彭 勛

（中國鐵路南寧局集團(tuán)有限公司 工電檢測所，高級工程師，廣西 南寧 530029）

1 引言

近年以來，全路高鐵因隧道襯砌結(jié)構(gòu)掉塊導(dǎo)致險情的情況時有發(fā)生，對運營安全和運輸秩序造成較大干擾。為此，在新線建設(shè)階段，通過對隧道襯砌結(jié)構(gòu)缺陷的成因分析和風(fēng)險研判，采取有效的預(yù)防性整治措施，防范于未然，是確保運營后高鐵安全的重要環(huán)節(jié)。

2 主要缺陷及成因

在新建高速鐵路提前介入過程中，工務(wù)部門通過人工敲擊、第三方檢測數(shù)據(jù)分析等手段，發(fā)現(xiàn)隧道襯砌結(jié)構(gòu)缺陷問題比較突出。根據(jù)分析，在建設(shè)期間，襯砌開裂、強度不足、欠厚、滲漏水等是造成后期襯砌結(jié)構(gòu)掉塊的主要缺陷類型。

2.1 襯砌開裂

2.1.1 混凝土施工控制不良 由于二襯施工過程中，沉降、體系轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)性裂縫；混凝土施工振搗不規(guī)范，導(dǎo)致混凝土離析、蜂窩麻面等?；炷翝仓^快，沖擊鋼筋、防水板、止水帶位移，對臺車承受壓力造成影響，導(dǎo)致出現(xiàn)變形、位移；混凝土澆筑不連續(xù)，澆筑間隔時間過長導(dǎo)致前后混凝土連接處出現(xiàn)一道軟弱結(jié)合面，形成冷縫；混凝土灌筑施工中，防水板脫落、位移，侵入襯砌切割二襯混凝土。2.1.2 混凝土養(yǎng)護(hù)不到位 由于襯砌混凝土養(yǎng)護(hù)不到位造成混凝土干縮，水化熱控制不當(dāng)?shù)纫鸬幕炷帘砻娣墙Y(jié)構(gòu)性裂縫。

2.1.3 臺車清理、定位加固不到位 襯砌臺車表面污染未清理干凈，造成混凝土外觀質(zhì)量不足；襯砌臺車定位時，液壓調(diào)整過快，搭接部位對上版混凝土造成擠壓，施工縫、變形縫易受損；搭接不到位造成施工縫錯臺。

2.2 強度不足

2.2.1 原材料進(jìn)場檢驗控制不到位 砂、碎石中有機雜質(zhì)、粉塵含量高，碎石壓碎值超標(biāo)，碎石針片狀顆粒含量超標(biāo)；粗、細(xì)骨料級配不良；外加劑因存儲不當(dāng)造成質(zhì)量不合格。

2.2.2 混凝土拌合質(zhì)量控制不嚴(yán) 混凝土配合比是決定強度的重要因素，其中水灰比直接影響混凝土強度，其他如用水量、砂率、外加劑、骨灰比等也影響混凝土的各種性能；混凝土配合比選定不合理。

2.2.3 施工工藝不正確 攪拌不佳，時間過長或過短造成不均勻；澆筑時水泥漿漏失嚴(yán)重，造成混凝土離析；施工不連續(xù)，混凝土假凝、初凝，振搗時間不夠、振搗不實；養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，過早拆除臺車造成混凝土強度不足。

2.3 襯砌欠厚

2.3.1 初期支護(hù)變形過大 隧道施工技術(shù)管理人員對隧道地質(zhì)情況認(rèn)知不足，隧道預(yù)留變形量不足，初期支護(hù)變形過大，導(dǎo)致初期支護(hù)侵入隧道限界，未按設(shè)計斷面要求進(jìn)行換拱處理直接施工二襯，造成襯砌厚度不足。

2.3.2 隧道斷面欠挖 由于隧道所在區(qū)域地質(zhì)變化頻繁，經(jīng)常出現(xiàn)地質(zhì)突變的情況，按原設(shè)計要求進(jìn)行Ⅲ級圍巖的斷面施工時，因隧道地質(zhì)條件惡化需變更為Ⅳ級圍巖施工，現(xiàn)場施工人員為避免圍巖二次擾動而出現(xiàn)垮塌事故，未進(jìn)行斷面擴挖就架立鋼拱架，事后也沒有進(jìn)行換拱而直接施工二襯，造成2～4米范圍內(nèi)全斷面欠挖，二襯欠厚在10cm之上。

