隧道施工缺陷整治施工技術(shù)

孟 超

(中鐵十八局集團(tuán)第二工程有限公司 河北唐山 063000)

1 工程概況

煙筒山隧道位于韭菜園村東側(cè)大約 3 km處，交通不便。該隧道起迄里程 DK63+330～DK65+550，隧道長(zhǎng)2 220 m。沿線宏觀地貌為低山丘陵及丘陵緩較陡，洞口覆蓋厚層殘坡積碎石土。地表植被豐富。秀里隧道位于秀里村東側(cè)，沿秀里村道東走，交通不方便。該隧道起迄里程DK66+280～DK67+265，隧道長(zhǎng) 985 m。沿線宏觀地貌為低山丘陵及丘陵緩坡，丘頂渾圓狀，洞口覆蓋厚層殘坡積碎石土。地表有少許植被。三道河隧道位于秀里村東，沿秀里村道東走，交通不便。該隧道起迄里程DK67+518～DK67+845，隧道長(zhǎng)327 m。沿線宏觀地貌為低山丘陵及丘陵緩坡，丘頂渾圓狀，洞口覆蓋厚層殘坡積碎石土。地表有少許植被。大前石嶺隧道位于姜家堡子?xùn)|側(cè)5 km，沿八里甸村道西走，交通比較方便。該隧道起迄里程DK69+225～DK71+685，隧道長(zhǎng)2 460 m。沿線宏觀地貌為低山丘陵及丘陵緩坡，丘頂渾圓狀，洞口覆蓋厚層殘坡積碎石土。地表有少許植被。

2 水文地質(zhì)

勘測(cè)區(qū)域內(nèi)地表水系較發(fā)育，煙筒山隧道進(jìn)口處有河流通過，降雨時(shí)會(huì)有較大水量流經(jīng)此處，進(jìn)口鉆探期間發(fā)現(xiàn)地下水，水位埋深5.3 m，水位高程451.63 m雨季時(shí)有少量水沿節(jié)理裂隙面下滲。根據(jù)工點(diǎn)區(qū)鉆孔水質(zhì)分析報(bào)告判定，地下水及地表水化學(xué)侵蝕環(huán)境對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)不具侵蝕性，地下水氯鹽環(huán)境對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)不具侵蝕性。

秀里隧道進(jìn)出口有河溝，鉆探發(fā)現(xiàn)地下水，水位埋深1.4～11.5 m，水位高程493.65～499.56 m降雨時(shí)會(huì)有較大水量流經(jīng)此處。

三道河隧道進(jìn)口有河，鉆探發(fā)現(xiàn)地下水，水位埋深0.3～2.7 m，水位高程442.27～445.93 m降雨時(shí)會(huì)有較大水量流經(jīng)此處。根據(jù)10-ZD-2281鉆孔水質(zhì)分析報(bào)告判定，地下水地表水化學(xué)侵蝕環(huán)境對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)不具侵蝕性，地下水氯鹽環(huán)境對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)不具侵蝕性。在鉆孔10-ZD-2282號(hào)孔處進(jìn)行提水試驗(yàn)，根據(jù)水文地質(zhì)試驗(yàn)，結(jié)核本工點(diǎn)路基挖方段范圍內(nèi)地層等特性，該隧道及其影響范圍內(nèi)地層的滲透系數(shù)推薦為K=0.3781～0.4459 m／d。

大前石嶺隧道進(jìn)口有河，結(jié)合本工點(diǎn)路基挖方段范圍內(nèi)地層等特性，該隧道及其影響范圍內(nèi)地層的滲透系數(shù)推薦為K=0.3781～0.4459m／d。

3 隧道設(shè)計(jì)概況

3.1 襯砌支護(hù)

全隧道明挖段采用明洞襯砌，暗挖段均采用復(fù)合式襯砌，全隧道除Ⅱ級(jí)圍巖均采用曲墻帶仰拱的襯砌，Ⅴ級(jí)及Ⅴ級(jí)加強(qiáng)復(fù)合式襯砌設(shè)置鋼筋。具體參數(shù)見表1。

表1 二襯參數(shù)表

3.2 防水設(shè)計(jì)

