高速鐵路隧道二襯拱頂施工質量問題及預控措施

申雪松

（中鐵三局集團有限公司貴南項目部，貴州 黔南 558000）

1 隧道二襯拱頂混凝土分層掉塊質量問題及預控措施

因拱頂混凝土澆筑過程不連續，內外層（上下）分別以薄殼形式存在，表現為拱頂混凝土有明顯的“扇形”圖案或“三角”圖案，在列車氣動荷載的反復作用下，表層混凝土易形成掉塊風險。預控措施如下：

（1）嚴格控制混凝土澆筑時間。加強管理人員現場調度，保證混凝土連續生產和供應，確保連續澆筑。宜將Vc級圍巖二襯混凝土（設計180m3）澆筑時間控制在11h內，Ⅲa級圍巖混凝土（設計131m3）控制在8h內，確保二襯混凝土內實外光。

（2）改變二襯混凝土澆筑數量的核對方式。杜絕拱頂混凝土澆筑傳統的停盤預估剩余量的做法，在混凝土澆筑前采用三維斷面測量儀對混凝土澆筑數量進行第一次測算；在混凝土澆筑至二襯臺車第四層窗口封窗時，再次復核拱頂混凝土量；拱頂142°范圍內澆筑必須采取罐車儲備制度，特別是在臺車模板頂部以上的混凝土（理論15～25m3）澆筑過程中，必須一次澆筑成型。

（3）完善二襯拱頂混凝土工裝配置標準。澆筑用混凝土地泵澆筑能力不小于25m3/h；臺車必須配置自動布料系統；勞力不少于6人，且建議泵管同時進行沖頂澆筑。

（4）建立二襯拱頂混凝土連續澆筑應急預案。為保證澆筑“堵管”問題得到及時解決，在二襯臺車頂部預備3節豎向泵管，在發生“堵管”問題時及時選用備用泵管更換施工。

（5）避免防水板對砼的“切割”。嚴格控制防水板縱橫向焊縫邊緣預留寬度，在熱熔焊接完成后，專人檢查焊縫預留寬度，預留寬度控制在5cm以下。

2 隧道二襯拱頂混凝土脫空質量問題及預控措施

在二襯臺車與隧道初支封閉的暗環境下，受混凝土澆筑不連續、填充澆筑不充分、過程監控不到位造成二襯混凝土與初支之間形成的空洞。預控措施如下：

（1）應用可視化視頻監控二襯混凝土澆筑過程。將隧道二襯混凝土澆筑的暗環境施工改造為“明”環境，即在二襯澆筑過程中選用紅外線錄像裝備進行過程監控和信息采集。

（2）改善混凝土沖頂填充澆筑環境。在澆筑過程中，由于澆筑先后順序、沖頂高低端泵管口位置選擇、連續澆筑等因素限制，因此可能在拱頂二襯澆筑區域形成封閉壓縮的空氣囊或水囊，制約混凝土填充澆筑的飽滿度。貴南項目在拱頂防水板上設置帶有土工布的塑料排水板進行拱頂氣壓、水壓釋放。

（3）利用觸電式報警裝置監控混凝土澆筑飽滿度。在二襯混凝土澆筑前，在已鋪設的防水板上安裝E21F17/18型號的“觸電式報警裝置”，該裝置每次混凝土澆筑前均進行有效性調試，裝置觸點共4處，混凝土澆筑高度達到設計要求后，該設備及時進行信息提示。

（4）開展技術攻關活動。在二襯拱頂混凝土泵接口處設計帶有加力轉盤的封孔裝置，避免混凝土澆筑結束后拆管過程中混凝土的外流，避免了泵管處因封堵不及時造成局部空洞。

3 隧道二襯拱頂混凝土開裂質量問題及預控措施

二襯混凝土施工完成后由于拆模時間不合理、養護不達標、成品保護不到位或初支穩定性不達標開始澆筑等素造成二襯混凝土表面龜裂或縱橫向裂紋。預控措施如下：

（1）規范不同時期段的拆模時間。按照驗標的要求，二襯混凝土強度達到10MPa后方可拆模。中心試驗室每月末在全線隧道制作同條件試件，按照強度發展情況，在每月1日發布項目部隧道建議拆模時長控制通告。