2.3.3 襯砌背后脫空 施工過程中，由于初期支護(hù)的平整度達(dá)不到規(guī)范要求，防水板掛設(shè)后與初支不密貼并形成較大空腔；二襯混凝土澆筑不完全，造成襯砌厚度不足并形成空洞。

2.4 滲漏水

2.4.1 隧道防排水設(shè)計方案針對性不強 對于隧道地區(qū)地下水的賦存、運移和動態(tài)的特征缺乏深入、細(xì)致的認(rèn)識，防排水設(shè)計方案針對性不強，導(dǎo)致部分富水地段相關(guān)設(shè)施的防排水能力不足。

2.4.2 襯砌施工工藝不規(guī)范 隧道開挖爆破施工，使圍巖受到震動，可能也會引起原地下水系的變化，同時襯砌背后回填存在空隙，巖層中的水聚集在襯砌背后，一旦混凝土澆筑出現(xiàn)振搗不密實、厚度不夠、強度不足等弊病，就會使襯砌混凝土抗?jié)B能力下降，引發(fā)隧道滲漏水病害。

2.4.3 防排水系統(tǒng)施作不規(guī)范

1）防水板在鋪設(shè)過程中出現(xiàn)破損嚴(yán)重、焊接接頭不密實、鋪設(shè)過緊或過松，將極大影響防水功能。

2）排水盲管、盲溝堵塞，地下水不能順暢地排出，造成襯砌背后的水壓升高，從襯砌薄弱環(huán)節(jié)處滲漏。

3）未按設(shè)計進(jìn)行排水設(shè)施施工，防水材料性能指標(biāo)過低，不滿足隧道防水要求。

4）隧道防排水檢測技術(shù)落后，沒有系統(tǒng)的防排水檢測指標(biāo)和手段，防水施工質(zhì)量難以控制。

2.4.4 施工縫、變形縫未處理好 施工縫、變形縫作為隧道結(jié)構(gòu)防水中最薄弱的環(huán)節(jié)，止水帶位移、混凝土振搗不密實、基礎(chǔ)不均勻沉降等極易使地下水從此處排出。

3 整治措施

3.1 襯砌裂縫整治

3.1.1 襯砌非結(jié)構(gòu)性裂縫 整治前對裂縫進(jìn)行觀察，裂縫發(fā)展穩(wěn)定后，再對裂縫進(jìn)行整治。對于寬度小于5mm的裂縫，采用沿縫鑿孔壓漿封堵處理，對寬度大于5mm的裂縫，采用騎縫錨桿處理后，沿縫鑿槽壓漿封堵。對于隧道襯砌混凝土灌筑施工中，防水板脫落、位移，侵入襯砌切割混凝土質(zhì)量缺陷，采用拱墻整體拆換方式進(jìn)行處理。裂縫嵌補圖如圖1所示。

3.1.2 襯砌結(jié)構(gòu)性裂縫 整治前應(yīng)對裂縫進(jìn)行觀測，分析形成原因，待裂縫發(fā)展穩(wěn)定后，再針對結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行整治。因結(jié)構(gòu)性裂縫形成原因復(fù)雜，應(yīng)單獨提出，結(jié)合實際情況進(jìn)行單獨設(shè)計。

3.1.3 施工冷縫應(yīng)由參建各方現(xiàn)場核對，對冷縫綜合分析后，再進(jìn)行缺陷整治。一般情況可按以下措施進(jìn)行整治，復(fù)雜情況應(yīng)進(jìn)行單獨設(shè)計。

1）素混凝土襯砌：采用拆換措施整治，拱墻整體拆換。

2）鋼筋混凝土襯砌：采用騎縫錨桿處理后，壓漿封縫。

3.2 強度不足整治

二襯實際強度不足時，必須采用拆換措施徹底整治。

3.3 襯砌欠厚整治

3.3.1 二襯欠挖型欠厚

1）如果局部鑿除初支后，初支厚度仍滿足原設(shè)計的，可不拆除初支，否則，應(yīng)視具體工點圍巖、地下水、施工過程初支圍巖變形情況，先采取如徑向注漿、長錨桿等必要輔助加固措施，在保證安全情況下，拆除初支及二襯，并擴挖至原設(shè)計輪廓后，按原設(shè)計重建初支及二襯。

