浅谈一种隧道缺陷修复方案

浅谈一种隧道缺陷修复方案

潘飞

中铁四局集团第四工程有限公司    安徽合肥 230000

摘要：在现代隧道施工中，因相关原因造成后期存在相关缺陷的现象在所难免。尤其是开通运营后，因要求尽量减少对运营的影响，往往给予的施工时间有很大限制。故寻找一种可靠高效的隧道缺陷修复方法尤为重要。本文结合具体案例描述一种隧道波纹板套衬的施工办法，希望给读者有所借鉴。

关键词：隧道施工、波纹板套衬、隧道缺陷修补

某北方隧道项目2011年6月开工建设，2014年正式通车。由于施工中工序控制不力，防水板考虑有损伤，同时衬砌厚度不足，导致冬季出现冻胀伤害。该隧道K137+530处拱顶防水板切割二衬，形成防水板局部外露，防水板外露面积约0.8m*0.4m。上行K137+525拱腰二衬厚度不足，最薄位置二衬厚度仅为100mm，防水板外露面积约2.5m*1.0m。

结合高铁基础设施段要求，及现场检测情况（经后期检测，K137+515-137+532段衬砌厚度不足。），计划对该隧道K137+515-137+532段采用波纹板套衬加固方案进行加固，长度为17m。

本次波纹板套衬加固采用（波距200×波高55mm×板厚6mm）Q345钢板，环向分为五片，纵向长度1m；波纹板纵、环向搭接均为1/2个波距，用10.9级M20渗锌高强螺栓连接，环向间距30cm，纵向间距10cm；波纹板通过布置长35cm,φ20mm的化学锚栓与既有衬砌固定，植筋环向间距120cm，纵向间距100cm；利用既有靠近边墙的电缆沟槽施做C35混凝土（电缆槽底部布置长500mm∅22钢筋，锚固长度25cm，纵向间距200mm）基础并设地脚锚栓用于固定波纹板；每环波纹板墙脚每侧设2根长3.0mφ32mm的锁脚锚杆，入岩深度不小于1m；波纹板与衬砌间的空隙用加固型微膨胀水泥进行填充。

波纹板套衬具有以下特点：一是结构受力性能优良，结构强度高，抗弯模量大，变形适应能力强；二是结构耐久性强，外喷高分子聚合物涂层具有更强的防腐、抗冻、耐磨及防盐雾等性能；三是结构占用空间小，能够满足隧道各项限界要求；四是具有优良的绝缘性能，能够防止铁路高压电击穿。

1、波纹板套衬结构设计如下

（1）波形选择

装配式波纹板套衬工艺为既有衬砌混凝土表面安装波纹板，特种灌浆料填充衬砌混凝土与波纹板之间的间隙，从而达到对衬砌混凝土加固的目的，整个波纹板套衬（含注浆层）理论总厚度为100mm~150mm之间，满足隧道建筑基本限界和桥隧区间最小限界要求。

图1波纹板套衬断面图

常用200mm×55mm波形作为隧道加固用的波形结构。

图2 200mm×55mm波形图

（2）板片连接方式

波纹板每环由5块分块构成，按照通缝拼装，板材最大弧长5.05m，见图3所示。

图 3 波纹板通缝安装

（3）结构防腐及绝缘

波纹钢板件出厂需进行防腐处理，其表面喷涂1.5mm厚度高分子聚合物，该涂层材料结构耐久性强，具有更强的防腐、抗冻、耐磨及防盐雾等性能；且具有优良的绝缘性能，能够防止铁路高压电击穿。

（4）主要材料

板材：波纹板采用6mm厚低合金钢板进行压制加工成型为波高55mm，波距200mm的拱形结构，材质不低于Q345，波纹板表面单面喷涂1.5mm厚高分子聚合物涂层。

波纹板连接：波纹板采用工厂预制、现场拼装的方法进行施工，各片之间采用10.9级M20渗锌高强螺栓连接，垫圈采用M20防松动垫圈。

植筋：波纹板与原二次衬砌设置M20化学锚栓连接，锚栓设置间距1.2m×1.0m（环×纵），锚栓长度为350mm，锚固深度为200mm。

基础：采用加固型水泥基灌浆料或者混凝土，材料强度等级不小于C35，同时在基础墙脚位置打设3m长φ32锁脚锚杆。基础钢筋纵筋采用HRB40016，其他采用HRB3008钢筋。

板后填充：波纹板背后空隙采用特种灌浆材料进行填充，设置于波纹板与二衬之间，板厚理论空隙在10cm~15cm之间，灌注层材料干面粘结强度不低于1.0MPa，微膨胀率0.5~2%，28d强度不低于50MPa，抗渗等级P12。

