浅析高铁隧道的拱顶脱空防治技术
袁仲辉 周光【摘 要】高铁隧道拱顶脱空是隧道工程施工常见质量缺陷如何有效控制拱顶脱空成控制隧道施工质量关键。
通深入分析初期支护、防水板和二次衬砌拱顶背脱空原因提出了针对性防治措施取得了良社会和济效益。
【br】Vl llg g rl l ql l r rl vl llg vl b k rl l r ql rg l r r llg b vl l r rr l r lg rrg rv r r rr g l b r b【关键词】隧道;拱顶脱空;防水板;初期支护;二次衬砌【Kr】l; vl llg; rr br; l r; r lg【图分类】55 【献标志码】 【编】673069（00）00600 工程概况凤凰隧道位湖南省湘西州境进口位凤凰县沱江镇关岩屋村附近出口位岩板塘山陡坎。
隧道起讫里程K80+380～K8+755隧道全长375进出口隧道分界里程分别K80+380及K8+755。
隧道主要岩性泥质粉砂岩夹粉砂岩泥岩、含砾砂岩、石英砂岩。
隧道Ⅲ级围岩80Ⅳ级围岩长880Ⅴ级围岩长35分别占隧道总长70%、658%、7%。
衬砌背脱空类型根据隧道衬砌结构构造可把衬砌背空洞分3类初期支护背脱空、防水板背脱空和二次衬砌背脱空。
衬砌背空洞是因各种原因导致填充材流失或填充不到位和不密实使隧道围岩与衬砌结构不密贴存空隙。
衬砌背脱空造成结构混凝土厚不足静和动以及冲击荷长期作用下隧道结构存塌毁风险从而对行车产生重安全隐患。
3 脱空原因分析及防治措施3初期支护背脱空3初支背脱空原因首先隧道开挖是隧道施工龙头光爆效坏对步工序安全及质量带很影响光爆效开挖轮廓线圆顺拱架安装拱架与钢筋片密贴岩面喷浆密实平顺降低初支脱空风险;反光爆效差钢架安装钢架及钢筋片与岩面距离超挖喷浆不易喷满而形成空洞留下安全及质量隐患。
3防治措施從根上控制提高光面爆破减少超欠挖消除空洞头。
采用新技术、新工艺如聚能水压爆破提高光面爆破效确保开挖面轮廓线圆顺降低初支背脱空头风险。
从工艺上控制喷浆工艺坏对初支背脱空有很影响提高喷浆工艺水平开挖及对超挖部位采取喷混凝土先行初喷待初支面喷浆平顺再进行拱架安装及初期支护喷射混凝土施工可有效降低初支背脱空风险。
由地质原因超挖较而无法喷浆回填密实脱空部位预埋钢管钢管出浆口要贴近岩面待支护成环并稳定采取浆处理。
防止初支面背脱空喷浆施工完成对初支进行钻孔脱空检测每3断面由拱顶向两侧按每孔进行钻孔检测钻孔破损检验证确认有无空洞;二种检测对初期支护进行雷达无损检测通无损检测强化检严把检测关口杜绝缺陷提高隧道衬砌质量。
3 防水板背脱空3 成因分析当防水板铺挂不满足要存褶皱、空鼓和绷紧等现象造成防水板与初期支护空洞即防水板背脱空。
分析原因包括①初期支护表面不平顺和不平整呈现“排肋状”和局部鼓包等现象造成防水板与初期支护表面粘贴不密实而形成空洞;②防水板挂布置距防水板松或紧造成防水板形成褶皱和绷紧等现象从而初期支护和防水板产生空洞;③由初喷不密实导致格栅与拱架存孔洞期没有对孔洞进行填实直接空洞处铺挂防水板;④初期支护结束别部位存欠挖如不及处理欠挖等到施工衬砌再对欠挖进行处理处理欠挖也没有及进行补喷引起初期支护背孔洞产生。
3 防治措施埋控制初期支护喷射混凝土厚加强程监督提高初期支护喷射混凝土首次成型质量。
采用预埋铁丝、铁钉、短钢筋等办法检控制喷射混凝土厚每3检断面每断面应从拱顶起每隔布设检。
铺挂防水板前用3断面扫描仪对初期支护断面进行无死角扫描扫描成及进行交底对有欠挖部位进行欠挖处理处理及补喷对凹凸不平、“排肋状”采取补喷满足初期支护断面界限要前提下使防水板铺挂基面平整、平顺。
采用新工装、新工艺提高防水板铺挂质量。
热熔垫片定位采用热熔垫片定位卡提高热熔垫片定位准确性局部凹凸较可适当加密固定;热熔焊接采用防水板电磁焊枪焊接将传统超声波焊接改面焊接有效规避防水板焊穿等现象。
通以上技术和管理措施初支和防水板脱空得到有效减少K80+380～K80+80段二衬施工完局检和三方检测对段衬砌进行检测检测拱顶、拱顶左右侧线、左右侧拱腰、边墙共7条测线无处脱空缺陷。
33 二衬背脱空33二衬背脱空原因二次衬砌背脱空是指二次衬砌拱部混凝土浇筑受浇筑条件、人因素、混凝土供应、机械设备状态、混凝土干缩、和易性、徐变等诸多因素影响防水板与二次衬砌拱部产生空洞分析原因包括①浇筑程混凝土振捣欠密实部存空洞和气孔等浇筑完成上部混凝土重作用下下沉然拱部造成空洞;②澆筑拱部混凝土由输送泵压力不足致使浇筑拱顶位置混凝土不足形成空洞;③拼接端头模板不密实浇筑完成接缝或端头模板部位产生跑浆和漏浆等致使拱部混凝土下陷而形成空洞;④混凝土浇筑混凝土输送管拆除早形成稳能力混凝土随输送管落下致使混凝土落形成漏斗造成衬砌脱空;⑤由液压千斤顶沉落或者衬砌台车支撑不稳固浇筑程或浇筑混凝土变形下沉从而形成拱部空洞。
33防治措施从工艺工装方面二衬台车设置布设下管实施分窗布避免由窗口下导致砼离析导致砼不密实要加强砼捣固加强对施工人员技术培训提高施工人员技能水平和质量识、创精品工程。
混凝土浇筑程作业人员捣固要及不要漏捣不因捣固不密实而造成空洞。
二衬混凝土浇筑程往往因各种原因造成输送泵堵管现场等待砼试验人员要重新进行坍落试验不合格返场或者用其他附属工程不要将和易性不砼强行用二衬浇筑以免造成各种各样质量缺陷如人坡、冷缝、蜂窝麻面、露骨、空洞等。
从技术方面每环衬砌进行3断面扫描扫描成通专用软件进行成处理成处理完成准确计算每环二衬砼方量根据计算结配备足够设备及材确保混凝土浇筑连续。
二衬台车采用钢端模有效降低漏浆跑模现象提高二衬混凝土浇筑质量。
采取以上处理措施二衬背脱空率减少其K83+00～K83+00K83+35～K83+0总计305检测拱顶、拱顶左右侧线、左右侧拱腰5条测线存6处脱空缺陷极地提高了隧道衬砌质量降低了安全质量风险提高了济效益和社会效益。
结论隧道衬砌背脱空是目前施工单位面临重难题通以上方法及施工措施有效降低衬砌质量缺陷施工单位、设计、业主也从工装、工艺、新材、新技术等方面加强衬砌质量施工提高高铁隧道衬砌施工质量保障高铁运行安全。