高速鐵路隧道二次襯砌缺陷整治施工技術(shù)研究

李誠(chéng)

摘要：常規(guī)的高速鐵路隧道二次襯砌缺陷整治施工技術(shù)，主要采用整體襯砌法填充襯砌頂板，受混凝土澆筑脫空作用影響，二次襯砌混凝土屈服應(yīng)力偏低，為解決這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種全新的高速鐵路隧道二次襯砌缺陷整治施工技術(shù)。采用仰拱法，安裝二次襯砌拱頂排水板，選取分離式膠條預(yù)埋二次襯砌環(huán)向施工縫，從而實(shí)現(xiàn)二次襯砌缺陷整治施工。實(shí)例分析結(jié)果表明：本文設(shè)計(jì)的高速鐵路隧道二次襯砌缺陷整治施工技術(shù)施工效果較好，混凝土屈服應(yīng)力滿(mǎn)足施工允許需求，不易發(fā)生形變，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：高速鐵路隧道；二次襯砌；缺陷；整治；施工；技術(shù)

0? ?引言

近年來(lái)，隨著國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐的加快，我國(guó)的高速鐵路里程不斷增大，相關(guān)的隧道工程數(shù)量也越來(lái)越多[1]。截至2022年底，我國(guó)建成的高速鐵路里程量已經(jīng)突破了15萬(wàn)km，其中包括各種各樣的長(zhǎng)短隧道[2]。

受我國(guó)復(fù)雜的地形影響，大部分隧道都需穿過(guò)丘陵或山地，建設(shè)難度及建設(shè)危險(xiǎn)性均較高[3-4]。相關(guān)研究表明，目前我國(guó)部分高速鐵路隧道的運(yùn)營(yíng)效果較差，存在不同類(lèi)型損壞[5]，包括隧道滲水，隧道砌體開(kāi)裂等，嚴(yán)重影響高速鐵路的正常使用。高速鐵路隧道損壞、滲漏不僅會(huì)侵襲原有的隧道混凝土結(jié)構(gòu)，還會(huì)受外界氣溫變化影響[6]產(chǎn)生嚴(yán)重的融凍破壞，導(dǎo)致高速鐵路隧道失穩(wěn)，威脅車(chē)輛的運(yùn)行安全。

二次襯砌作為一種復(fù)合式隧道施工技術(shù)，可以在隧道施工初期進(jìn)行支護(hù)[7]，形成復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，達(dá)到隧道加固、排水的目的。二次襯砌使用的混凝土具有良好的防水性，能提高隧道表面的壓力，形成穩(wěn)固的隧道防水線(xiàn)。

常規(guī)的隧道二次襯砌缺陷整治施工技術(shù)主要采用整體襯砌法填充襯砌頂板[8]，受混凝土澆筑脫空作用影響，襯砌屈服應(yīng)力過(guò)低，長(zhǎng)時(shí)間使用很容易出現(xiàn)隧道破裂、砌體老化問(wèn)題。為了提高二次襯砌效果，本文設(shè)計(jì)了一種全新的高速鐵路隧道二次襯砌缺陷整治施工技術(shù)。

1? ?隧道二次襯砌缺陷整治技術(shù)設(shè)計(jì)

1.1? ?安裝二次襯砌拱頂排水板

為了解決二次襯砌后出現(xiàn)的排水板開(kāi)裂問(wèn)題，本文利用仰拱澆筑技術(shù)安裝二次襯砌拱頂排水板。

在排水板安裝前，需要預(yù)先調(diào)整混凝土配比。預(yù)留排水板安裝位置，使用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行澆筑探測(cè)，確保片石不與仰拱接觸。待上述步驟完成后，即可打通泌水管道[9]。

本文設(shè)計(jì)的二次襯砌缺陷整治施工技術(shù)，采用拱頂塑板施工工藝，在隧道的橫向斷裂處和縱向斷裂處均設(shè)置了塑料排水板。為了提高排水板的排水穩(wěn)定性，使用無(wú)紡布對(duì)塑料排水板進(jìn)行包裹。由隧道的中線(xiàn)、左右位置同時(shí)進(jìn)行澆筑襯砌，直至排水板符合二次襯砌施工要求。在實(shí)際安裝過(guò)程中，還需要設(shè)置混凝土沖頂飽滿(mǎn)標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整排水板端頭的滴水間隔。排水板的安裝示意圖如圖1所示。

1.2? ?預(yù)埋二次襯砌環(huán)向施工縫

二次襯砌過(guò)程中，若施工縫過(guò)大，很容易導(dǎo)致隧道斷面開(kāi)裂，降低二次襯砌的混凝土應(yīng)力，因此本文設(shè)計(jì)的施工技術(shù)采用預(yù)埋膠條法。

先在襯砌臺(tái)車(chē)前端粘貼與施工縫槽一半寬相等的膠條，與預(yù)先粘貼的膠條合并，再進(jìn)行拆模，使其形成完整的施工縫槽。施工示意圖如圖2所示。

由圖2可知，使用上述的二次襯砌環(huán)向施工技術(shù)預(yù)埋后，無(wú)須進(jìn)行人工切割即可進(jìn)行固定，能最大程度上降低二次襯砌施工縫處理難度，降低二次襯砌施工可能出現(xiàn)的安全問(wèn)題。

