鐵路隧道施工技術常見缺陷及改進措施分析

蒲俊吉

（中鐵十一局集團第五工程有限公司，重慶 400037）

1 鐵路隧道的施工特點

鐵路隧道工程的施工環(huán)境頗為復雜，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)格的機械設備，加之隧道內(nèi)部空氣不暢以及光線的不足，使得工程項目的整體施工難度較大。鐵路隧道工程施工通常需要多個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)模的進料、出渣運輸?shù)然顒樱涫┕るy度非常大，機械設備的應用優(yōu)勢難以得到有效發(fā)揮，施工技術難以高效落實到位，不利于工程建設工作的順利開展。對此，工程施工方案的確定必須立足于實際情況，采用合適的施工技術，增強各道工序間的銜接，構成一條富有秩序性的施工流線，以便高效推進施工進程。

2 鐵路隧道施工中的缺陷

2.1 襯砌欠厚及個別部位存在脫空和不密實現(xiàn)象

（1）爆破設計不合理，未正確判斷圍巖的巖性、巖石的結構等，遇軟弱圍巖或完整性不足的地段時未及時調(diào)整爆破參數(shù)，造成隧道開挖輪廓凹凸不平、有棱角。

（2）初期支護不規(guī)范，噴射混凝土前未進行測量復核，處理掉欠挖部位，噴混凝土時未將凹凸面噴平，初支平整度未達到規(guī)范要求。

（3）防水板鋪設時未固定牢固并預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，未嚴格按照要求進行振搗；發(fā)生堵管或混凝土澆筑到拱頂位置時，未及時調(diào)整混凝土的坍落度，導致部位位置混凝土不密實和背后脫空。

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

（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，混凝土自重下沉以及混凝土的收縮徐變，導致空隙。

（8）采用輸送泵輸送混凝土時，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 施工縫錯臺和破損

（1）隧道曲線小，襯砌臺車與上一版二襯搭接部位未密貼。

（2）襯砌臺車測量定位存在誤差，混凝土澆筑前未再次校核。

（3）模板臺車未加固牢靠，在澆筑混凝土過程中導致模板移位。

施工縫破損的原因：施工縫部位鋼筋設置不規(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，導致施工縫位置混凝土不密實；施工縫處理過程中人為破壞。

2.3 襯砌結構出現(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)場實際情況，調(diào)整混凝土施工配合比，在混凝土運輸及泵送過程中隨意加水，混凝土澆筑時不振搗或漏振，導致混凝土均質(zhì)性差。

3 鐵路隧道施工常見缺陷的改進措施

3.1 加強超欠挖控制

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

3.2 初期支護表面不平整地段改進

對于初期支護表面不平整的地段，采取噴射混凝土補噴平整，必要時打設錨桿并掛網(wǎng)噴混凝土。使其巖石個別突出部分（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提供良好作業(yè)基礎，減少因凹凸不平導致襯砌背后脫空現(xiàn)象。

3.3 二襯混凝土澆筑到拱頂位置時改進

在二襯混凝土澆筑到拱頂位置時，及時調(diào)整混凝土的坍落度，采用液位繼電法，襯砌模板臺車拱頂設置5組液位繼電器防空洞裝置，拱部均勻布置，導線通過縱向注漿管線路從二襯臺車端頭拱部引出后與固定線路連接。當襯砌混凝土澆筑至拱頂最高點A和B時，混凝土為帶水導電材料，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，常開觸點閉合，聲光報警器開啟提醒作業(yè)人員，與拱頂設置觀察孔相結合的方式輔助作業(yè)人員判定混凝土澆筑結束時機，使拱頂完全被混凝土充填密實。

3.4 現(xiàn)場施工人員管理

采用有效獎罰措施提高施工作業(yè)人員及現(xiàn)場管理人員的責任心、質(zhì)量意識，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)場管理人員一定獎勵，反之則給予一定的處罰，從經(jīng)濟方面提高作業(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）對于部分欠厚和強度不足的缺陷，應根據(jù)欠厚程度，分級驗證，在保證隧道實體質(zhì)量滿足結構性、功能性要求的情況下，盡量避免襯砌大拆大換。

（2）背后脫空或不密實地段，若二襯欠厚或強度不足，按照二襯欠厚或強度不足拆除處理。其中拱部脫空需要拆除，采取拱部144° 范圍拆除舊混凝土。重筑設計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，重筑設計厚度的混凝土；若二襯欠厚或強度滿足設計要求或不需要拆除的，對脫空、空洞、不密實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）針對混凝土不密實整治，施工前應進一步根據(jù)物探及鉆孔驗證結果確定不密實范圍，對二襯欠厚及強度不足達到拆除條件的按拱部、邊墻或拱墻拆除處理。

（4）針對施工冷縫缺陷處理，根據(jù)混凝土結構以及冷縫數(shù)量綜合判斷處理，若襯砌拱部有一條施工冷縫的，對鋼筋混凝土施工冷縫按非結構性裂縫整治。對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，按非結構裂縫整治，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）施工縫處應進行表觀和無損檢測，根據(jù)不同情況采取處理措施。當存在錯臺，但無尖凸異型、裂縫或影響凈空的情況，并且二襯厚度及強度滿足設計要求不拆除的，可不做處理，僅必要時打磨鈍化凸角。當二襯厚度及強度滿足設計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臺情況時，對錯臺、尖凸異型及存在裂縫部分以砂輪打磨平整、圓順[3]。

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

（7）對襯砌裂縫的處理，根據(jù)檢測結果判斷裂縫屬于結構性裂縫還是非結構性裂縫，若是結構性裂縫破壞了襯砌的整體性，對隧道及運營安全構成危害，原則上應采取拆除襯砌重建的方式處理。若是非結構性裂縫，應根據(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，不僅要進行超前地質(zhì)預報，隨時對實時數(shù)據(jù)展開全方位分析，以確保圍巖支護保持穩(wěn)定狀態(tài)，根據(jù)具體數(shù)據(jù)對施工技術進行一定調(diào)整。工程牽涉大量數(shù)據(jù)，必須對各種應力數(shù)據(jù)以及變量進行及時量度，積極利用各類測量器具，對在施工中能夠使用到的鋼架、錨桿等進行分析，并對支護效果進行評價，如果不在控制范疇中，需要調(diào)整。利用變形量對設備的穩(wěn)定度進行監(jiān)控，具體監(jiān)控數(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 結語

綜上所述，鐵路隧道工程的施工環(huán)境復雜、施工難度較大，襯砌背后脫空以及襯砌不密實、施工縫破損及錯臺等缺陷，影響襯砌結構的正常使用，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)量缺陷以及相應的改進措施，希望可以進一步推進我國相關施工工藝發(fā)展。