浅谈运营过程中的高铁隧道二衬空洞、不密实病害的整治施工

勾中华　王伟

【摘 要】随着全国高速铁路的修建如火如荼的进行，高铁隧道的数量和长度也有了很大的增加。受地质原因、施工质量等问题的影响，部分高铁隧道在开通后依然存在二衬背后空洞、不密实等现象。对于运营中的高铁来说，维修天窗时间短、夜间天窗整治后要确保当天能准时常速开通、接触网影响施工净空等众多条件限制对整治施工的制约很大，如何能保质、保量、保安全的进行整治，是我们高铁隧道专业需要思考的一个问题。

【关键词】高铁隧道；二衬不密实；整治

引言：

2014年，笔者单位管内某高铁隧道在开通运营3年后，通过地质雷达检测发现，二次衬砌背后存在大小不一的多处空洞及不密实病害。随即，笔者单位组织对这些病害进行了灌浆处理。作为这次施工的全程参与者，笔者将以这次施工为例，简要分析对类似病害的处理方法、工艺及所需注意的安全事项。

1、高铁隧道二次衬砌空洞、不密实处理施工的技术标准和依据

（1）前期通过地质雷达检测和人工敲击检查得出的《隧道检测病害统计表》。统计表应详细描述每处病害的里程、方位、大小等情况。（2）到现场观测的现状，图片资料、视频资料、以及设计图纸等。（3）原施工过程资料。（4）国家相关技术标准和行业标准。

2、施工方案和施工工艺

2.1病害处理总体施工方案

根据隧道设备管理单位的第三方检测检测数据结果和现场排查结果，现场病害为空洞和不密实。本标段隧道二次衬砌厚度均大于20cm，对拱顶病害和不密实地段主要采取压浆回填密实整治处理。目前该高铁已正式运营，施工处理主要以要点夜间施工，现场施工应该严格按营业线施工安全管理规定执行，作业平台采用自制轨道车搭设脚手架作业平台，作业平台考虑便于施工和不侵入洞内接触网吊柱和导线空间，并适当预留作业空间，现场施工作业时对轨道、吊柱、接触网导线及电气设备采用土工布覆盖防护，防止施工废渣、废水、水泥浆液等污染对行车造成安全隐患。

2.2施工准备

（1）对病害地段进行核对

在施工前，提前要点，根据设备管理单位提供的隧道衬砌背后病害区域统计表采取现场核对施工里程，竣工里程，必要时进行钻设Φ25-28mm孔进行脱空核对，对核实存在的病害区进行标识，做到标识清楚，编号有序，便于在有限的时间内开展施工，不致于盲目施工，耽误有效的作业时间。

（2）人员、物资、机械具准备

每天作业给点之前将所有机具材料转入作业平台车上，进洞所有原材料、机具进出和使用必须登记确认，具体人员、物资、机械设备配置见附表。施工前对运输和搭架子等进行演练，对施工人员进行安全培训和考核，考核合格方可上岗。所有需上道的工机具、材料需提前贴好反光标识，每天上道前检查反光标识的状态，如缺失需重新贴好。

（3）注浆参数设计

注浆材料及配合比：注浆浆液采用水泥浆、水泥砂浆灌浆料；

注浆压力：0.2～1.0MPa；

浆液扩散半径：不小于0.5m；

单孔注浆量：

Q=π×r2×L+π×R2×L×α×β

式中：r为钻孔半径，L为钻孔长度，考虑与设计接近，取0.3m；R为浆液扩散半径，取0.5m；α为浆液有效充填率，取0.9；β为浆液损耗系数，取1.15。

2.3脱空、不密实地段注浆回填工艺

2.3.1施工作业平台安拆

作业平台采用拼装式脚手架，要求脚手架在洞内拼装时间不得大于20min，脚手架搭设底座带有轮式走行系统和自锁系统，脚手架每节搭设高度2m，并挂设人行上下梯步，梯步步距高度不得大于30cm，为了加快施工进度，梯步采用挂钩式梯步，同时梯步设置高度不得小于1.0m扶手，顶部工作平台满铺5cm厚的木板，木板采用绑丝绑扎牢固，严禁出现探头板，顶部工作平台四侧设置高度不小于1.0m的围栏，确保作业人员的安全。考虑到作业平台较高，要求作业平台设置四条揽风绳，揽风绳固定在钢轨上，要求揽风绳具有绝缘功能。

