隧道施工缺陷整治施工技术

孟 超

(中铁十八局集团第二工程有限公司 河北唐山 063000)

1 工程概况

烟筒山隧道位于韭菜园村东侧大约 3 km处，交通不便。该隧道起迄里程 DK63+330～DK65+550，隧道长2 220 m。沿线宏观地貌为低山丘陵及丘陵缓较陡，洞口覆盖厚层残坡积碎石土。地表植被丰富。秀里隧道位于秀里村东侧，沿秀里村道东走，交通不方便。该隧道起迄里程DK66+280～DK67+265，隧道长 985 m。沿线宏观地貌为低山丘陵及丘陵缓坡，丘顶浑圆状，洞口覆盖厚层残坡积碎石土。地表有少许植被。三道河隧道位于秀里村东，沿秀里村道东走，交通不便。该隧道起迄里程DK67+518～DK67+845，隧道长327 m。沿线宏观地貌为低山丘陵及丘陵缓坡，丘顶浑圆状，洞口覆盖厚层残坡积碎石土。地表有少许植被。大前石岭隧道位于姜家堡子东侧5 km，沿八里甸村道西走，交通比较方便。该隧道起迄里程DK69+225～DK71+685，隧道长2 460 m。沿线宏观地貌为低山丘陵及丘陵缓坡，丘顶浑圆状，洞口覆盖厚层残坡积碎石土。地表有少许植被。

2 水文地质

勘测区域内地表水系较发育，烟筒山隧道进口处有河流通过，降雨时会有较大水量流经此处，进口钻探期间发现地下水，水位埋深5.3 m，水位高程451.63 m雨季时有少量水沿节理裂隙面下渗。根据工点区钻孔水质分析报告判定，地下水及地表水化学侵蚀环境对混凝土结构不具侵蚀性，地下水氯盐环境对混凝土结构不具侵蚀性。

秀里隧道进出口有河沟，钻探发现地下水，水位埋深1.4～11.5 m，水位高程493.65～499.56 m降雨时会有较大水量流经此处。

三道河隧道进口有河，钻探发现地下水，水位埋深0.3～2.7 m，水位高程442.27～445.93 m降雨时会有较大水量流经此处。根据10-ZD-2281钻孔水质分析报告判定，地下水地表水化学侵蚀环境对混凝土结构不具侵蚀性，地下水氯盐环境对混凝土结构不具侵蚀性。在钻孔10-ZD-2282号孔处进行提水试验，根据水文地质试验，结核本工点路基挖方段范围内地层等特性，该隧道及其影响范围内地层的渗透系数推荐为K=0.3781～0.4459 m／d。

大前石岭隧道进口有河，结合本工点路基挖方段范围内地层等特性，该隧道及其影响范围内地层的渗透系数推荐为K=0.3781～0.4459m／d。

3 隧道设计概况

3.1 衬砌支护

全隧道明挖段采用明洞衬砌，暗挖段均采用复合式衬砌，全隧道除Ⅱ级围岩均采用曲墙带仰拱的衬砌，Ⅴ级及Ⅴ级加强复合式衬砌设置钢筋。具体参数见表1。

表1 二衬参数表

3.2 防水设计

（1）初期支护与二次衬砌之间铺设防水板，全线隧道防水板拱墙铺设，防水板采用EVA防水板（厚≥1.5 mm）加无纺布（400 g/m2），防水混凝土抗渗等级不小于P10。明洞衬砌拱墙铺设BAC自粘性防水卷材+刷涂水泥基渗透结晶型涂料。环向施工缝，拱墙部位采用缓膨型遇水膨胀橡胶止水带；纵向施工缝，刷涂混凝土界面剂+钢板止水带；变形缝处设置缓膨型遇水膨胀橡胶止水条+钢边橡胶止水带。拱墙变形缝处衬砌外缘与防水板结合部位以聚硫密封胶封堵，衬砌内缘3 cm范围内以聚硫密封胶封堵，以外2 cm范围内设置U型镀锌钢板接水盒，其余空隙采用填缝料填塞密实。明暗挖分界处、土石分界处及衬砌断面变化处设变形缝。

