高速鐵路隧道質(zhì)量缺陷處理技術(shù)研究

1、高速鐵路隧道質(zhì)量缺陷處理技術(shù)研究殷慶武（ 中鐵隧道集團路橋工程處 安徽黃山 245400 ）摘要 本文結(jié)合某標(biāo)段在建高速鐵路隧道混凝土缺陷處理實例，分析了高速鐵路隧道施工中二襯混凝土裂紋、滲漏水、二襯背后空洞、混凝土不穩(wěn)定塊、接觸網(wǎng)槽道等缺陷產(chǎn)生的原因以及危害，闡述了高速鐵路隧道缺陷的解決措施，從而提出解決缺陷的不同方式和施工辦法，更好的為同類工程提供參考。關(guān)鍵詞 高速鐵路 隧道 混凝土 缺陷 處理技術(shù)0 引言隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，鐵路建設(shè)中隧道的修建數(shù)量日益增多，鐵路建設(shè)的快速發(fā)展帶給人們出行方便的同時也提升了生活效率，尤其是高速鐵路的發(fā)展，然后在此同時鐵路的安全問題也成為了人們關(guān)注的焦點，其

2、中高速鐵路隧道質(zhì)量缺陷，尤其是二次襯砌混凝土缺陷問題是一個重要的安全問題。高速鐵路隧道質(zhì)量缺陷主要包括二襯混凝土裂紋和滲漏水、二襯施工縫因崩邊及錯臺產(chǎn)生的混凝土不穩(wěn)定塊、接觸網(wǎng)預(yù)埋槽道質(zhì)量缺陷以及二襯混凝土背后的工藝性脫空。在現(xiàn)如今的電氣化高速鐵路時代，上述隧道缺陷必須在運營前治理完成，否則將增加運營后治理的難度和成本，甚至危害運營后的安全。1 缺陷調(diào)研方法（1）首先邀請三方檢測單位，采用混凝土綜合質(zhì)量檢測儀、地質(zhì)雷達、鋼筋雷達等對混凝土缺陷進行詳細(xì)探測。并且在治理完成后再一次檢測已確認(rèn)治理效果。（2）根據(jù)三方檢測結(jié)果、圍巖類別、地質(zhì)條件，對本標(biāo)段6.5座隧道每一處的不密實、空洞及裂縫、滲漏水

3、所在隧道部位及與接觸網(wǎng)關(guān)系進行逐一分類，建立缺陷整治臺帳一覽表。查明當(dāng)時施工時的具體情況，有無突泥涌水、塌方及其他情況。（3）查明隧道地質(zhì)情況和周邊圍巖地下水分布情況、水系情況。 （4）查明隧道防水板鋪設(shè)情況和襯砌厚度、仰拱及找平層施工情況及隧道檢測資料。2 缺陷調(diào)查結(jié)果及危害經(jīng)過上述檢測，觀察等一系列現(xiàn)場的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)我標(biāo)段6.5座隧道缺陷的情況如下：2.1 二襯混凝土裂紋襯砌的開裂處主要位于環(huán)向施工縫、拱腰及邊墻處。大部分裂縫寬度在2mm以內(nèi)，為細(xì)微裂縫，沒有環(huán)向、縱向貫通，通過取芯機在裂縫處取的芯樣顯示，縫的深度在3cm以內(nèi)，最深處也不到5cm，沒有沿襯砌厚度方向貫通，對結(jié)構(gòu)的受力影響微乎

4、其微。2.2 二襯滲漏水經(jīng)調(diào)查二次襯砌滲漏水主要表現(xiàn)為，邊墻、拱圈以及施工縫等局部裂紋處滲水，必須徹底治理，因為高速鐵路采用電氣化高壓電接觸網(wǎng)，所以一旦有滲漏水的話，會導(dǎo)致電網(wǎng)觸電，必然會影響隧道結(jié)構(gòu)的安全和和行車安全，所以滲漏水問題較嚴(yán)重，直接關(guān)系到人們的生命和財產(chǎn)安全問題。2.3 二襯背后空洞二次襯砌背后空洞是由于在二襯混凝土在澆筑過程中常常受到人為因素、技術(shù)因素、混凝土干縮、徐變等因素的影響，在襯砌拱頂與圍巖之間形成空隙，一般為工藝脫空。這種空隙會改變襯砌的受力結(jié)構(gòu)，減弱其支護強度，因為若有脫空存在，襯砌將無法在圍巖和初支變形的第一時間起到主動限制變形的作用，只能在變形達到一定程度后被動