2）隧道二襯實際強度、密實度滿足設(shè)計，但實際厚度與設(shè)計厚度比hi/h≥90%（檢測二襯厚度hi/設(shè)計二襯厚度h×100%）時，應(yīng)結(jié)合缺陷段施工地質(zhì)、襯砌表觀質(zhì)量、滲水、裂紋及變形情況確定整治措施，原則上對圍巖較好、襯砌無裂紋及滲水、表觀質(zhì)量良好的地段，可采取襯砌表面涂刷防碳化涂層處理。否則，對缺陷應(yīng)采取局部補強加固措施。

3）隧道二襯實際強度、密實度滿足設(shè)計，但二襯實際厚度與設(shè)計厚度比hi/h＜90%時或隧道二次襯砌實際厚度、密實度滿足設(shè)計，但二襯實際強度不足時，均需采用拆換措施整治。

3.3.2 二襯脫空型欠厚

1）隧道二襯實際強度、密實度滿足設(shè)計，實際厚度與設(shè)計厚度比hi/h≥80%（檢測二襯厚度hi/設(shè)計二襯厚度h×100%）,缺陷部位環(huán)向長度或縱向長度均不大于3m時，應(yīng)結(jié)合缺陷段施工地質(zhì)、襯砌表觀質(zhì)量、滲水、裂紋及變形情況確定整治措施，原則上對圍巖較好、襯砌無裂紋及滲水、表觀質(zhì)量良好的地段，可鉆孔注微膨脹水泥砂漿或C35細(xì)石砼填充二襯空洞。

2）隧道二襯實際強度、密實度滿足設(shè)計，但二襯實際厚度與設(shè)計厚度比hi/h＜80%時，采用拆換措施整治，整治方案同二襯欠挖型欠厚hi/h＜90%。

3.3.3 隧道二襯同時存在實際厚度不足及強度不足時，均需采用拆換措施整治，拆換原則同二襯欠挖型欠厚hi/h＜90%。

3.3.4 當(dāng)下錨段、預(yù)埋接觸網(wǎng)槽道位置或吊柱位置處存在局部二襯欠厚或強度不足時應(yīng)采取拱墻拆換方式。

3.4 滲漏水整治

3.4.1 點漏：拱部單點漏水（點漏）為射流、股流、線流時，采用鑿槽嵌埋管（槽）直接引排至側(cè)溝；拱部單點漏水（點漏）為滴水時，采用襯砌內(nèi)部注漿。圖2為注漿孔布置圖。

圖2 注漿孔布置圖

單獨點僅整治出水點，相鄰點視其距高、相對位置考慮是否合并整治；同一里程不同高程時，以較高位置點為起點；里程相差超過1m者，分別整治；介于兩者之間，可采用“Y”形省指理管處理，相鄰出水點者均采用壓漿封堵，應(yīng)先壓進(jìn)水量小的一點，另一點視其它點封堵成功后水量之變化確定采用引排，或壓漿封緒。

3.4.2 面漏：采用襯砌內(nèi)部注漿，再檢查漏水范圍向四周外延1m，必要時在襯砌內(nèi)表面噴涂水泥基滲透結(jié)晶涂層。

3.4.3 縫漏：對有股水，射流出現(xiàn)且縫寬較大（＞3mm）的漏水縫采用鑿槽埋管引排；對有股水，射流出現(xiàn)且縫寬較大（＜3mm）的漏水縫采用襯砌內(nèi)部注漿，在注漿后的集中鑿槽引排；對于僅為滲水，水量較小的滴水縫，采用鑿槽嵌縫封堵。

拱部環(huán)狀裂縫向無滲漏方向延伸0.5m；水平裂縫、斜向裂縫向裂縫起，訖點以外延伸0.5m；拱腳施工縫向兩端無滲漏段各延伸1m。

4 結(jié)束語

高鐵隧道襯砌缺陷預(yù)防及整治是一項長期復(fù)雜的工作，受地質(zhì)因素和運行條件影響，隨著時間的推移，病害還會不斷發(fā)展。實踐證明，高鐵開通運營后，病害整治難度和成本將急劇增加，一旦發(fā)生事故，后果不堪設(shè)想。因此，在新線建設(shè)階段的源頭質(zhì)量把控尤為重要。項目管理機構(gòu)要落實設(shè)計、施工、監(jiān)理等參建單位的責(zé)任，堅持問題導(dǎo)向，加強鐵路建設(shè)工程質(zhì)量管理，規(guī)范質(zhì)量行為。提前介入單位對施工遺留問題，特別是可能影響運行安全的問題，要盯住源頭整治、嚴(yán)格把關(guān)、徹底解決，確保新線源頭質(zhì)量。