高速铁路隧道衬砌实体质量缺陷分析与控制

高速铁路隧道衬砌实体质量缺陷分析与控制

李杰

中铁济南工程建设监理有限公司山东250000

摘要：隧道衬砌存在的质量问题会严重影响了隧道衬砌结构的受力性能，造成了安全、质量隐患，特别是在高速铁路运营中暴露的一些质量缺陷，对人民群众生命、财产安全造成巨大危害，给高铁建设行业造成重大不良影响，使参建相关单位面临严重的生存危机。因此，施工人员应把好每道工序质量，严守检测验收最后关口，发现问题及时处理，消除质量问题，绝不让高速铁路带病运营。

关键词：高速铁路；隧道衬砌；质量缺陷；控制措施

引言

在全国目前严峻的质量安全形势下，铁路隧道质量突显得尤为重要，而隧道衬砌实体质量直接决定着隧道的施工质量，施工单位必须结合现场实际，分析衬砌质量缺陷形成的原因，注重隧道衬砌施工质量的过程控制和工艺改进，并定期针对存在的质量缺陷采取有效的整治措施，确保隧道衬砌的整体质量。

1隧道工程管理重要性

隧道工程的建设难度大、建设周期长，使得工程建设过程中容易出现安全问题。隧道施工的安全管理，不仅对隧道的建设起着重要作用，更对隧道施工人员的安全保驾护航，使施工人员在安全环境下作业，稳定施工人员工作心态。在风险管理上，我们要做的就是深度挖掘风险存在的原因，对于风险的原因进行规避。对事故多发点进行客观分析，并采取有效措施控制风险因素，高速铁路隧道风险管理在施工中具有极其重要的意义。可以使施工人员安全得到保障，能够降低事故发生，使工程顺利开展，也可以降低施工企业成本投入，使施工企业可以持续发展。

2隧道衬砌实体质量缺陷原因分析

2.1隧道衬砌混凝土脱空问题

1）初支平整度差：初支平整度是造成衬砌背后脱空的根本原因。而光面爆破效果差（特别是II、III级围岩无拱架段落）和湿喷机械手操作人员操作水平的高低是导致初支面不平整的直接原因。2）二衬土工布、防水板铺设的固定和松弛度控制不好，土工布、防水板未与弧形初支面密贴，造成土工布、防水板与初支之间存在空洞，如边墙和拱腰脱空（特别是II、III级围岩无拱架段落）；3）拱顶混凝土冲顶浇筑未灌满。在浇筑拱顶时，未根据隧道纵坡依次在台车拱顶的3个灌注孔进行混凝土泵送灌注；未设置检验拱顶灌满的检查装置和排气孔，现场技术人员旁站监督不到位，未亲自确认是否灌满到位；4）二次衬砌背后回填注浆不到位、不及时，未严格按照逐板带模注浆工艺要求进行注浆管埋设和注浆压力确认，注浆材料未按照要求回填砂浆。5）IV、V级围岩段落仰拱钢筋绑扎前，仰拱初支上虚渣、积泥积水清理和抽排不到位，造成仰拱混凝土与仰拱初支之间存在虚渣隔层。

2.2隧道衬砌混凝土不密实问题

1）主要是混凝土浇筑不到位和捣固不密实，未严格按照工艺要求落实逐窗浇筑、分层浇筑和分层振捣，特别是浇筑窗口交错位置、拱顶拱腰和预埋槽道位置的振捣；2）混凝土质量不稳定，拌合站拌制混凝土时未严格按照混凝土配合比控制外加剂与水量的添加，加之砼运送距离和气温导致的坍落度损失，试验室控制混凝土和易性不好的现象时有发生，还有有时混凝土不能连续供应，未及时振捣形成冷缝，造成砼不密实。

2.3隧道衬砌混凝土强度不足问题

现场浇筑工艺是引起强度不足的最主要因素：1）未采取集中浇筑的方式输送混凝土：现场将二衬台车上所有溜槽全部打开输送混凝土，加上二衬双层钢筋和勾筋数量多，极易导致混凝土离析，即使振捣也造成强度不足。2）未逐窗浇筑、分层浇筑：现场采取同层少数窗口入料，造成混凝土在大小里程方向石子少水泥浆多，导致二衬混凝土强度不均匀。每次浇筑厚度太厚，导致插入式振捣棒下插深度不足，特别是前后两次浇筑混凝土面不能振捣到位。3）振捣不到位：振捣不到位是现场浇筑操作引起强度不足最重要最主要的原因，现场存在专门负责振捣的熟练施工人员和振捣棒等资源配备不足的现象，振捣不及时、不到位，特别是矮边墙以上2m范围内、两层浇筑窗口交错位置和预埋槽道位置等关键位置。4）私自加水：浇筑过程中随意加水，而且加水量很大，导致混凝土配比发生变化，直接造成强度不足。

