jìn)料、出渣運(yùn)輸?shù)然顒?dòng)，其施工難度非常大，機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用優(yōu)勢難以得到有效發(fā)揮，施工技術(shù)難以高效落實(shí)到位，不利于工程建設(shè)工作的順利開展。對(duì)此，工程施工方案的確定必須立足于實(shí)際情況，采用合適的施工技術(shù)，增強(qiáng)各道工序間的銜接，構(gòu)成一條富有秩序性的施工流線，以便高效推進(jìn)施工進(jìn)程。

2 鐵路隧道施工中的缺陷

2.1 襯砌欠厚及個(gè)別部位存在脫空和不密實(shí)現(xiàn)象

（1）爆破設(shè)計(jì)不合理，未正確判斷圍巖的巖性、巖石的結(jié)構(gòu)等，遇軟弱圍巖或完整性不足的地段時(shí)未及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，造成隧道開挖輪廓凹凸不平、有棱角。

（2）初期支護(hù)不規(guī)范，噴射混凝土前未進(jìn)行測量復(fù)核，處理掉欠挖部位，噴混凝土?xí)r未將凹凸面噴平，初支平整度未達(dá)到規(guī)范要求。

（3）防水板鋪設(shè)時(shí)未固定牢固并預(yù)留好足夠的松鋪系數(shù)，混凝土澆筑完畢后防水板未與初支面密貼。

（4）在混凝土澆筑過程中，未嚴(yán)格按照要求進(jìn)行振搗；發(fā)生堵管或混凝土澆筑到拱頂位置時(shí)，未及時(shí)調(diào)整混凝土的坍落度，導(dǎo)致部位位置混凝土不密實(shí)和背后脫空。

（5）在混凝土澆筑到拱頂壓漿時(shí)，現(xiàn)場人員經(jīng)驗(yàn)不足，向拌和站提供的補(bǔ)方數(shù)量不準(zhǔn)確或在未仔細(xì)分析的情況下就主觀地認(rèn)為已經(jīng)澆筑完成，停止混凝土泵送造成二襯厚度不足，導(dǎo)致脫空。

（6）在二襯混凝土未初凝前急于拆管，造成未自穩(wěn)的混凝土下落形成漏斗，造成二襯脫空。

（7）混凝土施工配合比水灰比偏大、坍落度大、混凝土振搗不密實(shí)，混凝土自重下沉以及混凝土的收縮徐變，導(dǎo)致空隙。

（8）采用輸送泵輸送混凝土?xí)r，拱頂?shù)幕炷猎谳斔瓦^程中將部分空氣密閉在狹小空間內(nèi)無法排出，造成空隙[1]。

2.2 施工縫錯(cuò)臺(tái)和破損

（1）隧道曲線小，襯砌臺(tái)車與上一版二襯搭接部位未密貼。

（2）襯砌臺(tái)車測量定位存在誤差，混凝土澆筑前未再次校核。

（3）模板臺(tái)車未加固牢靠，在澆筑混凝土過程中導(dǎo)致模板移位。

施工縫破損的原因：施工縫部位鋼筋設(shè)置不規(guī)范，模板端頭存在漏筋少筋現(xiàn)象，加上混凝土振搗不到位，導(dǎo)致施工縫位置混凝土不密實(shí)；施工縫處理過程中人為破壞。

2.3 襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫

襯砌裂縫出現(xiàn)的原因：混凝土在硬化過程中，水泥水化過程中產(chǎn)生大量的熱量，水分逐漸蒸發(fā)散失，產(chǎn)生干縮裂縫和溫度裂縫；施工工藝或現(xiàn)場操作不規(guī)范，未根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，調(diào)整混凝土施工配合比，在混凝土運(yùn)輸及泵送過程中隨意加水，混凝土澆筑時(shí)不振搗或漏振，導(dǎo)致混凝土均質(zhì)性差。