5、支承，這樣會給隧道安全造成隱患。2.4 二襯混凝土不穩(wěn)定塊二襯施工縫處存有邊緣不平整現(xiàn)象，由于崩邊及錯臺影響存在不穩(wěn)定混凝土塊，假如模板臺車的定位不準(zhǔn)確的話就會造成二次錯臺及施工縫崩邊、崩塊，加上高速鐵路行車速度能達到350km/h，列車通行的震動和高壓風(fēng)的影響，會造成崩塊掉落情況，給通車的安全帶來隱患。2.5 槽道施工缺陷接觸網(wǎng)預(yù)埋槽道存在的問題主要有：槽道嵌入深度超過允許偏差值、槽道平行誤差較大、槽道型號安裝錯誤、或者因臺車移動時未解除T型螺栓造成脫落。如不及時整治，將會影響后續(xù)四電工程施工。3 缺陷整治的基本原則（1）確保不破壞隧道防水板的原則，確保已經(jīng)施工的接觸網(wǎng)基礎(chǔ)、電力、照明、通信

6、及信號等四電接口設(shè)施完整性的原則。（2）根據(jù)混凝土開裂部位、滲漏水情況和裂縫大小，在認(rèn)真分析結(jié)構(gòu)的原因后，因地制宜選擇不同的治理方法，分類治理。主要采用壓力灌漿法、注射法和直接封閉法，并結(jié)合采用。（3）在治理裂縫過程中，不得破壞原結(jié)構(gòu)，尤其不得大面積鑿除混凝土和鑿深槽，不得裸露鋼筋。（4）治理順序：延伸較長的裂縫，分段處理，裂縫密度大的地段，逐條處理。（5）治理裂縫時，以補強加固為主要目標(biāo)。（6）在裂縫治理中使用的注漿材料、封縫材料和涂料等應(yīng)滿足穩(wěn)定可靠、施工易做，材料耐久，經(jīng)濟適用、環(huán)保的要求，采用經(jīng)過檢測和鑒定，并經(jīng)實踐檢驗、質(zhì)量可靠的材料。4 隧道缺陷整治方案和施工工藝4.1 病害處理總

7、體施工方案（1）二襯混凝土裂縫處理和滲漏水處理因為需要進行注漿工藝，工藝性較強，擬選用專業(yè)性較強的修補單位以及專業(yè)人員進行實施，務(wù)必徹底治。（2）對于裂縫寬度大于0.5mm的大型結(jié)構(gòu)貫穿性裂縫、大體積混凝土的蜂窩狀嚴(yán)重缺陷以及深而蜿蜒的混凝土干縫，主要使用壓力注漿法注入低粘度改性環(huán)氧樹脂進行治理。（3對于裂縫寬度為0.2mm0.5mm的混凝土干縫以及蜂窩狀局部缺陷，主要使用注射法注入低粘度改性環(huán)氧樹脂進行治理。（4）對于裂縫寬度小于0.2mm的混凝土表、淺層微細(xì)獨立干縫或網(wǎng)狀裂紋，使用直接封閉法，利用低粘度改性環(huán)氧樹脂膠液封閉裂縫通道。（5）對于集中滲水點和滲水裂縫，采用壓力注漿法注入聚氨酯灌

8、漿料，然后涂刷水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料進行治理。4.2 混凝土裂縫處理施工方案4.2.1 壓力灌漿法（1）主要處理措施壓力注漿法適用于裂縫寬度大于0.5mm的大型結(jié)構(gòu)貫穿性裂縫，是在一定時間內(nèi)，以較高壓力將修補裂縫用的注漿材料壓入裂縫腔內(nèi)的方法。（2）施工工藝壓力灌漿法施工步驟如下：裂縫表面清理沿縫兩側(cè)鉆斜孔/騎縫鉆孔清孔安裝壓環(huán)式注漿嘴表面封縫配漿注漿拆管封孔。（3）施工要點灌壓環(huán)氧樹脂或者聚氨酯之前先對裂縫周邊用角磨機或鋼絲刷等工具進行處理，清理結(jié)構(gòu)裂縫處混凝土表面的灰塵、白灰、浮渣及松散層等污物；對于油污用毛刷蘸丙酮、稀料等有機溶液，把裂縫兩側(cè)各2030mm范圍擦洗干凈并保持干燥。采用手

