铁路隧道仰拱施工质量控制研究

铁路隧道仰拱施工质量控制研究

唐中举1周志伟2潘勇3

中国建筑第五工程局有限公司，湖南 长沙 410000

摘要：作为隧道结构的基础，仰拱在实际的构建过程中能够增强隧道的稳定性。但事实上，由于仰拱长期处于列车的重载以及地下水侵蚀的影响，容易出现结构破坏，继而诱发基底沉陷、道床翻浆冒泥等建设质量问题，对铁路运营造成了极大的安全隐患。基于此，本文以中泰高铁隧道仰拱施工实践为基础，探讨通过加强先进施工技术的使用，对高速铁路隧道仰拱施工质量的提高。

关键词：隧道仰拱；上拱；施工质量控制

引言

众所周知，高速铁路隧道的施工相对复杂，一直是我国高度重视的问题之一。近几年来，作为中国高铁技术“走出去”的进程中的重要一环，中泰高铁一期工程是泰国首个完全使用中国技术和中国标准建设的高铁项目，其中隧道施工质量十分重要，仰拱施工又是隧道施工中的重要一环，本文以中泰高铁C3-2标段的施工实践浅谈如何提高仰拱施工质量。

1工程概况

中泰高铁C3-2标段路线总长度12.23千米，主要施工内容包括有高铁隧道4座总长8001.72m，长度分别为4100m、3465m、274.72m和162m，含两座长大隧道。隧道为单洞双线隧道，采用Ⅲ、Ⅳ、V级围岩双线隧道复合式衬砌断面，均采用曲墙带仰拱的衬砌结构形式，其中仰拱初期支护使用C25喷射混凝土，V级围岩设初期支护钢拱架，仰拱二次衬砌使用C30或C35防水钢筋混凝土。

2隧道仰拱产出病害的原因

（1）仰拱开挖过程中，隧道底部、边墙与仰拱结合部超挖严重，超挖后未采取与仰拱同强度等级的混凝土进行回填，使基面未形成设计理论计算弧形面，改变了隧道仰拱受力。（2）隧道仰拱底部在多个界面，即围岩-仰拱初支、仰拱初支-仰拱模注混凝土、仰拱模注混凝土-仰拱填充、仰拱填充-道床板，因工艺需求，个别隧道还存在二次填充基面。因隧道排水系统不畅，使每个界面中形成了地下水裂隙过水通道，并存在水压力上顶仰拱或道床，引起病害。（3）可溶岩段落的隐伏性岩溶未探测明确，在施工阶段未预留相应的过水通道或泄水洞，致使工后岩溶水压力较大，顶升隧道仰拱。

3高速铁路隧道仰拱施工质量控制研究

3.1仰拱钢筋绑扎

（1）全面检查断面，判断该处是否存在欠挖，发现欠挖及时处理。钢筋绑扎时，外层定位钢筋的绑扎最关键，应加强保护层厚度控制，5cm≤保护层厚度≤8cm。保护层采用砂浆垫块，将该结构设置在钢筋与模板间。外层主筋、纵筋的间距分别为20、30cm，误差不超过±10mm。（2）内层主筋与外层主筋共处相同的断面，箍筋绑扎注重对层间距的控制，允许误差为±5mm。钢筋数量较多，部分区域存在交叉，该部分扎丝间隔扎结；对纵筋做固定处理时，按照每隔5个节点做一次绑扎定位的方式有序操作；内、外两层纵筋均绑扎到位后，按照要求挂设箍筋，进一步对各节点连同箍筋绑扎。（3）钢筋绑扎是一项精细化工作，需要充分考虑预留洞室的位置以及尺寸要求，避免超限影响预留洞室正常使用。

3.2台阶法的施工质量管理

台阶法就是在实际施工中，将断面开挖的工序分为两到三次，台阶之间要预留安全间距，以便展开平行交叉施工。在台阶法的开挖中，施工质量监管需要从以下几个方面展开：第一，要做好地质条件以及围岩的勘察测量，根据作业断面来确定台阶的长度与数量，洞孔的直接不能大于台阶的两倍。台阶的高度需要根据隧道断面大小、机械设备等情况，高度保持在2米左右。第二，需借助钢筋进行洞孔的支架连接，才能有效避免变形。第三，台阶钻眼后，要立即进行混凝土注浆，这样才能有效避免变形。第四，要综合考虑施工现场的影响因素，并要求施工人员遵循施工规则。第五，上下台阶可以同时开挖，以加快施工进度。