（1）初期支護(hù)與二次襯砌之間鋪設(shè)防水板，全線隧道防水板拱墻鋪設(shè)，防水板采用EVA防水板（厚≥1.5 mm）加無紡布（400 g/m2），防水混凝土抗?jié)B等級(jí)不小于P10。明洞襯砌拱墻鋪設(shè)BAC自粘性防水卷材+刷涂水泥基滲透結(jié)晶型涂料。環(huán)向施工縫，拱墻部位采用緩膨型遇水膨脹橡膠止水帶；縱向施工縫，刷涂混凝土界面劑+鋼板止水帶；變形縫處設(shè)置緩膨型遇水膨脹橡膠止水條+鋼邊橡膠止水帶。拱墻變形縫處襯砌外緣與防水板結(jié)合部位以聚硫密封膠封堵，襯砌內(nèi)緣3 cm范圍內(nèi)以聚硫密封膠封堵，以外2 cm范圍內(nèi)設(shè)置U型鍍鋅鋼板接水盒，其余空隙采用填縫料填塞密實(shí)。明暗挖分界處、土石分界處及襯砌斷面變化處設(shè)變形縫。

（2）防水板鋪設(shè)前，應(yīng)先對(duì)隧道初期支護(hù)噴射混凝土表面進(jìn)行處理，切除錨桿頭、鋼筋頭等堅(jiān)硬物，凸凹不平處需補(bǔ)噴、模平，凹坑深度比應(yīng)控制在1/6～1/10；漏水處需先進(jìn)行注漿處理。

（3）本隧道屬于寒冷地區(qū)，全隧道設(shè)置雙側(cè)保溫水溝，保溫水溝鋪設(shè)聚氨酯保溫材料。隧道襯砌背后環(huán)向設(shè)置透水盲溝，一般間距 5 m，可根據(jù)水量可適當(dāng)加密；兩側(cè)墻腳設(shè)置縱向通長(zhǎng)排水盲溝，環(huán)向盲管及縱向盲管與泄水孔間采用變徑三通連接，排水盲溝與隧道側(cè)溝以泄水孔連通。

3.3 建筑材料

隧道主體結(jié)構(gòu)為滿足混凝土耐久性要求，模筑混凝土及鋼筋混凝土抗?jié)B等級(jí)不小于 P10。模筑混凝土為C30混凝土或C35鋼筋混凝土。

4 隧道施工缺陷整治施工技術(shù)

4.1 隧道襯砌裂紋處理

依據(jù)鐵路運(yùn)營(yíng)隧道襯砌安全等級(jí)評(píng)定暫行規(guī)定，襯砌裂紋病害等級(jí)達(dá)到3級(jí)及以上的進(jìn)行處理，3級(jí)以下不進(jìn)行處理。3級(jí)嚴(yán)重的情況為裂紋呈網(wǎng)狀、有剝落掉塊可能。裂紋長(zhǎng)度5～10 m，寬度3～5 mm；裂紋錯(cuò)位長(zhǎng)度小于5 m，寬度小于3 mm。4級(jí)極嚴(yán)重的情況為裂紋呈網(wǎng)狀，有剝落掉塊；裂紋長(zhǎng)度大于10 m，寬度大于5 mm；裂紋錯(cuò)位長(zhǎng)度大于5 m，寬度大于3 mm。

4.1.1 3級(jí)及以上裂縫采用壓力注漿法處理方法

根據(jù)全線隧道裂縫情況，對(duì)3級(jí)以上的裂縫進(jìn)行觀察，如果持續(xù)變形，對(duì)變形原因進(jìn)行分析，采取鑿除加固等處理方式，當(dāng)變形停止后，采取開槽注膠的方式進(jìn)行處理制定處理方法如下：沿裂縫進(jìn)行開梯形槽，槽口寬5 mm、深10 mm。間隔20～30 cm粘貼注膠嘴，槽內(nèi)填充環(huán)氧樹脂。使用注膠器向裂縫內(nèi)注膠。敲掉注漿嘴，切槽內(nèi)填充環(huán)氧樹脂，打磨后在修補(bǔ)區(qū)涂刷水泥基滲透結(jié)晶（賽博思）。

4.1.2 施工注意事項(xiàng)