9、電鉆鉆14mm孔，注漿孔交叉布置在裂縫兩側(cè)，鉆孔斜穿裂縫，確保漿液注入并填滿裂縫，孔深為襯砌厚度的1/31/2。鉆孔與裂縫水平距離為100200mm，孔間距為300500mm。斜孔傾角約為4560°。鉆孔結(jié)束后應(yīng)使用單向刷或氣泵吹孔，將孔內(nèi)粉末及碎屑清理干凈，防止或減少粉末、碎屑堵塞注漿孔，影響注漿效果。采用14mm壓環(huán)式注漿嘴，使用專用T型扳手安裝使注漿嘴橡膠圈膨脹，將注漿嘴牢固上緊。在打磨及清理干凈混凝土裂縫基層后，使用封縫材料進行封縫，先沿與裂縫垂直方向抹。盡量使用封縫材料填充進裂縫一定深度，然后再沿裂縫走向抹，避免在一處反復(fù)涂抹。若縫兩側(cè)有較多細(xì)微龜裂的部位，應(yīng)抹至80-10

10、0mm寬，并按邊緣，消除卷邊。混凝土剝落處要填充密實，裂縫末端也要封閉嚴(yán)密。封縫寬度為50mm，厚度不小于3mm。配制漿液時應(yīng)按照“少量多次”、“配比準(zhǔn)確”、“攪拌均勻”和“注意漿溫”的原則進行。每次配漿不宜太多，配好的漿液應(yīng)在半小時內(nèi)使用完畢；漿液的配比準(zhǔn)確，應(yīng)使用電子天平進行精確稱重，配制環(huán)氧樹脂時，主劑：固化劑以合理比例配制；主劑與固化劑應(yīng)在倒入時邊倒邊攪拌，應(yīng)攪拌至顏色一致，充分混合均勻，防止?jié){液暴聚；漿液配制時應(yīng)密切注意漿溫，若漿溫過高則表明漿液固化反應(yīng)迅速，應(yīng)立即停止配制。注漿輸入管連接注漿嘴進行注漿，要求如下：注漿結(jié)束后應(yīng)先關(guān)閉閥門再拆管，最后用清洗劑清洗干凈多余注漿料和機具設(shè)備

11、。注漿結(jié)束后不得立即敲除注漿嘴，應(yīng)待漿液完全固化后敲除，并使用同色水泥砂漿進行封孔。4.2.2注射法（1）主要處理措施注射法適用于裂縫寬度為0.2mm0.5mm的混凝土干縫以及蜂窩狀局部缺陷，是使用專用的低壓注射器，以一定的壓力將低粘度、高強度的裂縫修補膠注入裂縫腔內(nèi)的方法。（2）施工工藝注射法施工步驟如下：裂縫表面清理粘結(jié)注射底座封閉裂縫配漿安裝注射器注漿漿液固化表面清理（3）施工要點灌壓環(huán)氧樹脂之前先對裂縫周邊用角磨機或鋼絲刷等工具進行處理，清理結(jié)構(gòu)裂縫處混泥土表面的灰塵、白灰、浮渣等松散層等污物；對于油污用毛刷蘸丙酮、稀料等有機溶液，把裂縫兩側(cè)各20-30mm范圍擦洗干凈并保持干燥。粘結(jié)

12、注射底座時，將密封膠抹在注漿嘴地板上，貼嘴時用定位針穿過進漿管，對準(zhǔn)縫口插上，然后將注射底座壓向混凝土表面抽出定位針。注射底座按間距20cm沿裂縫走向布置，不規(guī)則裂縫的交叉點及端部均需布置注射底座。沿裂縫的走向，全長使用密封膠進行封縫，封縫應(yīng)不小于50mm寬，3mm厚。養(yǎng)護待密封膠固化。配制漿液時應(yīng)按照“少量多次”、“配比準(zhǔn)確”、“攪拌均勻”和“注意漿溫”的原則進行。每次配漿不宜太多，配好的漿液應(yīng)在半小時內(nèi)使用完畢；漿液的配比準(zhǔn)確，應(yīng)使用電子天平進行精確稱重，配置環(huán)氧樹脂時，主濟：固化劑以合理比例配置；主濟與固化劑應(yīng)在倒入時邊倒邊攪拌，應(yīng)攪拌至顏色一致，充分混合均勻，防止?jié){液暴聚；漿液配置時應(yīng)