3 鐵路隧道施工常見缺陷的改進(jìn)措施

3.1 加強(qiáng)超欠挖控制

開挖尺寸超過設(shè)計(jì)時(shí)，將增加出碴量和襯砌施作工作量，一方面延長施工時(shí)間，另一方面將由于施工物資的額外增加而提高造價(jià)。為更有效地控制初支平整度，減少混凝土超耗量，建議各工程項(xiàng)目部成立超欠挖控制領(lǐng)導(dǎo)小組，嚴(yán)格過程管理，在每循環(huán)開挖嚴(yán)格控制輪廓線測量、優(yōu)化爆破參數(shù)確保周邊眼滿足要求，并在初期支護(hù)完成后，及時(shí)進(jìn)行斷面掃描收集數(shù)據(jù)，為下一次開挖提供參考數(shù)據(jù)，實(shí)行包保管理制度，層層把關(guān)，每天分析數(shù)據(jù)，落實(shí)施工質(zhì)量和混凝土超耗的控制。

3.2 初期支護(hù)表面不平整地段改進(jìn)

對(duì)于初期支護(hù)表面不平整的地段，采取噴射混凝土補(bǔ)噴平整，必要時(shí)打設(shè)錨桿并掛網(wǎng)噴混凝土。使其巖石個(gè)別突出部分（每1 m2不大于0.1 m2）欠挖不大于5 cm，為下一步防水板鋪設(shè)提供良好作業(yè)基礎(chǔ)，減少因凹凸不平導(dǎo)致襯砌背后脫空現(xiàn)象。

3.3 二襯混凝土澆筑到拱頂位置時(shí)改進(jìn)

在二襯混凝土澆筑到拱頂位置時(shí)，及時(shí)調(diào)整混凝土的坍落度，采用液位繼電法，襯砌模板臺(tái)車拱頂設(shè)置5組液位繼電器防空洞裝置，拱部均勻布置，導(dǎo)線通過縱向注漿管線路從二襯臺(tái)車端頭拱部引出后與固定線路連接。當(dāng)襯砌混凝土澆筑至拱頂最高點(diǎn)A和B時(shí)，混凝土為帶水導(dǎo)電材料，A和B之間連通，形成回路，液位繼電器工作，接觸器線圈得電，常開觸點(diǎn)閉合，聲光報(bào)警器開啟提醒作業(yè)人員，與拱頂設(shè)置觀察孔相結(jié)合的方式輔助作業(yè)人員判定混凝土澆筑結(jié)束時(shí)機(jī)，使拱頂完全被混凝土充填密實(shí)。

3.4 現(xiàn)場施工人員管理

采用有效獎(jiǎng)罰措施提高施工作業(yè)人員及現(xiàn)場管理人員的責(zé)任心、質(zhì)量意識(shí)，比如后續(xù)經(jīng)過多方檢測論證該板二襯無質(zhì)量問題，給予作業(yè)人員和現(xiàn)場管理人員一定獎(jiǎng)勵(lì)，反之則給予一定的處罰，從經(jīng)濟(jì)方面提高作業(yè)人員的積極性，減少后期缺陷處理工作量。

3.5 部分缺陷處理

（1）對(duì)于部分欠厚和強(qiáng)度不足的缺陷，應(yīng)根據(jù)欠厚程度，分級(jí)驗(yàn)證，在保證隧道實(shí)體質(zhì)量滿足結(jié)構(gòu)性、功能性要求的情況下，盡量避免襯砌大拆大換。

（2）背后脫空或不密實(shí)地段，若二襯欠厚或強(qiáng)度不足，按照二襯欠厚或強(qiáng)度不足拆除處理。其中拱部脫空需要拆除，采取拱部144° 范圍拆除舊混凝土。重筑設(shè)計(jì)厚度混凝土處理邊墻脫空需拆除，采取缺陷范圍拆除舊混凝土，重筑設(shè)計(jì)厚度的混凝土；若二襯欠厚或強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求或不需要拆除的，對(duì)脫空、空洞、不密實(shí)地段采用充填注漿處理，空洞體積大于1.5 m3的需要根據(jù)具體地質(zhì)情況另行研究處理措施[2]。

（3）針對(duì)混凝土不密實(shí)整治，施工前應(yīng)進(jìn)一步根據(jù)物探及鉆孔驗(yàn)證結(jié)果確定不密實(shí)范圍，對(duì)二襯欠厚及強(qiáng)度不足達(dá)到拆除條件的按拱部、邊墻或拱墻拆除處理。