3隧道混凝土衬砌质量保证措施

3.1施工过程的控制

对隧道混凝土质量进行检测，首先施工人员用力棒敲击检测，然后采用地质雷达和地震映像进行检测，同时必须落实施工过程中的质量控制措施。

3.1.1初期支护

初期支护严格控制掌子面爆破有效尺寸，严格控制超欠挖，如围岩破碎和软弱层出现超挖，其空洞应采用同级混凝土密实封填，并保证初支外露面呈均匀弧形，与防水板全断面接触紧密，同时按设计间距施作钢拱架。

3.1.2二衬

保证混凝土施工坍落度与设计一致，杜绝混凝土运输和衬砌过程中随意加水；预防台车接头部位出现空洞，应在台车接头部位的4个位置各增加2个固定振动器。

3.1.3仰拱

在仰拱施工中，要认真把残留洞渣清理干净，并冲洗干净混凝土待浇筑接触面。

3.1.4道床板

道床板施工要配备直径3cm的振动棒，对轨枕下用直径3cm的振动棒进行密实振捣。

3.2台车的改进

隧道混凝土衬砌混凝土厚度不足、不密实，台车拱脚接头部位空洞等缺陷，均可在现有施工设备和条件下，通过加强质量管理可以消除；只有二衬中混凝土裂纹、拱腰至拱顶段台车接头空洞、拱顶空洞等缺陷，必须通过改进台车才能消除。

3.2.1台车改进措施

台车改进主要增加一个刚性水平振动器，即把现有大功率振动器的振动弹簧换成长12m的振动圆钢筋，在副台车定向引导轨下，刚性水平振动器从台车一横端头振动至另一横端头，进行排气密实振动，振动范围为拱腰至拱顶段。刚性水平振动器置于副台车，长度为12m，在隧道拱腰至拱顶段两侧共设5个定向引导轨，在泵送混凝土浇筑满后，用刚性水平振动器振捣；振动点设置用木塞预留，二衬混凝土横端头是用木板封挡，在木板设计位置预留直径略大于振动棒直径的圆孔，并用木塞塞紧，需要时拉出木塞；振动点位置靠近台车一侧，刚性水平振动器从台车一横端头振动至另一横端头，进行排气密实振动。

3.2.2台车改进后质量检测

台车改进后进行质量检测，目测起拱线处无裂纹，用力棒进行敲击检测，均无空响声，采用地质雷达对二衬混凝土进行检测，均未发现缺陷。这证明台车改进是有效的，保证了混凝土衬砌的质量。

3.3强化施工过程中的体系监管

在具体项目施工过程中，现场的施工人员要根据项目施工流程图进行具体操作。项目施工图的流程如下：施工单位根据施工前对隧道建设环境进行调查，对地质、水文材料进行项目施工中的方案编写。根据方案做好具体施工中的检验，管理好地质预报的工作。在这些基础之上，还要对项目建设周边的岩体变性进行管理与监控，降低岩体发生变化带来的安全事故问题，在高速铁路隧道项目建设过程中，岩层变化监管不到位很容易为施工带来安全隐患，也是风险管理要重点关注的问题。所以对高速铁路隧道项目建设中，超前地质预报是隧道施工质量安全的重中之重。施工单位要结合隧道工程的具体调查结果，进行方案的设计。在工程建设过程中，使用专业的机械设备进行岩层变形管理，及时发现岩层变化。同时，对岩层变化进行监测的人员一定要具备高专业度，可以胜任这项重要监测工作。施工单位在施工现场，要对施工的多个环节进行管理。对施工现场的设备可以进行定期养护，对设备的数量进行信息收集。施工单位将超前地质管理纳入风险管理程序，对异常岩层现象及时采取管理措施，防止事故的发生。

结束语

隧道衬砌质量问题具有隐蔽性、突发性、复杂性、反复性，要想彻底克服比较困难。上述预防措施有的值得借鉴，有的还待进一步研究，这些都需要广大科研、技术、管理、施工人员共同努力才能实现。

参考文献：

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