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摘要:以新建武漢—十堰高速鐵路孝感—十堰段工程為例,基于二次襯砌空洞病害提出注漿處理辦法,對注漿施工工藝流程展開詳細(xì)探討,并根據(jù)二次襯砌空洞的原因,如注漿管防護(hù)不到位、混凝土澆筑控制方法不合理等,提出針對性預(yù)防措施,以保證工程的整體質(zhì)量。
1工程概況
新建武漢—十堰高速鐵路孝感—十堰段起訖里程為DK428+180—DK445+725,全長17.545km,設(shè)計(jì)速度為350km/h。沿線隧道建設(shè)時(shí),根據(jù)現(xiàn)場建設(shè)條件提前制定二次襯砌空洞的預(yù)防方案,將襯砌注漿納入關(guān)鍵工序,從而有效規(guī)避二襯空洞問題,給隧道施工提供安全和質(zhì)量層面的雙重保障。
2二次襯砌空洞整治技術(shù)
二次襯砌成型后組織無損檢測或采取其他可行的方法,及時(shí)判斷其是否存在空洞現(xiàn)象,以便根據(jù)實(shí)際情況采取整治技術(shù),盡快從根本上解決二襯空洞的問題。
2.1注漿處理基本思路
空洞區(qū)需經(jīng)過注漿后恢復(fù)完整,要求注入的材料與原襯砌混凝土結(jié)合,構(gòu)成完整的結(jié)構(gòu)體系。在二襯空洞整治工作中,應(yīng)通過預(yù)留的注漿孔完成注漿作業(yè),而拱腰和邊墻兩處的二襯則以鉆孔注漿法為宜。
2.2注漿施工工藝
(1)確定空洞位置。以無損檢測報(bào)告為基本依據(jù)確定空洞的實(shí)際發(fā)生位置,做好標(biāo)記,同時(shí)詳細(xì)測定并記錄空洞所在區(qū)域的二襯厚度,作為后續(xù)注漿施工的參考[1]。(2)埋設(shè)注漿管。盡可能應(yīng)用預(yù)留注漿孔,若存在孔洞堵塞的情況可在孔洞處用φ30mm的鉆頭鉆進(jìn)成孔,保證孔伸入空洞處,但不可出現(xiàn)超過結(jié)構(gòu)厚度的情況,否則易損傷防水板。按鉆孔尺寸埋設(shè)注漿管,對管材與空洞間的空隙宜采取填充錨固劑的方法。(3)拌制水泥漿。水泥是關(guān)鍵材料,選用P•O42.5早強(qiáng)水泥,根據(jù)施工要求摻入適量減水劑等,用于改善水泥漿的性能。水灰比以0.5∶1~1∶1為宜,形成均勻的漿體,且可泵性、擴(kuò)散性及流動(dòng)性均要滿足要求。(4)正式注漿。注漿施工前應(yīng)深度清理注漿孔,此后方可注漿。初始壓力為0.2~0.5MPa,隨著注漿施工進(jìn)程的推進(jìn)逐步加大壓力,終壓為0.5~0.8MPa。若注漿施工期間出現(xiàn)壓力異常增大或水泥漿難以注入的情況,需檢查注漿管,判斷其是否存在堵塞現(xiàn)象,并在合理范圍內(nèi)加大水灰比,用于降低漿液濃度,使其可有效注入二襯空洞范圍內(nèi);若壓力偏低或注漿量過大則要考慮是否存在漏漿現(xiàn)象,若有則及時(shí)補(bǔ)漏并適度減小水灰比。注漿施工人員應(yīng)密切關(guān)注孔口管的實(shí)際情況,若該處有冒漿現(xiàn)象且實(shí)際注漿量與設(shè)計(jì)值相同或更多,則表明已經(jīng)完成注漿作業(yè)?;蚩紤]注漿壓力情況,即在終壓條件下穩(wěn)壓10min,若該階段無明顯的壓力下降也可結(jié)束注漿作業(yè)。(5)注漿效果分析。漿液填充情況和密實(shí)度是關(guān)鍵的考慮對象,可利用無損檢測儀測定,必要時(shí)采取鉆芯取樣的方法,輔助檢驗(yàn)注漿施工質(zhì)量,以便準(zhǔn)確判斷實(shí)際情況。(6)注漿孔處理。若鉆孔處存在明顯的滲水問題需及時(shí)封孔,施工材料以水玻璃水泥漿液為宜。注漿孔的布置情況如圖1所示。