施工前對(duì)裂縫進(jìn)行全面的檢查，現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)裂縫長(zhǎng)度、寬度、數(shù)量等，并對(duì)裂縫進(jìn)行編號(hào)，做好記錄，繪制裂縫分布圖。[1]注意注漿嘴中注漿孔應(yīng)正對(duì)裂縫且注漿孔正對(duì)的裂縫應(yīng)充分清潔，保證注漿通道通暢；安裝的注漿嘴應(yīng)與墻體粘貼緊密。對(duì)注漿嘴間裂縫進(jìn)行切槽，槽口寬5.0 mm，槽深10 mm；切槽后用毛刷將槽內(nèi)粉塵清理干凈。在槽內(nèi)抹膠時(shí)應(yīng)注意防止產(chǎn)生小孔和氣泡，要刮平，保證封閉可靠。密封完成后，讓裂縫膠自然固化，在固化過程中禁止其接觸水。固化時(shí)間：一般在20℃時(shí)約12 h，在30℃時(shí)約6 h。待灌注膠達(dá)到強(qiáng)度后，將注入器安裝在注入座上，用適度壓力注膠。如注入器膨脹后很快收縮，說明縫內(nèi)空間大，還需補(bǔ)灌；當(dāng)橡膠管膨脹充滿限制時(shí)停止注入。

4.2 滲漏水處理

以不影響結(jié)構(gòu)的耐久性為前提，漏水水量較大處所按照“上堵下排”的處理原則進(jìn)行處理，漏水位置位于隧道起拱線以上時(shí)采取“以堵為主”，漏水位置位于隧道起拱線以下時(shí)采取“堵排結(jié)合”的方式進(jìn)行，將漏水引入兩側(cè)排水溝；隧道內(nèi)施工縫、襯砌裂縫及個(gè)別出水點(diǎn)（面）出現(xiàn)滲漏病害，水流分散，水量較小，采取襯砌內(nèi)部注漿措施，封閉水流通道及襯砌裂隙。

4.2.1 點(diǎn)漏

中心注漿管應(yīng)對(duì)準(zhǔn)出水點(diǎn)布設(shè)，安裝注漿管時(shí)，應(yīng)清洗孔壁混凝土殘屑，注漿管應(yīng)緊抵孔底出水點(diǎn)，隨即施做水泥基滲透結(jié)晶（賽博思）防水層。周邊注漿管在出水點(diǎn)周邊20～30 cm范圍內(nèi)設(shè)置，安裝方式與中心注漿管相同。

4.2.2 面漏

先鑿除面漏范圍2～3 cm厚表層混凝土，鑿除范圍應(yīng)由漏水范圍向四周外延0.5 m，鑿面應(yīng)平整并清除松動(dòng)混凝土塊及殘屑，查找主要漏水點(diǎn)。針對(duì)漏水點(diǎn)打孔，并圍繞此孔在漏水面上均勻布孔，孔距一般為20～30 cm，打孔完畢后，清洗孔壁，隨即施做水泥基滲透結(jié)晶（賽博思）防水層。

4.2.3 縫漏

首先鉆孔宜交叉布置在裂縫（施工縫）兩側(cè)，鉆斜孔穿過裂縫（或穿過襯砌結(jié)構(gòu)至止水帶迎水面），安裝注漿管時(shí)，應(yīng)清洗孔壁混凝土殘屑。鉆孔間距宜為20～30 cm（施工縫鉆孔間距宜為50～100 cm），斜孔傾角宜為45°～60°。裂縫兩側(cè)各20 cm范圍涂刷水泥基滲透結(jié)晶（賽博思）防水涂料。

注漿主要參數(shù)：⑴堵漏劑（水不漏），根據(jù)滲漏部位的具體情況確定灌漿壓力、灌漿量。用堵漏注漿泵將堵漏劑灌入裂縫，當(dāng)全鄰孔出現(xiàn)純漿液時(shí)，移至鄰孔，在規(guī)定的壓力下灌漿（一般灌漿壓力控制在0.3～0.5 MPa），直至壓不進(jìn)為止（注入率≤0.01 L/min），隨即關(guān)閉止?jié){閥。⑵普通硅酸鹽超細(xì)水泥漿液，水灰比為（0.6～0.8）：1，初凝時(shí)間30～45 min，注漿壓力控制在0.3～0.5 MPa，保持壓力維持5 min不進(jìn)漿液結(jié)束。 ⑶普通硅酸鹽水泥漿，水灰比（0.6～0.8）∶1，初凝時(shí)間15～20 min，注漿壓力控制在0.3～0.5 MPa，保持壓力維持5 min不進(jìn)漿液結(jié)束。

4.3 脫空、不密實(shí)處理

二襯空洞依據(jù)丹東工務(wù)段的敲擊結(jié)果和第三方檢測(cè)結(jié)果分別定義為大空洞和小空洞：敲擊出的空洞為大空洞，除敲擊大空洞外其余第三方檢測(cè)結(jié)果的空洞均為小空洞。項(xiàng)目部技術(shù)人員提前確定位置里程并標(biāo)注好。