（2）完善專業養護工裝設備配置。在每臺臺車后端均配置養護檢測臺架，拆模后立即啟用養護臺架上的自動噴淋系統，按照澆筑完成后按照7d內6h/次，8～14d時8/次的標準進行混凝土養護。

（3）開展技術關公活動。在二襯臺車的前后端及下部均設計了軟搭接裝置，一是避免了二襯臺車在就位調整過程中對已澆筑二襯混凝土的擠壓“傷害”；二是避免了因二襯模板密封性差，形成二襯混凝土表面的“流沙”質量表觀問題。

（4）建立初支穩定性專業評估制度。項目部選用專業監控量測隊伍進行初支沉降、收斂專業測量，按照隧道圍巖地質素描、開挖巖體特征、開挖方法、水系發育、覆蓋層厚度等因素，建立專業數據分析制度，確保在初支穩定后進行二襯澆筑施工。

4 隧道二襯拱頂混凝土滲漏水質量問題及預控措施

二襯施工完成后，在其表面局部或施工縫附近出現漏水點，從而影響列車電力設備和信號設備的安全使用。預控措施如下：

（1）把好隧道初支“排水”防控第一道關。在初支施工前，對出水量較大位置選擇后噴射混凝土，對出水點或線安裝引流盲管；對初支施工完成后的出水點，增設專用排水盲管，所有排水盲管均連接到矮邊墻排水系統。

（2）把好隧道二襯背后防水板“堵水”防控第二道關。在施工防水層前，修補初支表面噴射混凝土凹凸面，切割鋼筋網及錨桿端頭；將緩沖層用熱熔墊圈按照拱頂間距50cm、拱墻80cm固定于初支面上；采用微波熱熔焊機將EVA防水板與熱熔墊圈連接，松鋪系數為10∶8，采用自動爬行熱焊機將防水板縱環向焊接，縱向搭接寬度至少15cm，兩道焊縫各寬1cm，焊縫間預留空氣道，環向采取下部防水板壓上部防水板，防水板搭接縫距施工縫、變形縫圍巖集中出水等薄弱環節錯開至少1m。

（3）把好隧道二襯施工縫及變形縫“堵水”防控第三道關。二次襯砌的變形縫、施工縫是隧道施工的薄弱環節，也是隧道工程防水的重點。縱環向中埋止水帶采用間距30cm的U型鋼筋卡具固定位置，滿足止水帶距離隧道襯砌內側20cm、外露高度17.5cm的要求。遇水膨脹止水條距離防水板10cm，采用鋼筋套或扁鋼固定安裝，居中位于施工縫及變形縫間；中埋止水帶在環向襯砌范圍一次下料到位，清刷干凈止水帶粘接處后用熱硫化連接止水帶，搭接長度至少為10cm（采用冷接法粘接時，搭接長度至少為20cm），焊縫寬至少為5cm；施工縫及變形縫處新舊混凝土結合面采用Ⅰ型界面劑處理后，再施工新混凝土。

（4）把好隧道矮邊墻“排水”防控第四道關。采用Φ80縱向打孔波紋管（外裹無紡布）隧道左右兩側拉通設置，管上部布置無沙混凝土塊，直接彎入邊墻側溝，縱向管按低于矮邊墻42cm的位置設置，且預留的管口高于側溝底20cm。盲管位置準確合理，盲管安設的坡度與線路坡度一致。可溶巖段及地下水發育段落，在拱墻環向每間距2m增設直徑5cm的排水盲管。