3二次襯砌空洞原因分析
3.1注漿管防護(hù)不到位
若缺乏完善的注漿管保護(hù)措施,后續(xù)澆筑期間注漿管內(nèi)可能發(fā)生堵塞,拱頂?shù)淖{進(jìn)程受阻,漿液難以到達(dá)指定區(qū)域,填充效果欠佳,易出現(xiàn)空洞。3.2混凝土澆筑控制方法不合理混凝土成型需經(jīng)過一段特定的時(shí)間,其早期強(qiáng)度相對較低,難以有效承受自重,若此時(shí)過早脫?;蚨祟^模板處缺乏密實(shí)性,成型后的二次襯砌均容易出現(xiàn)背后空洞的質(zhì)量問題。混凝土澆筑施工期間拱頂空間逐步縮小,聚集在內(nèi)部的空氣難以被高效排出,二次襯砌背后空洞問題隨之顯現(xiàn)。
3.3隧道開挖及初期支護(hù)質(zhì)量欠佳
隧道施工易受到地質(zhì)條件的影響,為順利完成開挖作業(yè),在部分情況下將采取光面爆破法,但由于工藝參數(shù)不合理導(dǎo)致光面爆破效果差,成型的開挖輪廓面缺乏平整性,局部存在較明顯的坑洞。在混凝土噴射施工期間施工人員未及時(shí)填補(bǔ)坑洞,此時(shí)也容易加大二襯背后空洞問題的發(fā)生概率[2]。
3.4防水板施作不規(guī)范
防水板鋪設(shè)期間未嚴(yán)格控制松弛度,導(dǎo)致二襯與初支表面難以達(dá)到緊密貼合的狀態(tài)。在預(yù)留松弛度偏小時(shí)防水板呈緊繃狀態(tài),其與噴射混凝土間會(huì)產(chǎn)生空洞;反之,在預(yù)留松弛度偏大時(shí)可見防水板出現(xiàn)褶皺,受此影響,二襯背后有空洞的現(xiàn)象;還需注意的是,在部分隧道工程中,盡管預(yù)留松弛度較為合適,但防水板熱塑性墊圈固定點(diǎn)的數(shù)量不足,難以有效支撐防水板,在混凝土澆筑期間其可能產(chǎn)生下墜,防水板依然會(huì)緊繃,由此也將形成空洞。
4二次襯砌空洞預(yù)防措施
4.1加強(qiáng)混凝土質(zhì)量控制
(1)控制質(zhì)量參數(shù)?;炷恋奶涠葢?yīng)穩(wěn)定在18~20cm區(qū)間內(nèi),同時(shí)需滿足和易性要求。(2)控制澆筑、振搗工藝。澆筑時(shí)以逐窗入模澆筑的方式較為合適,遵循“自下而上、對稱分層”的原則,經(jīng)由混凝土灌注窗灌入。施工期間嚴(yán)格控制混凝土面的左、右兩側(cè)高度,確保高差不超過0.5m;自由傾落高度不超過2m,否則易出現(xiàn)混凝土離析現(xiàn)象。拱腰下部的澆筑施工中采取“插入式振搗器(主)+附著式振動(dòng)器(輔)”相結(jié)合的方法;拱頂和鋼筋混凝土區(qū)段宜采取“附著式振搗器(主)+插入式振搗器(輔)”的方法。確保振搗作業(yè)的全面性,不可出現(xiàn)局部不密實(shí)的情況。此外,混凝土澆筑及振搗過程中應(yīng)加強(qiáng)對二襯端頭模板、預(yù)埋件等關(guān)鍵部位的檢查,若存在變形或偏位等異常現(xiàn)象均要及時(shí)采取處理措施。