高铁隧道衬砌施工常见质量缺陷成因及对策

章雷军

摘要：在高速铁路建设中隧道工程非常重要，如果在隧道施工中出现衬砌结构质量问题，将会直接威胁到列车运行的安全性。所以要提高施工技术水平，确保隧道衬砌施工质量。该文首先对高铁隧道衬砌施工中常见的质量缺陷成因进行分析，然后阐述相应的预防及处理措施，为类似质量缺陷的处理提供参考与借鉴。

关键词：高铁;隧道;衬砌;质量缺陷

当前，我国高铁隧道工程施工日益重视对衬砌施工的质量管控。高铁隧道工程主要有3种衬砌形式：整体式、锚喷式及复合式衬砌，其中，复合式衬砌在隧道工程中的应用最为广泛。在衬砌施工中，初期支护涉及的施工工艺相对简单，因此，要重点对二次衬砌加强质量管控，实现对衬砌施工质量的有效保障，进而保障高铁隧道工程整体施工质量。

1衬砌裂缝受外界因素影响的类型

（1）温度裂缝。温度裂缝通常出现在隧道工程或者是混凝土工程中，主要受内外温度差影响，被称为温度裂缝。在浇筑混凝土的过程中，受混凝土特质的影响，在硬化冷却的过程会发生一系列化学反应，放出大量的水化热，造成混凝土内部和外界的温度形成一定的差值，产生内应力。早期硬化程度不高，内应力较大的话，致使混凝土开裂，这种情况造成的裂缝称为温度裂缝。大体积的混凝土浇筑更容易发生这种情况，大范围的浇筑水热化程度越大，致使内部更难驱散热量，与外界温度相差越大。温度裂缝必须采取温度控制或者科学养护，把发生裂缝的可能性控制在限制范围内。（2）荷载变形裂缝。隧道工程中会存在因各类因素加快施工进度，造成混凝土在浇筑后期的养护时间缩短，致使混凝土重量不达标，强度不够，受力不足易形成裂缝。赶工期也会造成隧道发生不均匀沉降，这种因加快施工进度从而影响隧道质量造成衬砌开裂的裂缝称为荷载变形裂缝。这种裂缝危害很大，一旦出现容易造成隧道的坍塌等。（3）干缩裂缝。造成混凝土发生干缩裂缝的原因一般是混凝土内部和外部的湿度值不一致，致使内外的收缩程度不一致，形成的拉应力导致混凝土表面出现开裂，裂缝一般发生在其表面，且为纵、横裂缝交错的组合裂缝。将混凝土构件长时间堆放在室外，致使混凝土表面的湿度较大，裂缝发生的概率较大。形成干缩裂缝的原因主要受水泥品种、用料粗细、水灰比等影响。

2導致隧道衬砌裂缝及渗漏水问题的原因

2.1人为因素

施工人员的施工操作也会对衬砌造成影响，如在施工阶段采用先拱后墙的施工操作致使衬砌出现裂纹，从而导致隧道拱顶出现裂缝。衬砌与围岩存在一定的缝隙，泥岩在空气或者水中容易被风化，致使衬砌与围岩之间不密实导致围岩容易发生脱落，从而增加拱顶的受力，更为严重的情况还会出现吊顶。施工过程中没有及时支护或者没有支护措施，衬砌开裂的可能性会受围岩情况的变化而变化。混凝土原材料没有严格按照施工要求调整用水量会增加水灰比，会提高衬砌开裂的可能性。