4.3.1 二襯大空洞

根據(jù)工務(wù)段人員敲擊結(jié)果確定空洞位置，使用混凝土破碎機(jī)鑿開襯砌，圍巖欠挖鑿除圍巖至設(shè)計(jì)深度，鑿除作業(yè)時(shí)應(yīng)用米尺準(zhǔn)確把握鑿入深度，確保防水板的搭接寬度，重構(gòu)防水板，網(wǎng)噴混凝土，打設(shè)鎖定中空注漿錨桿，加密布置縱、環(huán)、徑向鋼筋后再施予模筑混凝土封閉，最后灌注無收縮灌漿料。

注意事項(xiàng)：（1）“天窗”形狀規(guī)整。（2）對(duì)于圍巖欠挖的模筑混凝土?xí)r應(yīng)及時(shí)植入合適鋼筋，掛設(shè)多層Φ8鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格10 cm×10 cm，便于模筑混凝土封閉“天窗”，鋼筋網(wǎng)層數(shù)根據(jù)脫空深度具體確定，一般按 20 cm深設(shè)計(jì)一層考慮。用鉆機(jī)打眼的方式植入鋼筋，鋼筋搭接長(zhǎng)度 80 mm，采用雙面點(diǎn)焊連接，植入的鋼筋和補(bǔ)加的鋼筋網(wǎng)與二襯配筋焊接牢固。（3）襯砌混凝土植入環(huán)向鋼筋，鋼筋直徑不小于Φ16，縱距10 cm。（4）注漿和觀察孔（管）不應(yīng)使用金屬材質(zhì)，宜使用橡膠材料，便于不規(guī)則布置；應(yīng)按需求開瀉漿和透氣孔并用非閉合封口保護(hù)，注漿管直徑不小于30 mm。（5）錨桿沿著垂直于巖面法線方向打入，錨桿打設(shè)間距1.0×1.0 m，范圍為“腔體”正面及周邊區(qū)域，正面錨桿孔應(yīng)盡量徑向布設(shè)，周邊錨桿孔斜向布設(shè)，端頭設(shè)置錨頭，尾部設(shè)置托盤。（6）模筑 C40混凝土封閉腔體，拆除模板后灌入無收縮灌漿料。（7）網(wǎng)噴混凝土和模筑封閉腔體時(shí)，必須保證施工過程的安全和混凝土的品質(zhì)合格。（8）在模筑混凝土模板拆除后后，用軟鋼絲刷或打磨機(jī)清理打磨混凝土表面，混凝土內(nèi)表面不宜侵入隧道內(nèi)輪廓線，以內(nèi)欠2 mm為宜，并圓順過渡。（9）回填注漿、錨桿注漿、預(yù)留孔封閉等。

4.3.2 二襯小空洞及不密實(shí)

與隧道漏水整治相結(jié)合，漏水點(diǎn)范圍內(nèi)的襯砌背后空洞、不密實(shí)進(jìn)行全面處理；其他襯砌背后空洞、不密實(shí)缺陷等級(jí)到達(dá)3級(jí)及以上時(shí)可進(jìn)行注漿處理。[2]

滿足原則要求的襯砌背后脫空及不密實(shí)部位采取注漿處理方式。注漿材料采用水泥漿（微膨脹），水泥漿配合比根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)確定。拱頂注漿采用預(yù)留注漿孔進(jìn)行注漿，當(dāng)注漿孔堵塞時(shí)，采用鉆孔注漿；其他部位均在脫空位置鉆孔，鉆孔直徑Φ28，注漿管采用DN20鋼管，鉆孔間距1.0 m×1.0 m，注漿完成后采用可靠封堵措施。注漿完成后，必須對(duì)注漿效果進(jìn)行檢查，以確保回填注漿的質(zhì)量。檢查方法采用地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)，對(duì)于脫空的范圍再次進(jìn)行補(bǔ)孔注漿，直至脫空處混凝土密實(shí)為止。

4.4 施工縫錯(cuò)臺(tái)處理

二襯施工縫錯(cuò)臺(tái)突出較嚴(yán)重的部分采取手持砂輪機(jī)進(jìn)行打磨處理，主要是針對(duì)錯(cuò)臺(tái)處的松動(dòng)混凝土塊及浮漿處理干凈。錯(cuò)臺(tái)打磨按照1∶5的斜面打磨平順、光滑。

