鐵路隧道二次襯砌缺陷處理施工技術

朱海濤

摘 要：從隧道二次襯砌的混凝土裂縫、滲漏水、欠厚等缺陷的成因進行系統分析，從而制定切實有效的缺陷處理措施，并且在相關工程中得到了驗證，取得了良好缺陷整治效果，為隧道后期安全、穩定的運營打下堅實的基礎，也可為相關工程施工提供一定的借鑒。

關鍵詞：隧道；缺陷；處理

中圖分類號：TU761? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2024）02-0028-03

0引言

由于早期建成的隧道受設計標準和建設水平的限制，部分隧道建設周期短、工程質量不足，同時隧道因受施工等各種因素的影響，隧道襯砌厚度變異性大，造成隧道結構安全儲備能力降低，影響隧道的使用安全和耐久性，導致隧道營運過程出現了襯砌裂損、變形、滲漏水和混凝土剝落等諸多缺陷[1，2]。

采取切實有效的技術手段對隧道缺陷進行整治，對隧道運營安全至關重要。本文通過南方某鐵路隧道具體的工程實例，通過試驗及實際應用總結了隧道缺陷整治的相關技術措施，從而為相關隧道工程治理提供一定的借鑒。

1 隧道缺陷種類及產生的原因分析

1.1 襯砌混凝土裂縫

可能有以下4種原因：①混凝土配合比控制不嚴、水灰比過大、外加劑種類選擇不當等。②二次襯砌混凝土養護不到位，在水泥水化過程中，在混凝土內部和表面形成溫度差而產生的溫度裂縫[3]。③隧道初期支護變形未穩定就進行二次襯砌施工，以及二次襯砌模板拆模過早，在外力及混凝土自重作用下的產生的變形裂縫。④施工過程中因突發情況，造成混凝土中斷，導致兩次澆筑混凝土連接處產生施工冷縫[4]。

1.2 襯砌背后脫空

可能有以下4點原因：①光面爆破參數選擇不當，超欠挖嚴重。②初期支護表面不平整。③混凝土收縮等原因[3]，導致二次襯砌混凝土泵送不密實。④二次襯砌混凝土水灰比控制不當，使混凝土本身產生較大收縮。

1.3 襯砌滲漏水

可能有以下2點原因：①沉降縫、施工縫混凝土振搗不密實。②防水板搭接焊接質量不合格，或出現焊漏、焊穿現象，未及時進行修補而失去防護效果產生的滲漏[3]。

1.4 襯砌欠厚

可能有以下3點原因：①預留沉降量不足[5]。②防水板松鋪系數不當。③開挖尺寸控制不當等。

2 隧道缺陷整治處理措施

2.1 缺陷整治原則

若同一部位或同一板襯砌存在多種類型的缺陷，應根據實際缺陷情況采用最有效的處理手段。對于存在的缺陷，需要進行結構強化和加固。在整治過程中，必須確保防水系統得到妥善的修復和補充，以保證其能夠發揮出真正有效的防水功能。

隧道缺陷整治前，應對缺陷的形成原因進行認真分析判斷，只有確認結構安全沒有受到根本影響，或缺陷不是由于地層應力超過結構承受能力造成的，方可進行缺陷整治，否則應會同設計單位進行結構評估，采取相應的技術處理。

2.2 隧道缺陷整治措施

2.2.1 襯砌混凝土裂縫

2.2.1.1 缺陷整治措施

把裂縫四周各5 cm寬范圍內襯砌表面沖洗干凈，并清除松散的混凝土。在裂縫兩側涂快干型封縫膠兩至三道。在距裂縫250 mm的兩側鉆注漿孔，間隔500 mm，斜向穿過裂紋，保持其垂直深度在設計襯砌厚度的1/3～1/2范圍內，且孔的直徑應小于20 mm。注漿口的傾斜角應保持在45°左右。

采用環氧樹脂作為灌漿材料，注漿結束后封堵孔口，等待環氧樹脂的硬度滿足預定的標準之后，再使用砂輪機將灌漿口移除。注漿結束后，在裂縫兩側的20～30 cm區域內，對二次襯砌表面進行兩次水泥基結晶型防水涂料的涂刷，涂刷厚度應控制在2.0 mm左右。裂縫處理斷面圖如圖1所示。