13、密切注意漿溫，若漿溫過高則表明漿液固化反應(yīng)迅速，應(yīng)立即停止配置。用注射器吸取注漿液，插入注射底座，擰開拉環(huán)，使?jié){液通過注射底座自動注入裂縫，注漿時采用多點同步灌注方式，從下至上，從寬至窄，逐步推進，施工中采用穩(wěn)壓慢灌，每孔純灌時間不少于90min，以保證灌漿質(zhì)量。當(dāng)注入裂縫的環(huán)氧樹脂膠液固化后，撤去注射器，卸下其底座，然后清理表面，必要時刻用角磨機平混凝土表面。注射法適用于裂縫寬度為0.2mm0.5mm的混凝土干縫以及蜂窩狀局部缺陷，是使用專用的低壓注射器，以一定的壓力將低粘度、高強度的裂縫修補膠注入裂縫腔內(nèi)的方法。4.2.3直接封閉法（1）主要處理措施在混凝土表面涂刷環(huán)氧樹脂以封閉微細(xì)裂縫的

14、修補方法稱直接封閉法，適用于寬度小于0.2mm的微細(xì)裂縫的的修補，也可用于混凝土外表面的裝飾和防水處理，以及防止混凝土保護層的碳化和有害離子對混凝土的腐蝕。（2）施工要點當(dāng)采用直接封閉法時，應(yīng)注意以下幾點：（1）應(yīng)先清干結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面的水分，干燥后進行裂縫的封閉。（2）涂刷環(huán)氧樹脂時，應(yīng)使膠液在結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面充分滲透，微裂縫內(nèi)應(yīng)含膠飽滿，一般應(yīng)沿裂縫多道涂刷。（3）涂刷時，應(yīng)排除氣泡，使涂面平整、含膠飽滿均勻。（4）多層涂刷時應(yīng)重復(fù)上述步驟，在表面所涂的膠液達到指干狀態(tài)時立即涂刷下一層。4.3 隧道襯砌滲漏水處理施工方案根據(jù)現(xiàn)場排查情況看，隧道襯砌的滲水位置基本都集中在邊墻上2米左右的地方，且襯砌

15、防排水系統(tǒng)的預(yù)埋泄水管排水情況較差，結(jié)合施工過程情況分析，極有可能是泄水管堵塞，導(dǎo)致地下水位上升，沿襯砌裂紋形成滲水。4.3.1 主要處理措施結(jié)合隧道內(nèi)實際情況以及綜合原因，對滲水較大部位、施工縫等采用注漿和引排結(jié)合的方式進行，遵照“堵排結(jié)合，以排為主”的原則，采用低壓注射器進行注漿。4.3.2 施工要點采取以下整治措施：（1）疏通隧道雙側(cè)排水管，檢查隧道襯砌邊墻泄水孔是否暢通，對堵塞的泄水孔進行疏通。（2）若泄水管無法清通則在隧道邊墻水溝底高程上10cm的地方用風(fēng)鉆打設(shè)新的泄水孔，用PVC管將排水引入邊墻排水溝。（3）用高壓清洗機或空壓機以6MPa的壓力向灌漿嘴內(nèi)注入潔凈水，觀察出水點情況，

16、并將縫內(nèi)粉塵清洗干凈；（4）在裂紋處使用專用的低壓注射器進行注漿，水泥采用超細(xì)P.O42.5普通硅酸鹽水泥，由外向內(nèi)逐孔壓注，注漿壓力0.010.03MPa。（5）注漿完畢后對注漿效果進行檢驗，檢驗合格將混凝土表面清理干凈，用調(diào)和好后的"水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料"刮涂兩層防水，厚度不小于2mm。刮涂"水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料"前應(yīng)檢查注漿效果，填充不密實時需調(diào)高注漿壓力進行補充注漿。4.4 襯砌背后空洞處理措施在施工前，根據(jù)提供的隧道襯砌背后病害區(qū)域統(tǒng)計表采取現(xiàn)場核對施工里程，必要時進行鉆設(shè)25mm孔進行脫空核對，對核實存在的病害區(qū)進行標(biāo)識，做到標(biāo)識清楚

17、，編號有序，便于在有限的時間內(nèi)開展施工，不致于盲目施工，耽誤有效的作業(yè)時間。4.4.1 鉆孔及安設(shè)注漿管利用搭設(shè)好的作業(yè)平臺，首先對檢測處空洞或不密實處采用紅油漆進行標(biāo)識。要求鉆設(shè)不得小于2個有效孔，一個在空洞較高處，作為排漿孔和觀察孔，一個在較低處，做為注漿孔。鉆孔前應(yīng)注意觀察二襯回填泵達砼口和隧道坡度方向，在預(yù)計大約空洞較低處鉆設(shè)另一孔作為注漿孔。采用沖擊鉆鉆孔，鉆孔直徑為28mm，先采用30cm短鉆桿鉆孔，待鉆至約20cm，根據(jù)地質(zhì)雷達掃描長度換設(shè)長鉆桿繼續(xù)施鉆，直至鉆通二次襯砌厚度，找到脫空處，在鉆設(shè)的過程中注意嚴(yán)禁將防水板鉆通、鉆破，并根據(jù)鉆孔檢查防水板靠二次襯砌凈空處的脫空厚度及防