（5）做好巖溶地段“引水”預控。在隧道開挖過程中，發現開挖斷面周邊有明顯的溶槽或溶溝，在隧道二襯施工過程中進行引流水管道的預埋，避免后期由于地質變化隧道二襯承受承壓水。

5 隧道二襯拱頂混凝土結構性質量問題及預控措施

因拱頂鋼筋定位質量、鋼筋與混凝土的整體受力狀況、混凝土強度等質量問題引起的結構性質量問題預控措施如下：

（1）提高拱頂二襯鋼筋安裝質量和成品保護意識。一是鋼筋綁扎按照先定輪廓鋼筋后全面綁扎的原則組織施工，同時通過安裝保護層墊塊，確保鋼筋定位準確；二是為保證內外層鋼筋的整體受力，內外層架立鋼筋必須嚴格按照設計圖數量設計；三是對只設置護面鋼筋的二襯地段，二襯護面鋼筋選用整體鋼筋綁扎，杜絕選用網片安裝工藝；四是在二襯臺車涂刷脫模劑的過程中，做好鋼筋防污染工作。

（2）加強混凝土振搗工藝控制。在二襯臺車內側安裝ZW-10的高頻附著式振搗器，每個澆筑孔窗口分3次進行，每次澆筑后啟動澆筑孔附近的附著式振搗器8 ～ 10s。

（3）堅守專業人員值守制度。在混凝土澆筑過程中，試驗人員和技術人員全程值班，杜絕混凝土私自加水澆筑和長時間停盤施工。

（4）混凝土沖頂過程中，受隧道預埋槽道等構件的影響，混凝土的未能按照設想的由高向低的途徑流動，而是按照拱頂向兩側、邊墻、臺車端頭、向上的順序流動。因此，需要強化拱頂端頭模板的支護，并研究設計具有更好流動性的混凝土配合比。

（5）在西南山區大坡度隧道拱頂混凝土澆筑過程中，選取由底位向高位進行澆筑的工藝，壓縮混凝土澆筑過程中混凝土流動時間，避免造成混凝土自身質量和表觀質量問題。

（6）嚴格控制砼運輸時間。原則上運輸時間控制在40min；對于長大隧道、臨時道路條件較差的隧道，建議增加緩凝劑。

6 隧道二襯拱頂施工縫兩側混凝土質量問題及預控措施

混凝土受模板支撐體系約束、澆筑窗口及施工縫保護措施限制，容易造成該處混凝土不密實或強度不達標。其預控措施如下：

（1）增設二襯臺車澆筑窗口。在二襯臺車上適度增加混凝土澆筑窗口，二襯帶車單側澆筑窗口原則上不少于16個，且呈梅花形布置，確保混凝土澆筑到位。

（2）加強二襯混凝土的振搗質量。除了在二襯臺車上布置不少于24臺的高頻振搗器，還要在二襯臺車前端增加插入式振搗器工作窗口進行補強振搗。

（3）開展技術創新管理工作。在臺車兩端設置弧形“V”型縫，貴南項目二襯鋼筋按照12m/單元進行獨立設計。傳統施工縫為直角形“V”型縫，考慮西南地區的混凝土選用機制砂進行配合比設計，混凝土的流動性有一定的限制，故本項目設計了弧形“V”型縫作業標準。該工藝的推廣不僅解決了“V”型縫處的混凝土質量，而且提升了二襯混凝土的表觀質量。

7 結束語

隧道二襯混凝土作為特殊工況下施工的承力結構物，無論從其自身受力角度講，還是從其在列車運營中的安全地位講，都有著至關重要的作用。科技推進無極限，質量管理無盡頭，施工單位為業主提供合格產品是質量過程管理的基本要求，中鐵三局管理團隊將持續推進技術攻關活動，緊密結合社會科技行業發展水平，以交通強國、鐵路先行為己任，認真總結、分析隧道二襯施工得失，系統提升隧道二襯施工質量，為新時代的中國高鐵奏響最美、最強音。