（2）防水板铺设前，应先对隧道初期支护喷射混凝土表面进行处理，切除锚杆头、钢筋头等坚硬物，凸凹不平处需补喷、模平，凹坑深度比应控制在1/6～1/10；漏水处需先进行注浆处理。

（3）本隧道属于寒冷地区，全隧道设置双侧保温水沟，保温水沟铺设聚氨酯保温材料。隧道衬砌背后环向设置透水盲沟，一般间距 5 m，可根据水量可适当加密；两侧墙脚设置纵向通长排水盲沟，环向盲管及纵向盲管与泄水孔间采用变径三通连接，排水盲沟与隧道侧沟以泄水孔连通。

3.3 建筑材料

隧道主体结构为满足混凝土耐久性要求，模筑混凝土及钢筋混凝土抗渗等级不小于 P10。模筑混凝土为C30混凝土或C35钢筋混凝土。

4 隧道施工缺陷整治施工技术

4.1 隧道衬砌裂纹处理

依据铁路运营隧道衬砌安全等级评定暂行规定，衬砌裂纹病害等级达到3级及以上的进行处理，3级以下不进行处理。3级严重的情况为裂纹呈网状、有剥落掉块可能。裂纹长度5～10 m，宽度3～5 mm；裂纹错位长度小于5 m，宽度小于3 mm。4级极严重的情况为裂纹呈网状，有剥落掉块；裂纹长度大于10 m，宽度大于5 mm；裂纹错位长度大于5 m，宽度大于3 mm。

4.1.1 3级及以上裂缝采用压力注浆法处理方法

根据全线隧道裂缝情况，对3级以上的裂缝进行观察，如果持续变形，对变形原因进行分析，采取凿除加固等处理方式，当变形停止后，采取开槽注胶的方式进行处理制定处理方法如下：沿裂缝进行开梯形槽，槽口宽5 mm、深10 mm。间隔20～30 cm粘贴注胶嘴，槽内填充环氧树脂。使用注胶器向裂缝内注胶。敲掉注浆嘴，切槽内填充环氧树脂，打磨后在修补区涂刷水泥基渗透结晶（赛博思）。

4.1.2 施工注意事项

施工前对裂缝进行全面的检查，现场核实裂缝长度、宽度、数量等，并对裂缝进行编号，做好记录，绘制裂缝分布图。[1]注意注浆嘴中注浆孔应正对裂缝且注浆孔正对的裂缝应充分清洁，保证注浆通道通畅；安装的注浆嘴应与墙体粘贴紧密。对注浆嘴间裂缝进行切槽，槽口宽5.0 mm，槽深10 mm；切槽后用毛刷将槽内粉尘清理干净。在槽内抹胶时应注意防止产生小孔和气泡，要刮平，保证封闭可靠。密封完成后，让裂缝胶自然固化，在固化过程中禁止其接触水。固化时间：一般在20℃时约12 h，在30℃时约6 h。待灌注胶达到强度后，将注入器安装在注入座上，用适度压力注胶。如注入器膨胀后很快收缩，说明缝内空间大，还需补灌；当橡胶管膨胀充满限制时停止注入。

4.2 渗漏水处理

以不影响结构的耐久性为前提，漏水水量较大处所按照“上堵下排”的处理原则进行处理，漏水位置位于隧道起拱线以上时采取“以堵为主”，漏水位置位于隧道起拱线以下时采取“堵排结合”的方式进行，将漏水引入两侧排水沟；隧道内施工缝、衬砌裂缝及个别出水点（面）出现渗漏病害，水流分散，水量较小，采取衬砌内部注浆措施，封闭水流通道及衬砌裂隙。

4.2.1 点漏

中心注浆管应对准出水点布设，安装注浆管时，应清洗孔壁混凝土残屑，注浆管应紧抵孔底出水点，随即施做水泥基渗透结晶（赛博思）防水层。周边注浆管在出水点周边20～30 cm范围内设置，安装方式与中心注浆管相同。