2.2.1.2 注意事項

本處理措施適用于鋼筋混凝土襯砌或素混凝土襯砌邊墻部位，當裂縫位于素混凝土襯砌拱部時應采取換拱措施處理。注漿應從下到上的順序進行，并根據實際情況調整注漿孔間距、注漿壓力和注漿量等參數。注漿過程中應嚴控漿液配比，加強漿液拌合質量，切實提升注漿漿體與隧道二次襯砌的整體穩定性，從根本上解決襯砌裂縫病害[3]。

2.2.2 襯砌背后脫空

2.2.2.1 缺陷整治措施

對襯砌背后脫空一般采用注漿處理措施，注漿孔孔徑φ42 mm，注漿孔間距為1.0 m×1.0 m，采用梅花型交錯布置。

當襯砌背后空洞體積小于等于1.5 m3時，注漿材料采用水泥砂漿，砂漿標號不低于M20。當襯砌背后空洞體積大于1.5 m3時，注漿材料采用C35細石混凝土。注漿前應對地下水質取樣檢測，視情況摻入適量的防腐劑，以提高注漿材料的防腐性能。

對于素混凝土的襯砌區域，應將其限定在0.4 MPa之下。對于鋼筋混凝土的襯砌區域，其壓力應保持在0.8 MPa以下。

當注漿壓力達到設計終壓并穩定5 min以上，且注漿量明顯減少方可結束注漿。在注漿完成后，在注漿孔的位置襯砌表面鑿出一個長×寬為100 mm×100 mm、深80 mm、底部長×寬為130 mm×130 mm的楔形孔[6]，并將φ32的加強鋼筋焊接于注漿鋼管上，采用不小于M30的膨脹水泥砂漿封堵注漿孔，砂漿應高出襯砌表面1～2 cm。待水泥砂漿達到強度后，再用砂輪機打磨平整。

2.2.2.2 注意事項

注漿過程中，相鄰注漿孔應設置閥門等封堵手段，并與注漿孔孔口管可靠連接，以免在注漿過程中出現跑漿現象。在施工前，應進行注漿試驗，并根據試驗結果調整注漿參數。襯砌背后注漿順序為縱向應自下坡向上坡方向，環向先邊墻，再拱頂。注漿過程中，應密切注意注漿壓力變化情況，如出現注漿壓力突然上升或下降，應立即停止注漿，查明原因后方可繼續注漿，以確保原有襯砌結構安全。

2.2.3 襯砌滲漏水

2.2.3.1 缺陷整治措施

注漿管采用電鉆或風槍鉆孔后安裝，鉆孔直徑不大于2 cm。鉆孔深度限定在設計襯砌厚度的1/3～1/2范圍內，最佳的范圍是8～10 cm。

點漏處理：注漿管應布置在出水點；安裝注漿管時，應清理鉆孔孔壁并進行沖洗；注漿管外側涂刷環氧樹脂進行安裝，以使注漿管安裝牢固；注漿管應緊抵出水點[7]。

面漏處理：清除面漏區域內的2～3cm表面混凝土，找出主要的漏水點，并進行鉆孔；然后在漏水面上均勻地布置注漿孔，間距控制在20～30 cm。

裂縫滲漏：將注漿孔錯落地布置在裂縫兩側，單側間隔500 mm左右，鉆孔角度約為45°，并斜穿過裂縫。應將注漿管的外露長度設定為8～10 cm，以便于與注漿設備的連接。

注漿采用環氧樹脂，漿液配制應根據隧道滲漏水情況進行試配，注漿壓力控制在0.3～0.4 MPa。

注漿結束的準則為當吸漿量顯著降低，或者接近設計的注漿量時，注漿壓力保持穩定且滿足設計要求，再繼續壓注3～5 min就可以中止注漿。注漿過程中應隨時觀察壓力變化，當壓力突然增高應立刻停止注漿。壓力急劇下降時，應暫停該孔注漿，調整漿液的凝結時間及漿液濃度后繼續注漿。