2.3.2钻孔及安设注浆管

利用搭设好的作业平台，首先对检测处空洞或不密实处采用红油漆进行标识。

（1）脱空处理：要求钻设不得小于2个有效孔，一个在空洞较高处，作为排浆孔和观察孔，一个在较低处，做为注浆孔。钻孔前应注意观察二衬回填泵达砼口和隧道坡度方向，一般来说脱空空洞位于远离泵送口且位于上坡最高处，在此钻设做为排浆孔兼观察孔。在预计大约空洞较低处钻设另一孔作为注浆孔。采用冲击钻钻孔，钻孔直径为Φ28-32mm，先采用30cm短鉆杆钻孔，待钻至约20cm，根据地质雷达扫描长度换设长钻杆60-80厘米的长钻杆继续施钻，直至钻通二次衬砌厚度，找到脱空处，在钻设的过程中注意严禁将防水板钻通、钻破，并根据钻孔检查防水板靠二次衬砌净空处的脱空厚度及防水板背后是否有脱空，脱空厚度。如钻孔发现确实存在防水板前方有空洞，采用毛刷将钻孔清刷干净，采用四周涂刷快凝的环氧树脂Φ25mm中空锚杆（自带阀门防止浆液回流），要求环氧树脂锚固入砼的深度不得小于10cm，排浆孔锚杆深入距防水板约1cm处，尽可能伸出砼面。以便于排浆和验证是否注满浆液；注浆孔锚杆深入空洞约5cm即可，以便于浆液注入。要求环氧树脂凝固时间控制在10min以内，以加快施做进度。

发现需要脱空处理的位置，如果前后施工缝有渗漏痕迹，前后1-2道施工缝要做密封膏进行封闭，以防止灌浆的时候施工缝漏浆引起接触网的安全隐患。

（2）当为不密实时：在不密实区边缘线外0.5m范围内采用冲击钻钻孔，孔径为28mm，注浆孔深20cm（根据地质雷达检测厚度进行，严禁将防水板钻通），孔间距50×50cm梅花形布置，然后安设马牙扣型注浆管，要求用环氧树脂锚固入砼的深度不得小于10cm，外露长度按5cm控制。

（3）2.3.3注浆

（1）脱空处注浆：注浆材料要求需具有良好的流动性，选用的注浆泵、管接头、闸门控制系统等设备应保证浆液流动畅通并尽可能减少注浆液收缩，接头牢固可靠。本脱空注浆浆液采用1：0.4：0.01：（水泥：水：灌浆剂或细沙），注浆浆液采用搅拌机二次拌浆，确保搅拌质量，注浆机压力控制在0.2～0.5MPa，注浆尽可能一气呵成，直至排气孔排出均匀浆液，要求注浆孔和排浆孔均应设置浆液阀，出浆孔应设浆液回浆管，回流浆液流入搅拌料储料桶。当排浆孔无空气流出时，关闭出浆孔阀门稳压慢慢注3min即可停止注浆，待终凝后将钢管采用砂轮机割掉，进行防锈处理。注浆结束后将露出的注浆管割除并将注浆孔封填密实。

（2）不密实地段注浆：不密实地段注浆流动性必须要好，注浆浆液采用1：1：0.01：（水泥：水：灌浆剂或细沙或超细水泥基无收缩灌浆材料，必要的时候需要用环氧灌浆材料），注浆浆液采用搅拌机二次拌浆，确保搅拌质量，注浆机压力控制在0.5～1.0Mpa。

3、施工要点及安全质量保证措施

3.1施工方案审批程序及要点作业程序

施工前，编制施工方案，由相关路局工务处及工务段審批后方可执行。施工前4天由施工所在车间提报施工大计划，如需供电维管段配合停电及挂地线时，所在工务车间应提前与供电维管车间联系停电配合事项，并提报停电计划。每天的施工由工务段派专职人员配合协调，负责每天的要点、消点以及拿工作门的钥匙及现场的质量、安全监督。

3.2安全措施

（1）洞内每个作业人员和管理必须佩带安全帽及反光服。（2）接到供电维管段的停电指令后，方可搭设脚手架。脚手架上需贴反光条，脚手架搭设牢固、可靠，加设斜撑。高孔作业人员必须戴好安全防护绳。（3）发电机、注浆机、钻机等设备必须先检查后无漏电方可使用，需要配置无漏电开关。

4.结束语：

随着高铁的建设里程越来越长，运营时间越来越久，对于高铁隧道的维修管理工作也越发凸显出重要的意义。

许多人认为高铁隧道设计标准高，施工控制严，运营中维修管理的问题较少，属于“免维护”的设备，这种想法是十分危险的。我们对于高铁隧道的维修管理工作现在还处于摸索和探索的阶段，这一个课题的破解还需要一代又一代的高铁人努力下去。

参考文献：

（1）《隧道工程》朱永全、宋玉香ISBN978-113-08226-0

（2）《桥隧工》ISBN978-7-113-11372-8

（3）国家标准《地下防水工程质量验收规范》GB50208-2011

（4）国家标准《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006

（5）国家标准《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T5148-20103