4.2.2 面漏

先凿除面漏范围2～3 cm厚表层混凝土，凿除范围应由漏水范围向四周外延0.5 m，凿面应平整并清除松动混凝土块及残屑，查找主要漏水点。针对漏水点打孔，并围绕此孔在漏水面上均匀布孔，孔距一般为20～30 cm，打孔完毕后，清洗孔壁，随即施做水泥基渗透结晶（赛博思）防水层。

4.2.3 缝漏

首先钻孔宜交叉布置在裂缝（施工缝）两侧，钻斜孔穿过裂缝（或穿过衬砌结构至止水带迎水面），安装注浆管时，应清洗孔壁混凝土残屑。钻孔间距宜为20～30 cm（施工缝钻孔间距宜为50～100 cm），斜孔倾角宜为45°～60°。裂缝两侧各20 cm范围涂刷水泥基渗透结晶（赛博思）防水涂料。

注浆主要参数：⑴堵漏剂（水不漏），根据渗漏部位的具体情况确定灌浆压力、灌浆量。用堵漏注浆泵将堵漏剂灌入裂缝，当全邻孔出现纯浆液时，移至邻孔，在规定的压力下灌浆（一般灌浆压力控制在0.3～0.5 MPa），直至压不进为止（注入率≤0.01 L/min），随即关闭止浆阀。⑵普通硅酸盐超细水泥浆液，水灰比为（0.6～0.8）：1，初凝时间30～45 min，注浆压力控制在0.3～0.5 MPa，保持压力维持5 min不进浆液结束。 ⑶普通硅酸盐水泥浆，水灰比（0.6～0.8）∶1，初凝时间15～20 min，注浆压力控制在0.3～0.5 MPa，保持压力维持5 min不进浆液结束。

4.3 脱空、不密实处理

二衬空洞依据丹东工务段的敲击结果和第三方检测结果分别定义为大空洞和小空洞：敲击出的空洞为大空洞，除敲击大空洞外其余第三方检测结果的空洞均为小空洞。项目部技术人员提前确定位置里程并标注好。

4.3.1 二衬大空洞

根据工务段人员敲击结果确定空洞位置，使用混凝土破碎机凿开衬砌，围岩欠挖凿除围岩至设计深度，凿除作业时应用米尺准确把握凿入深度，确保防水板的搭接宽度，重构防水板，网喷混凝土，打设锁定中空注浆锚杆，加密布置纵、环、径向钢筋后再施予模筑混凝土封闭，最后灌注无收缩灌浆料。

注意事项：（1）“天窗”形状规整。（2）对于围岩欠挖的模筑混凝土时应及时植入合适钢筋，挂设多层Φ8钢筋网，网格10 cm×10 cm，便于模筑混凝土封闭“天窗”，钢筋网层数根据脱空深度具体确定，一般按 20 cm深设计一层考虑。用钻机打眼的方式植入钢筋，钢筋搭接长度 80 mm，采用双面点焊连接，植入的钢筋和补加的钢筋网与二衬配筋焊接牢固。（3）衬砌混凝土植入环向钢筋，钢筋直径不小于Φ16，纵距10 cm。（4）注浆和观察孔（管）不应使用金属材质，宜使用橡胶材料，便于不规则布置；应按需求开泻浆和透气孔并用非闭合封口保护，注浆管直径不小于30 mm。（5）锚杆沿着垂直于岩面法线方向打入，锚杆打设间距1.0×1.0 m，范围为“腔体”正面及周边区域，正面锚杆孔应尽量径向布设，周边锚杆孔斜向布设，端头设置锚头，尾部设置托盘。（6）模筑 C40混凝土封闭腔体，拆除模板后灌入无收缩灌浆料。（7）网喷混凝土和模筑封闭腔体时，必须保证施工过程的安全和混凝土的品质合格。（8）在模筑混凝土模板拆除后后，用软钢丝刷或打磨机清理打磨混凝土表面，混凝土内表面不宜侵入隧道内轮廓线，以内欠2 mm为宜，并圆顺过渡。（9）回填注浆、锚杆注浆、预留孔封闭等。

4.3.2 二衬小空洞及不密实

与隧道漏水整治相结合，漏水点范围内的衬砌背后空洞、不密实进行全面处理；其他衬砌背后空洞、不密实缺陷等级到达3级及以上时可进行注浆处理。[2]