4.5 蜂窩麻面處理

麻面是混凝土局部表面出現(xiàn)缺漿和許多小凹坑、麻點(diǎn)，形成粗糙面，但無鋼筋外露現(xiàn)象。蜂窩是指混凝土表面無水泥漿，形成蜂窩狀的孔洞，形狀不規(guī)則，分布不均勻的現(xiàn)象。在二襯厚度、強(qiáng)度均能保證結(jié)構(gòu)安全的條件下，對(duì)表面蜂窩麻面觀感質(zhì)量缺陷采用以下措施：首先清除松動(dòng)的砂漿塊、混凝土骨料，然后打磨平整。

4.6 露筋處理

若拱部出現(xiàn)露筋現(xiàn)象時(shí)，將鋼筋周圍松散混凝土全部鑿除并進(jìn)行打磨沖洗。當(dāng)沖洗水分全部風(fēng)干后采用水泥基（賽博思）防水涂料涂刷，涂刷不應(yīng)少于 3 遍，間隔時(shí)間應(yīng)在 20 min以上。涂刷前應(yīng)保證結(jié)構(gòu)物表面干燥、干凈，涂刷應(yīng)均勻無漏刷現(xiàn)象。

4.7 厚度不足處理

首先組裝好施工用的鋼拱架臺(tái)車，作為修補(bǔ)工作平臺(tái)；然后確定厚度不足區(qū)域，標(biāo)記并描繪出施工作業(yè)區(qū)域線。人工持風(fēng)鎬對(duì)作業(yè)區(qū)域內(nèi)二襯混凝土進(jìn)行鑿除，由一點(diǎn)擴(kuò)大到面進(jìn)行逐層剝離，再根據(jù)測(cè)量放樣對(duì)欠挖圍巖進(jìn)行人工鑿除，鑿除過程中注意對(duì)鋼筋及鋼架的保護(hù)。

為保證后期防水板的恢復(fù)，二襯混凝土鑿除范圍邊界要比圍巖欠挖地段邊界大20 cm，邊界處混凝土貼近防水板20 cm范圍內(nèi)的混凝土由人工持鋼釬進(jìn)行鑿除，防止邊緣防水板被破壞以致不能利用防水板的焊接修復(fù)。在鑿出的空腔內(nèi)按原設(shè)計(jì)要求打設(shè)錨桿、掛網(wǎng)噴混，施作初支至設(shè)計(jì)限界。

欠挖圍巖處理及初期支護(hù)修補(bǔ)完成后對(duì)防水板進(jìn)行修補(bǔ)，對(duì)要修補(bǔ)的區(qū)域確認(rèn)后進(jìn)行防水板剪裁，掛設(shè)土工布及防水板，并進(jìn)行防水板的焊接修復(fù)，保證質(zhì)量要求。

分別在距離隧道內(nèi)輪廓線30 cm、10 cm處的二次襯砌空腔內(nèi)，沿空腔四周植入間距15 cm的φ16短鋼筋，距離隧道內(nèi)輪廓線30 cm處掛φ16間距15 cm×15 cm的第一層鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)縱環(huán)向與已有襯砌混凝土所植鋼筋搭接焊接牢固，鋼筋焊接前鋪設(shè)無紡?fù)凉げ甲鳛榫彌_防止焊機(jī)對(duì)防水板造成損害，鋼筋焊接完成后取出無紡?fù)凉げ迹煌瓿傻谝粚愉摻罹W(wǎng)焊接固定后，在距離隧道內(nèi)輪廓線10 cm處布設(shè)φ16間距15cm×15cm的第二層鋼筋網(wǎng)，并與植入鋼筋焊接牢固，焊接長(zhǎng)度不小于24 cm。

鋼筋網(wǎng)全部組裝完成后，安裝混凝土泵送管、注漿管及排氣管，封閉作業(yè)窗后用地泵灌注C40拌制混凝土，待強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行二次襯砌后剩余空腔的回填注漿處理，回填注漿材料采用無收縮灌漿材料，施工方法參照整治的注漿方案。

各層鋼筋網(wǎng)均采用φ16的螺紋鋼筋組合而成，網(wǎng)格間距15cm×15cm；植入鋼筋的深度不小于20cm，植筋膠采用A級(jí)錨固膠錨固；最后用軟鋼絲刷配合高壓水槍清理打磨后的混凝土表面。