在完成注漿之后，將注漿孔封閉，待漿液完全凝固并達到強度后，切除外露的部分，并用封縫材料將孔口修平并打磨光滑，在滲水點兩側各20～30 cm范圍內的二次襯砌表面刷涂兩遍環氧樹脂防水層，刷涂厚度控制在2.0 mm左右。

2.2.3.2 注意事項

需保證注漿管路有足夠的強度且在注漿結束后立即拆除清洗。注漿時，操作人員必須穿戴必要的安全防護用品。應根據漏水量、水流速度以及混凝土裂縫的大小等因素來調整漿液的凝固時間。

為確保環氧樹脂和原始混凝土的緊密結合，在涂抹環氧樹脂之前，需要先在粘接表面上涂一層環氧基液，然后再進行環氧樹脂的涂抹。環氧樹脂的涂抹應該分兩次進行，每一層的厚度控制在5 mm，而整體的厚度不要超過10 mm。施工時，按先引水、處理漏水縫，再進行注漿的順序施工。

2.2.4 二次襯砌換襯處理

當隧道缺陷類型為欠厚或防水板切割襯砌混凝土等情況，并影響襯砌結構安全時需進行換襯處理。

2.2.4.1 缺陷整治措施

二次襯砌缺陷位于拱部的，無論環向長度多長，均需將拱部二次襯砌全部拆除進行換襯。當二次襯砌缺陷位于的邊墻時，只需拆除缺陷部分即可，拆除縱向為缺陷處向外延伸至少1 m。若鑿除邊緣距離環向施工縫小于1 m時，應加長拆除長度至施工縫處。

鑿除、切割二次襯砌時，其邊緣應修整平順，并形成內寬外窄的倒梯形，梯形與原襯砌表面交度宜為60°。切口表面應進行鑿毛形成粗糙面后清理干凈，涂刷水泥基滲透結晶型防水涂料，并安裝止水條，以利于混凝土接茬及接縫的防水。

無論是拱部還是邊墻進行換襯處理，均應按設計要求配置二次襯砌鋼筋，以加強襯砌結構的整體穩定性。

鑿除、切割后需要重新植入鋼筋時，鋼筋植入深度按30 cm、50 cm交替布置，植筋采用化學錨固劑進行錨固，且鋼筋抗拉力應達到鋼筋抗拉強度的85%以上。

拱部拆除換襯采用專用二次襯砌臺車施工，邊墻處以及運營線施工宜采用組合鋼模板或大塊鋼模板。

采用微膨脹混凝土，其標號不得低于該段原設計二次襯砌混凝土標號，并振搗密實。

2.2.4.2 注意事項

在施工過程中，必須嚴格控制隧道的防排水系統的施工質量。一次澆筑的混凝土不得跨越原施工縫，以免因錯縫產生襯砌裂縫。混凝土拆模后應對接縫表面進行打磨處理。

3 結束語

在襯砌缺陷整治前，應采用地質雷達、敲擊等手段對缺陷范圍進行探查，以確定缺陷處理范圍。

在處理缺陷時，使用注漿方法時，根據注漿記錄來評估注漿的效果。必要時進行補注漿，以保證襯砌背后的空洞得到充分填充。

當隧道二次襯砌滲水量較大，采用注漿止水難以達到預期效果時，此時應認真分析研判，必要時進行換拱處理，以免留下隱患。

在運營線上進行隧道的缺陷修時，必須強化與鐵路部門的交流，確定天窗點時間。在每天的施工結束之后，必須對機器設備、工具和材料進行核對，絕對不能遺漏任何一項，這樣才能避免對鐵路的運營造成威脅[8]。

在隧道施工過程中，應加強隧道二次襯砌質量的控制，盡可能避免隧道出現質量缺陷，確保后期隧道運營安全。

參考文獻

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[8] 邵東華.高速鐵路營業線隧道襯砌缺陷整治技術研究[J].鐵道建筑技術，2019（z1）：113-117.