满足原则要求的衬砌背后脱空及不密实部位采取注浆处理方式。注浆材料采用水泥浆（微膨胀），水泥浆配合比根据现场工艺试验确定。拱顶注浆采用预留注浆孔进行注浆，当注浆孔堵塞时，采用钻孔注浆；其他部位均在脱空位置钻孔，钻孔直径Φ28，注浆管采用DN20钢管，钻孔间距1.0 m×1.0 m，注浆完成后采用可靠封堵措施。注浆完成后，必须对注浆效果进行检查，以确保回填注浆的质量。检查方法采用地质雷达检测，对于脱空的范围再次进行补孔注浆，直至脱空处混凝土密实为止。

4.4 施工缝错台处理

二衬施工缝错台突出较严重的部分采取手持砂轮机进行打磨处理，主要是针对错台处的松动混凝土块及浮浆处理干净。错台打磨按照1∶5的斜面打磨平顺、光滑。

4.5 蜂窝麻面处理

麻面是混凝土局部表面出现缺浆和许多小凹坑、麻点，形成粗糙面，但无钢筋外露现象。蜂窝是指混凝土表面无水泥浆，形成蜂窝状的孔洞，形状不规则，分布不均匀的现象。在二衬厚度、强度均能保证结构安全的条件下，对表面蜂窝麻面观感质量缺陷采用以下措施：首先清除松动的砂浆块、混凝土骨料，然后打磨平整。

4.6 露筋处理

若拱部出现露筋现象时，将钢筋周围松散混凝土全部凿除并进行打磨冲洗。当冲洗水分全部风干后采用水泥基（赛博思）防水涂料涂刷，涂刷不应少于 3 遍，间隔时间应在 20 min以上。涂刷前应保证结构物表面干燥、干净，涂刷应均匀无漏刷现象。

4.7 厚度不足处理

首先组装好施工用的钢拱架台车，作为修补工作平台；然后确定厚度不足区域，标记并描绘出施工作业区域线。人工持风镐对作业区域内二衬混凝土进行凿除，由一点扩大到面进行逐层剥离，再根据测量放样对欠挖围岩进行人工凿除，凿除过程中注意对钢筋及钢架的保护。

为保证后期防水板的恢复，二衬混凝土凿除范围边界要比围岩欠挖地段边界大20 cm，边界处混凝土贴近防水板20 cm范围内的混凝土由人工持钢钎进行凿除，防止边缘防水板被破坏以致不能利用防水板的焊接修复。在凿出的空腔内按原设计要求打设锚杆、挂网喷混，施作初支至设计限界。

欠挖围岩处理及初期支护修补完成后对防水板进行修补，对要修补的区域确认后进行防水板剪裁，挂设土工布及防水板，并进行防水板的焊接修复，保证质量要求。

分别在距离隧道内轮廓线30 cm、10 cm处的二次衬砌空腔内，沿空腔四周植入间距15 cm的φ16短钢筋，距离隧道内轮廓线30 cm处挂φ16间距15 cm×15 cm的第一层钢筋网，钢筋网纵环向与已有衬砌混凝土所植钢筋搭接焊接牢固，钢筋焊接前铺设无纺土工布作为缓冲防止焊机对防水板造成损害，钢筋焊接完成后取出无纺土工布；完成第一层钢筋网焊接固定后，在距离隧道内轮廓线10 cm处布设φ16间距15cm×15cm的第二层钢筋网，并与植入钢筋焊接牢固，焊接长度不小于24 cm。

钢筋网全部组装完成后，安装混凝土泵送管、注浆管及排气管，封闭作业窗后用地泵灌注C40拌制混凝土，待强度达到设计要求后再进行二次衬砌后剩余空腔的回填注浆处理，回填注浆材料采用无收缩灌浆材料，施工方法参照整治的注浆方案。

各层钢筋网均采用φ16的螺纹钢筋组合而成，网格间距15cm×15cm；植入钢筋的深度不小于20cm，植筋胶采用A级锚固胶锚固；最后用软钢丝刷配合高压水枪清理打磨后的混凝土表面。