高鐵隧道襯砌空洞補強模筑混凝土施工關鍵技術

段金超　中國鐵路上海局集團有限公司合武鐵路有限公司

1 工程概況

合武鐵路安徽省段共分布有隧道26座，總長45.653km。其中0.5km以下隧道13座，總長2.996km；0.5km～3km隧道8座，總長9.957km；3km～10km隧道4座，總長21.934km；10km以上隧道1座，長10.766km。

合肥至武漢鐵路年家灣隧道K648+255.187～K648+803.187段，隧道全長548m，中心里程K648+529.187。主要空洞病害部位原設計為V級加強圍巖淺埋區。空洞部位環向長度約13m，縱向寬度約11.5m，總面積約為149.5m2。施工為運營線要點施工。根據合武鐵路安徽段隧道襯砌質量無損檢測雷達檢測報告、結合隧道竣工資料的對比分析、鐵四院設計的《年家灣及金盆地隧道病害施工圖》，以及現場實際情況的考察。年家灣隧道局部襯砌存在破損包含背后脫空的情況，原設計襯砌厚度50cm，現襯砌剩余厚度不足設計厚度的40%，并且背后脫空嚴重。破損范圍：K648+758.0～K648+770.5；檢測二襯厚度15.3cm，設計二襯厚度50cm,檢測與設計比30.7%，總面積約為149.5m2，結構加強部位在拱頂，需鑿除空洞部位混凝土，重新模筑襯砌結構。

2 工程特點

隧道病害整治工程，因隧道本身的結構特點和營業線天窗施工存在一定的難度。隧道前期施工情況全部被二次襯砌所遮蔽。故在不破壞襯砌結構的前提下，很難詳細了解襯砌內部的具體病害范圍及狀態。只能在保證運營安全的前提下小范圍的逐步整治。

3 隧道襯砌空洞補強模筑混凝土施工關鍵技術

3.1 空洞補強原則

依據相關施工規范、檢查數據及設計圖紙結合現場的實際情況，做到在保證運營線行車安全及供電設備完好的前提下，進行空洞部位的重新摸筑混凝土施工。在原有襯砌的基礎上，在破損部位構建新的襯砌結構，與原有襯砌形成整體受力，加強隧道襯砌的整體強度，確保施工質量。

3.2 空洞病害情況

施工部位位于年家灣隧道K648+758.0～K648+770.5段；破損部位位于隧道拱頂中線偏右部位；縱向度約為11.5m，環向長度約為13m；破損及脫空總面積約為 149.5m2。

3.3 施工前期準備

與相關單位聯系簽署協議，提報施工計劃；做好要點施工的準備工作，保證要點施工過程中的時間、安全，及點與點之間的連貫性。

整理施工場地，對隧道本身排水系統中的水源加以利用，確保施工過程中混凝土的用水充足。

由于夜間施工的特殊性，照明設備采用碘鎢燈進行照明，局部配備大功率的手電筒補充照明。

對施工所用的建筑材料如水泥，砂，石等嚴格按照標準檢驗，確保工程質量。

洞外組裝固定式車載腳手架，增加作業的機動性，以減少隧道內作業時間。

配備功率相當的柴油發電機組（110kW），混凝土攪拌機（330型）、空壓機、輸送泵（20型）以及振搗棒等工具,并進行維護保養。

對相關施工人員進行安全技術教育培訓，包括運營線施工的自我保護、高空作業的安全注意事項等。

3.4 施工關鍵技術

3.4.1 施工程序

調查標注空洞范圍→鑿除原有襯砌混凝土薄弱部分（現場清理）→原有襯砌鋼筋除銹防腐處理→鑿毛清洗混凝土接茬面并涂抹界面劑→安裝加固組合模板→灌注混凝土（現場清理）→拆除模板。

3.4.2 關鍵施工技術及具體步驟

調查標注空洞范圍：在空洞部位下方事先鋪設彩條布覆蓋道床表面，以防造成污染。利用軌道平車在臨近車站安全線組裝固定式門式腳手架搭設操作平臺。利用天窗時間牽引到位，以爭取作業時間，縮短工期。

利用注漿機向空洞內部注水，通過水印的形狀及部位大致確定脫空范圍的大小及部位，局部可利用電錘試探性打孔勘探?？斩捶秶_定后在原有襯砌表面利用記號筆進行詳細標注，描繪出空洞大小及區域并分隔成小塊即每次鑿除的襯砌部分。每次切割鑿除的襯砌部分控制在2m2以內，分隔的部位要大小適宜，方便高空作業時模板的安裝。

原有襯砌薄弱部分的切割鑿除：切割鑿除事先標注好的部分厚度小于20cm及已經開裂的二次襯砌，混凝土強度低于C30時，應全部鑿除封蓋部分的混凝土。同時利用原混凝土自由面的坡度，并將鑿開的襯砌口修鑿成楔形（內大外?。?，以便新舊混凝土結合面受力合理。對已經鑿除的襯砌部分截面部位進行鑿毛處理，并用清水進行清洗，保證截面部位的潔凈。最后涂抹界面劑，利于混凝土的再次澆筑時與原有襯砌的結合形成整體?？斩纯谶吘墤拚烬R、圓順，無尖角。

