铁路隧道施工技术常见缺陷及改进措施分析

蒲俊吉

（中铁十一局集团第五工程有限公司，重庆 400037）

1 铁路隧道的施工特点

铁路隧道工程的施工环境颇为复杂，受地质、水文、气候等多重因素的制约，铁路隧道工程施工还需要使用众多大规格的机械设备，加之隧道内部空气不畅以及光线的不足，使得工程项目的整体施工难度较大。铁路隧道工程施工通常需要多个工种和工序的完美衔接配合，且其主要在狭窄的工作面上展开大规模的进料、出渣运输等活动，其施工难度非常大，机械设备的应用优势难以得到有效发挥，施工技术难以高效落实到位，不利于工程建设工作的顺利开展。对此，工程施工方案的确定必须立足于实际情况，采用合适的施工技术，增强各道工序间的衔接，构成一条富有秩序性的施工流线，以便高效推进施工进程。

2 铁路隧道施工中的缺陷

2.1 衬砌欠厚及个别部位存在脱空和不密实现象

（1）爆破设计不合理，未正确判断围岩的岩性、岩石的结构等，遇软弱围岩或完整性不足的地段时未及时调整爆破参数，造成隧道开挖轮廓凹凸不平、有棱角。

（2）初期支护不规范，喷射混凝土前未进行测量复核，处理掉欠挖部位，喷混凝土时未将凹凸面喷平，初支平整度未达到规范要求。

（3）防水板铺设时未固定牢固并预留好足够的松铺系数，混凝土浇筑完毕后防水板未与初支面密贴。

（4）在混凝土浇筑过程中，未严格按照要求进行振捣；发生堵管或混凝土浇筑到拱顶位置时，未及时调整混凝土的坍落度，导致部位位置混凝土不密实和背后脱空。

（5）在混凝土浇筑到拱顶压浆时，现场人员经验不足，向拌和站提供的补方数量不准确或在未仔细分析的情况下就主观地认为已经浇筑完成，停止混凝土泵送造成二衬厚度不足，导致脱空。

（6）在二衬混凝土未初凝前急于拆管，造成未自稳的混凝土下落形成漏斗，造成二衬脱空。

（7）混凝土施工配合比水灰比偏大、坍落度大、混凝土振捣不密实，混凝土自重下沉以及混凝土的收缩徐变，导致空隙。

（8）采用输送泵输送混凝土时，拱顶的混凝土在输送过程中将部分空气密闭在狭小空间内无法排出，造成空隙[1]。

2.2 施工缝错台和破损

（1）隧道曲线小，衬砌台车与上一版二衬搭接部位未密贴。

（2）衬砌台车测量定位存在误差，混凝土浇筑前未再次校核。

（3）模板台车未加固牢靠，在浇筑混凝土过程中导致模板移位。

施工缝破损的原因：施工缝部位钢筋设置不规范，模板端头存在漏筋少筋现象，加上混凝土振捣不到位，导致施工缝位置混凝土不密实；施工缝处理过程中人为破坏。

2.3 衬砌结构出现裂缝

衬砌裂缝出现的原因：混凝土在硬化过程中，水泥水化过程中产生大量的热量，水分逐渐蒸发散失，产生干缩裂缝和温度裂缝；施工工艺或现场操作不规范，未根据现场实际情况，调整混凝土施工配合比，在混凝土运输及泵送过程中随意加水，混凝土浇筑时不振捣或漏振，导致混凝土均质性差。

3 铁路隧道施工常见缺陷的改进措施

3.1 加强超欠挖控制

开挖尺寸超过设计时，将增加出碴量和衬砌施作工作量，一方面延长施工时间，另一方面将由于施工物资的额外增加而提高造价。为更有效地控制初支平整度，减少混凝土超耗量，建议各工程项目部成立超欠挖控制领导小组，严格过程管理，在每循环开挖严格控制轮廓线测量、优化爆破参数确保周边眼满足要求，并在初期支护完成后，及时进行断面扫描收集数据，为下一次开挖提供参考数据，实行包保管理制度，层层把关，每天分析数据，落实施工质量和混凝土超耗的控制。

3.2 初期支护表面不平整地段改进

对于初期支护表面不平整的地段，采取喷射混凝土补喷平整，必要时打设锚杆并挂网喷混凝土。使其岩石个别突出部分（每1 m2不大于0.1 m2）欠挖不大于5 cm，为下一步防水板铺设提供良好作业基础，减少因凹凸不平导致衬砌背后脱空现象。

3.3 二衬混凝土浇筑到拱顶位置时改进

在二衬混凝土浇筑到拱顶位置时，及时调整混凝土的坍落度，采用液位继电法，衬砌模板台车拱顶设置5组液位继电器防空洞装置，拱部均匀布置，导线通过纵向注浆管线路从二衬台车端头拱部引出后与固定线路连接。当衬砌混凝土浇筑至拱顶最高点A和B时，混凝土为带水导电材料，A和B之间连通，形成回路，液位继电器工作，接触器线圈得电，常开触点闭合，声光报警器开启提醒作业人员，与拱顶设置观察孔相结合的方式辅助作业人员判定混凝土浇筑结束时机，使拱顶完全被混凝土充填密实。