2? ?實(shí)例應(yīng)用分析

2.1? ?工程概況

本文選取某高速鐵路某隧道施工段進(jìn)行實(shí)例分析，該施工段長(zhǎng)度為3.55km，共包含3個(gè)不同類(lèi)型的鐵路隧道，即分離式隧道、雙連拱隧道、小凈距隧道。本文選取已經(jīng)出現(xiàn)偏壓?jiǎn)栴}雙連拱隧道進(jìn)行施工效果分析。該雙連拱隧道的長(zhǎng)度為271.42m，埋深為4.5～46m。

研究區(qū)域?qū)儆谇鹆甑孛玻嬖诿黠@的南北丘陵脊線(xiàn)，且存在嚴(yán)重的風(fēng)化層，巖質(zhì)堅(jiān)硬。根據(jù)研究區(qū)域的地表狀況，可以將其地表圍巖劃分成若干個(gè)級(jí)別，包括為V級(jí)、IV級(jí)等。雙拱隧道圍巖的強(qiáng)度較低，易受滲水作用影響導(dǎo)致隧道坍塌。

根據(jù)研究區(qū)域概況，設(shè)置如表1所示的支護(hù)參數(shù)。研究區(qū)域采用中空注漿法設(shè)置錨桿，并設(shè)置了復(fù)合式中隔墻。雙連拱隧道穿越淺埋區(qū)域，極易出現(xiàn)塌方。研究區(qū)域的部分立面如圖3所示。

2.2? ?襯砌斷面施工效果分析

根據(jù)選取的研究區(qū)域概況可知，可以采用本文設(shè)計(jì)的高速鐵路隧道二次襯砌缺陷整治施工技術(shù)，對(duì)不同的隧道斷面進(jìn)行二次襯砌施工。隨機(jī)檢查隧道主要襯砌斷面，其施工效果如圖4所示。

由圖4可知，使用本文設(shè)計(jì)的高速鐵路隧道二次襯砌整治施工技術(shù)施工后，隧道的前一板二次襯砌與后一板二次襯砌連接緊密，施工層與施工縫槽在兩者的中心位置，滿(mǎn)足施工的平整均衡要求。除此之外，施工斷面無(wú)分散的混凝土裂縫及疏松塊，形成了V型梯形槽，槽寬與槽深滿(mǎn)足二次襯砌要求，槽內(nèi)線(xiàn)順直，未出現(xiàn)明顯的凹凸區(qū)域。上述施工效果圖證明，本文設(shè)計(jì)的高速鐵路隧道二次襯砌缺陷整治施工技術(shù)施工效果較好。

2.3? ?隧道斷面混凝土屈服應(yīng)力對(duì)比

為了進(jìn)一步獲取高速鐵路隧道的二次襯砌數(shù)據(jù)，分析整治施工的有效性，本文選取BSIL-ST4-150型混凝土應(yīng)變計(jì)，監(jiān)測(cè)各個(gè)襯砌斷面的混凝土屈服應(yīng)力。

BSIL-ST4-150型混凝土應(yīng)變計(jì)主要由鋼弦、線(xiàn)圈、支座等組成，其根據(jù)安裝支座產(chǎn)生的位移傳遞鋼弦受力，再根據(jù)鋼弦的受力變化狀態(tài)，檢測(cè)感應(yīng)到的線(xiàn)圈信號(hào)頻率，換算得到準(zhǔn)確的混凝土屈服應(yīng)力。該混凝土應(yīng)變計(jì)的性能良好，可靠性較高，其主要參數(shù)如表2所示。由表2可知，BSIL-ST4-150型混凝土應(yīng)變計(jì)的性能良好，可以反映微小的混凝土屈服應(yīng)力變化。該混凝土應(yīng)變計(jì)的檢測(cè)誤差較低，滿(mǎn)足施工效果分析需求。

使用BSIL-ST4-150型混凝土應(yīng)變計(jì)，檢測(cè)不同隧道斷面的混凝土屈服應(yīng)力，并將其與施工允許的混凝土屈服應(yīng)力對(duì)比。隧道斷面混凝土屈服應(yīng)力對(duì)比如表3所示。

由表3可知，使用本文設(shè)計(jì)的高速鐵路隧道二次襯砌缺陷整治施工技術(shù)施工后，不同隧道斷面的混凝土屈服應(yīng)力，均在施工最高允許的混凝土屈服力范圍內(nèi)，證明本文設(shè)計(jì)的高速鐵路隧道二次襯砌缺陷整治施工技術(shù)施工效果良好，不易出現(xiàn)隧道斷裂風(fēng)險(xiǎn)，可靠性較高，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

3? ?結(jié)束語(yǔ)

二次襯砌作為一種復(fù)合式隧道施工技術(shù)，可以在隧道施工初期進(jìn)行支護(hù)，形成復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，達(dá)到隧道加固、排水的目的。二次襯砌可以有效降低隧道滲漏、開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)，提高隧道的可靠性，基于此，本文設(shè)計(jì)了一種新型高速鐵路隧道二次襯砌缺陷整治施工技術(shù)。研究結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的高速鐵路隧道二次襯砌缺陷整治施工技術(shù)施工效果良好，不易出現(xiàn)隧道斷裂風(fēng)險(xiǎn)，可靠性較高，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

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