襯砌鋼筋的除銹防腐處理：對既有襯砌鋼筋進行清理檢查，并利用鋼絲球洗刷鋼筋表面進行除銹處理，如銹蝕嚴重進行鋼筋替換；二次襯砌外緣參照原設計鋼筋規格及間距植筋，環向Φ22螺紋鋼筋，縱向Φ12圓鋼（鋼筋網的布置規格為環向間距20cm縱向25cm雙層布置中間設有箍筋)。植筋采用A級錨固劑錨固，錨固深度40cm，兩層鋼筋間按原設計設置箍筋(箍筋為Φ8圓鋼加工成的L筋）。

模板的加工及拼裝：按照事先在襯砌面上標注繪制好的大小形狀加工模板，鋪設組合模板。模板加工成50cm×2m左右的規格形狀。模板兩端預先打好螺栓孔，模板中心預留灌料孔，兩端用錨栓固定在襯砌上。錨栓采用M16×300型膨脹螺栓，錨固深度20cm；每塊模板固定用錨栓不少于8根?？拷r砌環向鋼筋處，設置吊桿與模板連接，保證模板安裝牢固。吊桿可與模版焊接連接，與襯砌鋼筋間設置L型吊鉤固定。模板堵頭處要封堵嚴密牢固，防止在灌注混凝土的過程中漏漿或跑模。

灌注混凝土：通過灌料孔灌入C30微膨脹混凝土，并采用插入式振搗器搗固，嚴格控制每次灌注的混凝土方量，確保在模板及原有襯砌的承載能力范圍內并在要點時間內完成全部工作量。嚴禁一次性灌注過量的混凝土對模板及原有襯砌產生過量荷載造成安全隱患、在要點的規定時間遺留未完成的工作造成要點延時?；炷翉姸冗_到C20后拆除防護模板，并對表面打磨處理，接茬的截面處再次進行鑿毛處理，清洗后涂抹界面劑方便下部施工。

模板的拆除：模板拆除的順序和方法，要按照配板設計的規定進行。遵循先支后拆、先非承重部分后承重部分、自上而下的原則。拆除時嚴禁用大錘或撬棍硬砸硬撬。模板拆除后要清洗干凈碼放整齊，嚴禁隨意丟放。施工時從左右拱腰開始至拱頂結束。施工最后一板封口時，應埋設1Φ25注漿管，待兩天后對此部分進行壓力注漿。

3.5 施工工藝關鍵流程控制

在注水繪制空洞范圍時，要注意控制注水量不宜過大。事先在施工部位下方鋪設彩條布以防止對道床及軌面造成污染，對行車造成安全隱患。

搭設腳手架前，對實際操作人員進行高空作業的安全教育。在搭設腳手架超過2m高度后，必須正確佩戴安全帶。搭設過程中腳手架間連接牢固。

標記每次切割鑿除的襯砌部分控制在2m2以內，保證施工的安全性及可操作性。每次鑿除的襯砌體積要嚴格控制，施工部位下方不得站立停留，以免發生危險。鑿除的襯砌殘渣要集中清理，不得污染道床及軌面。

鋼筋進行除銹防腐處理，植筋時要錨固嚴密。對襯砌的接茬面進行鑿毛處理，必須用清水清洗干凈后方可進行下步施工。

模板的安裝要牢固，螺栓錨固緊密。以保證在混凝土的灌注過程中的安全。嚴禁在灌注過程中發生模板松動、移位、漏漿、脫落等現象。

接觸網及其設備的保護。接觸網用橡膠管包裹，絕緣子用棉絮或其它軟質材料進行包裹，嚴禁施工過程中對接觸網吊住等供電設備的踩踏。施工范圍內全部鋪設彩條布防止對道床及軌面產生污染。

混凝土的攪拌嚴格按照規范操作，控制坍落度。

灌注過程中，要安排專人看管防護。注意模板的牢固程度，如發現有松動現象要及時處理。

拆除模板的過程要專人防護，模板拆除后整齊碼放，清洗后留待使用。

每次施工前要制定詳細的工作計劃，施工人員明確施工步驟及方法。控制每次的工作量，在要點時間內要全部完成。

每一個封鎖點施工任務完成后，施工過程中使用的小型工具器械，在施工結束后要清點整理，全部撤離施工現場。所有的材料、工具全部清理出隧道，并且所有的進洞工具均貼反光標志，以利于找尋和清理。

4 整治效果分析

經第三方地質雷達檢測，年家灣隧道襯砌空洞消失；經上海鐵路局工務處、合肥工務段現場聯合驗收合格，運行2年后復查，質量良好無空洞，確保了合武高鐵運行安全。

此關鍵技術可以為全路隧道空洞病害整治提供借鑒，并有全路推廣價值。

[1]王峰《隧道工程師工作指南》上海交通大學出版社，2008年1月.

[2]《混凝土結構加固設計規范》（GB50367-2013）.