3.4 现场施工人员管理

采用有效奖罚措施提高施工作业人员及现场管理人员的责任心、质量意识，比如后续经过多方检测论证该板二衬无质量问题，给予作业人员和现场管理人员一定奖励，反之则给予一定的处罚，从经济方面提高作业人员的积极性，减少后期缺陷处理工作量。

3.5 部分缺陷处理

（1）对于部分欠厚和强度不足的缺陷，应根据欠厚程度，分级验证，在保证隧道实体质量满足结构性、功能性要求的情况下，尽量避免衬砌大拆大换。

（2）背后脱空或不密实地段，若二衬欠厚或强度不足，按照二衬欠厚或强度不足拆除处理。其中拱部脱空需要拆除，采取拱部144° 范围拆除旧混凝土。重筑设计厚度混凝土处理边墙脱空需拆除，采取缺陷范围拆除旧混凝土，重筑设计厚度的混凝土；若二衬欠厚或强度满足设计要求或不需要拆除的，对脱空、空洞、不密实地段采用充填注浆处理，空洞体积大于1.5 m3的需要根据具体地质情况另行研究处理措施[2]。

（3）针对混凝土不密实整治，施工前应进一步根据物探及钻孔验证结果确定不密实范围，对二衬欠厚及强度不足达到拆除条件的按拱部、边墙或拱墙拆除处理。

（4）针对施工冷缝缺陷处理，根据混凝土结构以及冷缝数量综合判断处理，若衬砌拱部有一条施工冷缝的，对钢筋混凝土施工冷缝按非结构性裂缝整治。对素混凝土施工冷缝采取拆除拱部（144°范围）混凝土，重筑混凝土处理。若衬砌钢筋混凝土边墙有一条冷缝的，按非结构裂缝整治，有两条及以上的施工冷缝的，采取拆除边墙冷缝范围旧混凝土，重筑混凝土处理。同一断面拱部和边墙都存在施工冷缝的，采取拆除拱墙旧混凝土，重筑混凝土处理。

（5）施工缝处应进行表观和无损检测，根据不同情况采取处理措施。当存在错台，但无尖凸异型、裂缝或影响净空的情况，并且二衬厚度及强度满足设计要求不拆除的，可不做处理，仅必要时打磨钝化凸角。当二衬厚度及强度满足设计要求或方案要求不拆除的，但存在尖凸异型、裂缝缺陷或影响净空的错台情况时，对错台、尖凸异型及存在裂缝部分以砂轮打磨平整、圆顺[3]。

（6）针对施工缝破损处理，根据检测结果，若能满足隧道结构性、功能性要求，观感质量存在缺陷的施工缝处剥落掉块，应彻底凿除破损、松动的混凝土块或砂浆块后打磨平整，涂刷水泥基渗透结晶性材料；若施工缝剥落掉块处存在结构性缺陷，如欠厚、脱空等，或破损深度大于10 cm或缝宽大于20 cm时，缺陷范围应采取拆换处理。

（7）对衬砌裂缝的处理，根据检测结果判断裂缝属于结构性裂缝还是非结构性裂缝，若是结构性裂缝破坏了衬砌的整体性，对隧道及运营安全构成危害，原则上应采取拆除衬砌重建的方式处理。若是非结构性裂缝，应根据裂缝宽度采取不同处理方法，宽度小于0.2 mm的裂缝，采用沿缝涂水泥基渗透防水材料的方式整治。对于宽度大于0.2 mm的裂缝，采用沿缝边斜向钻孔注环氧树脂胶液和表面涂水泥基渗透防水材料的方式整治，整治后的缺陷区域表面涂刷与周边混凝土同色的涂料。

（8）在具体施工过程中，不仅要进行超前地质预报，随时对实时数据展开全方位分析，以确保围岩支护保持稳定状态，根据具体数据对施工技术进行一定调整。工程牵涉大量数据，必须对各种应力数据以及变量进行及时量度，积极利用各类测量器具，对在施工中能够使用到的钢架、锚杆等进行分析，并对支护效果进行评价，如果不在控制范畴中，需要调整。利用变形量对设备的稳定度进行监控，具体监控数据包含净空收敛、拱顶下沉、地表沉降、围岩内侧的位移。

4 结语

综上所述，铁路隧道工程的施工环境复杂、施工难度较大，衬砌背后脱空以及衬砌不密实、施工缝破损及错台等缺陷，影响衬砌结构的正常使用，甚至诱发安全层面的问题。工程人员必须正视隧道施工中的各类问题，采取合适的改进措施。通过本文的分析，提出了铁路隧道施工中的常见质量缺陷以及相应的改进措施，希望可以进一步推进我国相关施工工艺发展。