（4）針對(duì)施工冷縫缺陷處理，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)以及冷縫數(shù)量綜合判斷處理，若襯砌拱部有一條施工冷縫的，對(duì)鋼筋混凝土施工冷縫按非結(jié)構(gòu)性裂縫整治。對(duì)素混凝土施工冷縫采取拆除拱部（144°范圍）混凝土，重筑混凝土處理。若襯砌鋼筋混凝土邊墻有一條冷縫的，按非結(jié)構(gòu)裂縫整治，有兩條及以上的施工冷縫的，采取拆除邊墻冷縫范圍舊混凝土，重筑混凝土處理。同一斷面拱部和邊墻都存在施工冷縫的，采取拆除拱墻舊混凝土，重筑混凝土處理。

（5）施工縫處應(yīng)進(jìn)行表觀和無損檢測，根據(jù)不同情況采取處理措施。當(dāng)存在錯(cuò)臺(tái)，但無尖凸異型、裂縫或影響凈空的情況，并且二襯厚度及強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求不拆除的，可不做處理，僅必要時(shí)打磨鈍化凸角。當(dāng)二襯厚度及強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求或方案要求不拆除的，但存在尖凸異型、裂縫缺陷或影響凈空的錯(cuò)臺(tái)情況時(shí)，對(duì)錯(cuò)臺(tái)、尖凸異型及存在裂縫部分以砂輪打磨平整、圓順[3]。

（6）針對(duì)施工縫破損處理，根據(jù)檢測結(jié)果，若能滿足隧道結(jié)構(gòu)性、功能性要求，觀感質(zhì)量存在缺陷的施工縫處剝落掉塊，應(yīng)徹底鑿除破損、松動(dòng)的混凝土塊或砂漿塊后打磨平整，涂刷水泥基滲透結(jié)晶性材料；若施工縫剝落掉塊處存在結(jié)構(gòu)性缺陷，如欠厚、脫空等，或破損深度大于10 cm或縫寬大于20 cm時(shí)，缺陷范圍應(yīng)采取拆換處理。

（7）對(duì)襯砌裂縫的處理，根據(jù)檢測結(jié)果判斷裂縫屬于結(jié)構(gòu)性裂縫還是非結(jié)構(gòu)性裂縫，若是結(jié)構(gòu)性裂縫破壞了襯砌的整體性，對(duì)隧道及運(yùn)營安全構(gòu)成危害，原則上應(yīng)采取拆除襯砌重建的方式處理。若是非結(jié)構(gòu)性裂縫，應(yīng)根據(jù)裂縫寬度采取不同處理方法，寬度小于0.2 mm的裂縫，采用沿縫涂水泥基滲透防水材料的方式整治。對(duì)于寬度大于0.2 mm的裂縫，采用沿縫邊斜向鉆孔注環(huán)氧樹脂膠液和表面涂水泥基滲透防水材料的方式整治，整治后的缺陷區(qū)域表面涂刷與周邊混凝土同色的涂料。

（8）在具體施工過程中，不僅要進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，隨時(shí)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展開全方位分析，以確保圍巖支護(hù)保持穩(wěn)定狀態(tài)，根據(jù)具體數(shù)據(jù)對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行一定調(diào)整。工程牽涉大量數(shù)據(jù)，必須對(duì)各種應(yīng)力數(shù)據(jù)以及變量進(jìn)行及時(shí)量度，積極利用各類測量器具，對(duì)在施工中能夠使用到的鋼架、錨桿等進(jìn)行分析，并對(duì)支護(hù)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，如果不在控制范疇中，需要調(diào)整。利用變形量對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定度進(jìn)行監(jiān)控，具體監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)包含凈空收斂、拱頂下沉、地表沉降、圍巖內(nèi)側(cè)的位移。

4 結(jié)語

綜上所述，鐵路隧道工程的施工環(huán)境復(fù)雜、施工難度較大，襯砌背后脫空以及襯砌不密實(shí)、施工縫破損及錯(cuò)臺(tái)等缺陷，影響襯砌結(jié)構(gòu)的正常使用，甚至誘發(fā)安全層面的問題。工程人員必須正視隧道施工中的各類問題，采取合適的改進(jìn)措施。通過本文的分析，提出了鐵路隧道施工中的常見質(zhì)量缺陷以及相應(yīng)的改進(jìn)措施，希望可以進(jìn)一步推進(jìn)我國相關(guān)施工工藝發(fā)展。