(3)拱頂?shù)幕炷翝仓?yīng)優(yōu)先從臨近上循環(huán)二襯端的灌注口處壓入,其間加強(qiáng)檢查,當(dāng)其與上循環(huán)的拱頂達(dá)到灌滿的狀態(tài)后開始向端模方向推進(jìn)。按該順序施工,確保與上循環(huán)拱頂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定連接。此外,施工人員應(yīng)觀察預(yù)埋注漿管口,判斷其是否存在泌漿的情況。
4.2加強(qiáng)開挖質(zhì)量控制
(1)隧道開挖的擾動(dòng)性較明顯,需精準(zhǔn)控制工藝參數(shù),遵循因地制宜的原則,根據(jù)各段的圍巖特性采取合適的爆破方法,以取得較佳的爆破施工效果。(2)加強(qiáng)對開挖輪廓面尺寸的控制,局部堅(jiān)硬石質(zhì)地段突出部分的欠挖量不可超過50mm。
4.3加強(qiáng)拱頂回填注漿質(zhì)量控制
拱頂二次注漿為二次襯砌施工全流程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),會(huì)對二襯的整體質(zhì)量帶來影響,因此需將其納入工序管理中[3]。在襯砌臺(tái)車拱頂中心線處布設(shè)注漿孔和排氣孔(兼作觀察孔使用,可用于判斷拱頂混凝土是否達(dá)到灌滿狀態(tài)),焊接注漿用固定法蘭,提前預(yù)埋安裝RPC注漿管并仔細(xì)檢查以確定該管的埋入深度。為充分發(fā)揮RPC注漿管的應(yīng)用優(yōu)勢,應(yīng)根據(jù)要求定制該管材。待混凝土澆筑作業(yè)落實(shí)到位后,在隨后的2~3h回填注漿,可選用微膨脹、高流動(dòng)性的填充砂漿,為提高施工的便捷性可采用制漿注漿一體機(jī)連續(xù)注漿,直至排氣孔和端頭模板處流出濃漿為止。
4.4加強(qiáng)初期支護(hù)質(zhì)量控制
(1)初期支護(hù)施工中應(yīng)加強(qiáng)對混凝土表觀質(zhì)量的檢查與控制,確保其平整度滿足要求,即D/L≤1/20(D,L分別為噴射混凝土表面相鄰兩凹凸面間的深度和距離)。若表面平整度不達(dá)標(biāo)則應(yīng)先進(jìn)行處理,不可進(jìn)入后續(xù)施工環(huán)節(jié)。(2)初期支護(hù)的各項(xiàng)工作均完成后復(fù)核初支的斷面尺寸,若存在侵限的情況需鑿除干凈,再噴射混凝土,對于凹陷處則需找平,直至表面平整度達(dá)標(biāo)為止。
5結(jié)語
二次襯砌空洞是高速鐵路建設(shè)中較為棘手的問題,會(huì)破壞隧道的穩(wěn)定性。在隧道工程施工中,工作人員應(yīng)明確二襯背后空洞的成因,結(jié)合現(xiàn)場施工條件及現(xiàn)有技術(shù)水平制定完善的處理方案,準(zhǔn)備材料、設(shè)備等物資,由專員施工,有效解決問題,保證二次襯砌乃至隧道整體的穩(wěn)定性與安全性。
參考文獻(xiàn):
[1]郭建強(qiáng),賀清.高速鐵路隧道二次襯砌空洞整治與預(yù)防[J].交通世界,2019(11):134-136.
[2]郭海鵬,王永紅,安業(yè)成,等.鐵路隧道襯砌空洞成因分析及整治[J].隧道建設(shè)(中英文),2020,40(S1):444-453.
作者:劉鵬 單位:中鐵十一局集團(tuán)第二工程有限公司