3.3技术施工步骤

在借助该技术进行隧底虚碴问题处理的过程中，首先需要技术施工人员利用风动凿岩机进行钻孔作业，一般情况下所钻孔洞的标准为孔径40mm，孔距1.5m×1.5m，呈梅花型布置。在打孔作业完毕之后，需要技术人员利用高压水进行孔洞的清理作业，并对孔洞的深度以及是否出现堵塞情况进行检查，对于不合格的孔洞，进行重新钻孔作业，直到合格为止。随后需要进行封孔作业，在这一环节中需要在孔洞内埋设镀锌钢管作为注浆管，再借助锚固剂进行封孔，值得注意的是，在封孔过程中，需要确保封孔深度>40cm。在进行灌浆作业的过程中，一般采用型号为BW－150的注浆机进行注浆作业，为了提高水泥浆的粘性以及施工质量，需要按照0.8∶1~1：1的水灰比进行水泥浆的配置。不仅如此，施工人员还需要对注浆机、制浆原材料等方面进行检查，确保一切符合相关规定之后，再进行灌浆作业。一般情况下，为了确保工程建设的质量，需要在第一次注浆作业完成12h之后进行二次注浆。此外，待注浆作业完成7h之后，需要施工人员采用地质钻机对注浆效果进行取芯验证。在验证的过程中若虚碴固结，则说明说明注浆效果较好，实现了对于相关质量问题的整治，但是若虚碴没有出现固结，则需要施工人员再次进行注浆作业，直到质量要求符合相关规定。

3.4仰拱防排水施工质量控制措施

（1）在每模前方，挡头板外侧设置临时集水坑排水，绑扎钢筋和浇筑仰拱砼之前基面不得因水带入杂物而造成二次污染。（2）土工布铺设前清除初期支护外露的锚杆头和钢筋头等铁件，在清除部位用水泥砂浆抹平覆盖，以防刺破防水板。（3）严格控制热熔垫圈间距，铺设土工布时，热熔垫圈拱部间隔0.5m、边墙间隔0.8m呈梅花形布设；采用射钉枪固定后，人工排查，针对部分钉帽突出情况，采用锤子敲进垫圈内，防止固定防水板时击穿防水板。（4）纵向盲管布设采用防水板反包，防水板外侧采用Φ8圆钢加工成C型固定，并在盲管处设置无砂混凝土块。（5）对于布设环向盲管处，热熔垫圈铺设在盲管两侧加密，保证盲管处不存在脱空；纵向排水管采用1根Φ80透水盲管直接弯曲135°引出矮边墙，透水盲管两侧各采用2根135°的钢筋固定并与衬砌钢筋连接牢固，确保盲管不反坡，排水通畅。

（2）3.5混凝土浇筑及振捣

仰拱模筑施工材料为C35混凝土，以小块平面模板为基础单元，经拼接后得到完整的模板体系。施工前，清理作业面的积水、废渣，防止杂物混入影响混凝土的成型质量。施工中加密测点，及时检测，根据实测数据判断仰拱的拱度，并进行调整。仰拱混凝土浇筑做到一次浇筑成型，从仰拱中心处开始，逐步向两侧以对称的方式同步推进。为提高混凝土的密实性，浇筑时应加强振捣。以分层的方法有序浇筑，单层厚度不大于30cm，每层均进行振捣处理，各点位振捣时间20~30s，具体振捣时间根据混凝土的实际情况而定，无下沉、无气泡、有泛浆时，结束该点的振捣。混凝土施工缝处浇筑新混凝土时，需要在施工前做好准备，如清理施工缝处的松动石子和松散混凝土，用水冲洗，使该处保持洁净。在横向施工缝处铺设水泥砂浆，厚度约15mm（若有竖向施工缝，应刷薄水泥浆，材料的水灰比控制为0.3，具体根据实际情况调整）。可以铺设混凝土，厚度约30cm，继续浇筑新混凝土，此时依然振捣，提高混凝土的密实度，加强对仰拱施工质量的检查。

结语

综上所述，应从设计构造、施工过程、工装配置方面加强隧道仰拱质量的控制，特别是如果施工时有条件采用自行式全幅模板仰拱栈桥进行模筑，则可以确保结构物成型与设计一致，受力与理论计算模型一致，保证可以同时施工一板仰拱、一板填充，这既提高了工作效率，又保证了仰拱填充效果。仰拱成型后应及时开展沉降观测，以便能及时发现仰拱的变形规律。观测点的间距及频率，除了应按照相关要求执行，还需特别关注临近中心水沟处点位（可能出现最不利）的变形趋势，观测点设置需考虑从施工期到运营期的连续使用，避开轨道板位置，并低于目前铺底面5cm（施工期避免压坏）；观测期不少于1年（易变形地段应观测至静态验收止）。

参考文献

[1]春军伟,曾仲毅.隧道仰拱常见病害原因分析及处治措施探讨[J].交通科技,2018,290(5):111-114.