2.2材料因素

工程中的混凝土结构在收缩过程中，很容易导致裂缝，从而产生渗水问题。对混凝土收缩特性进行分析，能够发现其分为2种形式：干缩和自收缩。干缩，即在混凝土完成基本的养护后，内部的凝胶孔以及毛细孔吸附水产生了不可逆的收缩现象。自收缩是指的恒温条件下，胶凝材料的水化材料延期自身体积收缩的现象。因此，在施工和养护过程中，应采取合理的措施减少混凝土的干燥情况，保持混凝土结构的湿润，以免引起结构开裂。相关研究结果证实，配筋率以及混凝土的收缩变形存在着极为明显的负相关关系，即配筋率较大时，衬砌裂缝出现的可能性会有所降低。在隧道衬砌施工阶段，骨料的的掺入比例对混凝土的收缩特性影响较大，部分种类骨料配制的衬砌混凝土极易产生收缩变形问题，这种情况下混凝土结构非常容易出现裂缝问题，如砂岩等。

3高铁隧道衬砌施工常见质量缺陷的处理措施

3.1二衬背后脱空处理措施

根据二衬背后脱空的成因分析，可采取以下措施进行预防。第一，加强初支平整度，提高防水板铺挂质量。拱部和连接板处是初支平整度较差的部位，在拱顶施工时，应该控制好喷浆的距离以及风压，在喷浆过程中增加刮削频次，在连接板喷浆时及时清除掉回弹料。做好表面平整度的检测，严格控制在允许的误差范围内。第二，选用性能较好的二衬台车，有较强的动荷载刚度和强度，不会因为作业强度大而发生变形。有较强的液压系统能够实现带压灌注，在条件允许的情况下，配备附着式捣鼓器，保证混凝土灌注的密实度。

3.2衬砌裂缝修复技术

对于已经发生开裂的衬砌，必须采用行之有效的措施对衬砌裂缝进行修复，根据衬砌裂缝的类型采取不同的修复技术。渗漏水病害严重的必须考虑拆换局部或者整体的衬砌。衬砌裂缝修复技术一般包括钢带加固、套拱加固、锚杆加固等，对于出现衬砌发生脱落的现象，必须运用套拱加固的技术使衬砌具有耐久性和提高承载力。对于隧道出现局部且大规模的裂缝，需要采取衬砌拆换的技术手段进行整治。

3.3衬砌裂缝预防对策

结合当前的实际情况分析，衬砌裂缝和渗漏水问题出现后，应及时采取事后修补与加固方法。经过合理的修补与加固，可以促使治理效果得到有效提升，但是在一定程度上会影响隧道整体的观感，甚至对其运营产生负面影响。因此，需要积极关注预防性工作的落实，如强化衬砌结构设计，同时注意隧道开挖的施工管理细节，稳步提高相应的技术水准，从而降低衬砌裂缝及渗漏水问题发生的可能性。在隧道工程的施工过程中，通过对施工质量的重点关注，强化相应的施工管理力度，可以确保隧道后期的运营效率有效提升，同时提高工程项目的施工质量。

3.4对材料进行质量控制

（1）部分地段存在地下水侵蚀，要以工地水样化验的具体结果为依据，针对各类受蚀类型，采用相应的抗侵蚀混凝土。（2）要确保砂、碎石及水泥等各类材料满足相关规范的具体要求，通过试验对掺加剂的用量及质量进行确定。要采用标号在32.5以上的水泥，将重量偏差、集料重量偏差以及水和加气剂相应的重量偏差控制在2%的范围内。（3）要采用抗渗标号在S8及以上的衬砌混凝土，遵循相关规定执行测定标准。要将水灰比控制在0.55以下。在冬期开展施工，要遵守冬期施工的各项要求。

4结语

在高铁隧道施工中，由于受到自然条件以及人为操作等各种因素的影响，会出现各种质量缺陷。如果出现比较严重的结构质量缺陷，将会威胁到整个隧道的稳定性和安全性。

参考文献：

[1]刘范.解析隧道衬砌裂缝及渗漏水病害整治技术[J].低碳世界，2018（12）：235-236.

[2]郭二宁.隧道混凝土衬砌裂缝的成因及处理[J].工程技术研究，2018（6）：131-132.

[3]邹俊辉.全面提升高速铁路建设质量的思考[J].高速铁路技术，2018（12）：28.

（作者单位：中铁四局集团第四工程有限公司）