18、水板背后是否有脫空，脫空厚度。鉆孔時發(fā)現(xiàn)防水板前方有空洞后，采用毛刷將鉆孔清刷干凈，采用四周涂刷快凝的環(huán)氧樹脂25mm中空錨桿，外加方型鋼板的形式連接，鋼板四周采用膨脹螺栓固定，中間設(shè)孔，并與注漿管四周焊接牢固，要求環(huán)氧樹脂錨固入砼的深度不得小于10cm，排漿孔錨桿深入距防水板約1cm處，盡可能伸出砼面，以便于排漿和驗證是否注滿漿液；注漿孔錨桿深入空洞約5cm即可，以便于漿液注入。要求環(huán)氧樹脂凝固時間控制在10min以內(nèi)，以加快施做進度，鉆孔完畢后應(yīng)及時安裝注漿管。4.4.2 注漿脫空注漿漿液按設(shè)計要求采用1：1水泥漿液，注漿漿液采用攪拌機二次拌漿，確保攪拌質(zhì)量，注漿機壓力控制在0.050.1

19、MPa，注漿盡可能一氣呵成，直至排氣孔排出均勻漿液，要求注漿孔和排漿孔均應(yīng)設(shè)置漿液閥，出漿孔應(yīng)設(shè)漿液回漿管，回流漿液流入攪拌料儲料桶。當(dāng)排漿孔無空氣流出時，關(guān)閉出漿孔閥門穩(wěn)壓慢慢注3min即可停止注漿，待終凝后將鋼管采用砂輪機割掉，進行防銹處理。注漿達到設(shè)計終壓后即可終止注漿。注漿結(jié)束后將露出的注漿管割除并將注漿孔封填密實。4.4.3 注漿過程中可能出現(xiàn)的特殊情況處理因是要點施工，在注漿過程中可能因時間關(guān)系，一次施工不能注完，在最后停機前灌水關(guān)閥門，將注漿孔采用水沖清干凈，以方便再次補灌漿。在注漿過程中可能存在前后幾版環(huán)向施工縫漏漿的問題，在注漿過程中應(yīng)加強觀察，當(dāng)發(fā)現(xiàn)施工縫或冷縫有漏漿時，應(yīng)

20、及時調(diào)濃配合比，適當(dāng)加入速凝劑，對漏漿點及時采用麻筋封堵，待停止漏漿后將其取出。如因?qū)嵲陔y堵漏漿時，可采取間歇注漿或隔夜注漿方式處理，確保注漿效果。4.5襯砌不穩(wěn)定塊處理措施對二襯混凝土不穩(wěn)定塊，需對施工縫作一些處理，以增強新舊混凝土的連接，防止運營后掉塊，并盡量降低施工縫對結(jié)構(gòu)整體性帶來的不利影響。應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）處理混凝土施工縫，應(yīng)在抗壓強度不應(yīng)小于1.2MPa以后進行。（2）在已硬化的混凝土表面上，應(yīng)清除水泥薄膜和松動石子以及軟弱混凝土層至堅實的基面，并加以充分濕潤和沖洗干凈，且不得積水，然后涂上環(huán)氧類的界面劑。即要做到：去掉乳皮，微露粗砂，表面粗糙。 （3）重新植入鋼筋網(wǎng)灌入同標(biāo)號混凝土，其鋼筋的布置和墻體厚度均應(yīng)考慮方便施工，易于保證施工質(zhì)量。（4）混凝土應(yīng)細(xì)致振搗密實，以保證新舊混凝土的緊密結(jié)合。（5）防水混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，宜少留置施工縫。（6）高度大于2m的墻體，宜用串筒或振動溜管下料。4.6接觸網(wǎng)槽道缺陷處理方案隧道接觸網(wǎng)槽道缺陷主要是因為拱頂槽道因襯砌脫模時未全部解除固定螺栓，脫模時拉脫槽道或者使槽道松動；槽道安裝偏差誤差過大，不滿足設(shè)計要求；或者由于作業(yè)人員的疏忽，槽道型號選擇錯誤與，處理方法如下。（1）針對嵌入誤差過大（大于10mm）的槽道，可以進行打磨處理，把脫模后槽道邊緣混凝土呈斜坡狀打磨平順。（2）針對傾斜誤