波纹板绝缘：板材表面涂层击穿强度不小于30kV/mm，体积电阻率大于3.0×10^13Ω.cm。

2、波纹板套衬主要施工工序及技术要求

（一）施工准备

1.落实技术方案、组织施工方案评审，通过后制定下发详细的技术交底及安全交底。

2.组织施工作业人员进场，并针对各项工艺进行施工培训。

3.组织进行安全培训教育，对员工进行考核，考核合格后才能上线作业。

4.组织施工机械、机具、设备、试验检测工具进场，进行场外演练调试，确保机械设备运转正常。尤其是拼装波纹钢板时，需搭设脚手架并设置定位钢管，应提前检修相关配件。

5.组织施工所需材料、物资进场，并通过试验检测合格。

6.根据现场实测断面扫描，波纹钢板在工厂集中预制加工，并做预拼装检验，确保拼装精度符合现场要求。

7.与相关单位办理施工作业手续。

8.联系供电、电务等相关单位或部门，查明影响施工的相关设备，对其进行防护后再施工。

（二）测量放线施工

1、根据实测断面和设计要求，对波纹板端部的标高进行测量放线，波纹板端部与该位置轨面高差之间的误差控制在2cm以内。

2、为保证波纹板加工精度，施工队进场后需要对断面进行扫描（复测断面)，与加工波纹板原扫描断面数据进行对比。

（三）既有线缆卡具拆除施工

施工顺序：拆除施工范围内边墙既有线缆卡扣，每个天窗施工完毕后对线缆进行临时固定，临时固定方式需要施工单位和设备管理单位沟通，并在施工组织设计方案中明确。

（四）波纹板安装施工

拼装顺序：施工单位依据施工能力及施工安全要求，确定合理的拼装顺序，一般采用按照顺时针或者逆时针单侧紧压方式进行拼装或两侧同步安装。

安装要求：拼装波纹板过程中以桥隧区间最小限界为主要卡控点，进行不间断的测量，确保波纹板安装后不侵入最小限界，满足限界要求。

（五）锁脚锚杆与永久植筋施工

1、施工顺序

首先，核实波纹板主要控制点尺寸；待主要控制点尺寸核实无误后，施打锁脚锚杆，对波纹板脚部进行固定，同时可对波纹钢板全环进行植筋作业，以永久性连接波纹钢板和既有衬砌，保证波纹钢板与既有衬砌结构成为整体受力结构。

2、锁脚锚杆施工和植筋作业

（1）锁脚锚杆施工

在隧道两侧沿着波纹板上预留的锚杆孔按照一定角度向下施打3.0m长∅32锁脚锚杆，锚杆入岩深度不小于1.0m。安装锚杆前，预先在孔内放入锚固药包或者灌入砂浆，然后插入锁脚锚杆。

（2）永久植筋施工

永久植筋按照钻孔、清空、注胶、插筋锚固的流程进行。

1）钻孔。根据定位位置，用电锤钻设直径为22mm的植筋孔，钻孔深度不小于20cm。

2）清孔。钻孔完毕后，清理干净孔周围灰尘，并用气泵或钢丝刷对孔内进行清理，保证钻孔清洁干燥。

3）注胶。将植筋胶管置入套筒，旋上混合器，然后将套筒置入打胶枪内，将胶枪上的混合喷头伸入孔底，扣动扳机，且每次扣动扳机到感觉有明显压力后，逐渐抽出喷头，药剂填满2/3倍孔深时，停止扣动扳机。

4）插筋锚固。根据置入深度，在处理好的筋除锈端做明显标记，然后插向孔洞，边插边向同一方向缓慢旋转，直至到达孔底为止，此时应有锚固胶溢出孔洞。

（六）钢筋混凝土基础施工

首先，绑扎钢筋笼，钢筋型号及间距符合设计要求；其次，架设施工模板，模板应固定牢固，模板支完后，模板缝隙用棉绒、灰浆、聚氨酯泡沫胶填缝剂等物堵塞严密；最后，浇筑加固型高强度无收缩灌浆料或混凝土，强度等级不低于C35。

（七）波纹板后背回填灌浆施工

1、波纹板端口封堵

施工单位选用合适的封堵材料对波纹板端口进行封堵，封堵方式必须在施工组织设计方案中明确，并经过方案评审同意后方可实施。

2、板后填充施工

板后填充时，应分段进行灌注，先从边墙开始，其次为拱腰，最后灌注拱顶，灌注压力不大于0.2MPa。

（八）波纹板接地施工

施工完成后，波纹板需进行接地处理接入隧道既有综合接地系统。具体连接方式由施工单位和设备管理单位沟通，并经设备管理单位同意后方可实施，并在施工组织设计方案中明确。

（九）既有线缆设施恢复施工

施工完毕后利用与波纹板匹配的绝缘电缆支架对电缆进行恢复固定至波纹板上。

（十）波纹板套衬洞内设施过渡措施及安全防护措施

1、接触网吊柱

经现场调查施工范围内有1个接触网立柱，具体过渡方式可采取移立柱或切割波纹板。若采取移立柱的方式，需施工单位与设备管理单位进行沟通，经设备管理单位同意后方可实施；若采取切割波纹板的方式，需要施工单位向波纹板加工商提供具体的切割数据。

2、设备防护

波纹板施工期间，需对接触网线和其它既有线缆设施进行保护，具体防护方式施工单位和设备管理单位进行沟通，并经设备管理单位同意后方可实施，并在施工组织设计中明确。

以上为隧道波纹板套衬施工全过程概况，希望对读者施工借鉴有所帮助。

参考文献：

[ 1 ]波纹管(板)在铁路工程中的技术应用与发展[J]. 马慧君,田四明,付兵先,马伟斌,叶阳升.中国铁路.2019(01)

[ 2 ]波纹管(板)在铁路工程中的技术应用与发展[J]. 马慧君,田四明,付兵先,马伟斌,叶阳升.中国铁路.2019(01)

[ 3 ]波纹钢板套衬解决隧道衬砌掉落病害的效果分析[J]. 陈望祺,刘保东,刘瑞,井立江.隧道建设(中英文).2018(S2)

[ 4 ]隧道衬砌背后空洞上方落石对衬砌结构的破坏机理及整治措施[J]. 张良山.铁道建筑.2017(06)