经 铁路隧道仰拱、底板质量缺陷整治技术 ．邓健 （中铁二十二局集团第三工程有限公司，福建厦门３６１００８） 摘要：随着高速铁路的迅猛发展，无砟轨道被广泛应用，桥隧群、长大铁路隧道等多采用无砟轨道结构。无砟轨道对隧道仰拱、底板 等下部结构质量要求高，隧道施工质量提升跟不上高速铁路发展的脚步，在施工过程中产生了部分质量缺陷，严重影响铁路工程整体 质量，必须进行彻底整治，确保铁路运营安全。 关键词：隧道；仰拱；缺陷；整治；技术 １ 概述 近年来，我国高速铁路建设迅猛发展，成为全世界拥有高 速铁路最多的国家，许多先进的施工生产技术和管理经验被广 泛应用，铁路工程整体质量得到很大提升。同时，铁路隧道施工 仍然延续以前的施工生产模式，质量提高缓慢，在已经开通运 营的多条高铁线路中，隧底渗水、返浆、冒泥、下沉等病害时有 发生，严重影响铁路工程整体质量，造成较大安全隐患，且处理 难度大、耗费成本高。因此，对铁路隧道仰拱、底板质量缺陷，必 须在施工过程中进行彻底整治，确保铁路运营安全。 仰拱是隧道衬砌结构的主要组成部分之一，仰拱可以看做 是承受地层永久荷载和路面临时荷载（动荷载）的一种地基梁 （板），它是整个隧道衬砌的基础。高速铁路隧道施工断面大，隧 道结构受力较为复杂，尤以隧道底部最复杂，边墙底与仰拱连接 处应力较集中。仰拱的设置能够将隧道上部的地层压力通过隧 道边墙结构或将路面上的荷载有效的传递到地下，同时还有效 的抵抗隧道下部地层传来的反力。特别是在侧压力系数较大的 软弱围岩、初始地应力场中具有较大的水平构造应力的围岩、流 变明显的围岩以及膨胀性岩体等情况，仰拱的作用就更为明显。 对于穿越软弱围岩地质条件的客运专线大断面隧道，仰拱的质 量对隧道衬砌体系长期使用的安全性和耐久性意义重大。 ２某铁路隧道仰拱、底板质量缺陷现状 ２．１某隧道工程地质概况 浙南地区某铁路隧道位于低山区， 自然坡度４０。～５０。， 相对高差约２００ ３００ｍ。中线所经之地有大部分地势较险，植 被茂密，沟谷发育。该隧道地层比较单一，主要有侏罗系上统高 坞组熔结凝灰岩及燕山期侵入的流纹斑岩；另外，在山间谷地、 洼地及山坡地表上还零星分布有第四系坡洪积和残坡积层。隧 址区属于华南加里东褶皱系的浙东南褶皱带。区内未见元古代 变质基底出露，全为中生代晚侏罗世一套巨厚的酸性火山岩。 构造以断裂为主，从空间展布方位看，发育有北东方向的两条 断裂，区内褶皱不发育。隧址区未见不良地质及特殊岩土。 ２．２隧道仰拱、底板质量缺陷情况 该铁路隧道全长９．４ｋｍ，为双线无砟轨道隧道，在隧道仰 拱、底板施工完成后，无砟轨道施工之前，进行了仰拱、底板钻 芯取样检测。检测共发现６５处质量缺陷，其中隧底虚碴缺陷３６ 处，约７２０ｍ，虚碴厚度５—３５ｅｍ；隧道仰拱厚度不足缺陷２９ 处，约５８０ｍ，厚度不足２～３０ｃｍ；仰拱、底板缺陷长度约占隧道 总长度的１３．８％。其中，隧底虚碴缺陷主要出现在Ⅱ、ＩＵａ两种 ２０１４年第９期 围岩级别地段，仰拱厚度不足缺陷主要出现在Ⅲｂ、１Ｖａ两种围 岩级别地段。 ３仰拱、底板质量缺陷原因分析 ３．１ 隧道虚碴产生的原因分析 ①隧底开挖过程中，打眼外插角度过大，造成底部局部超 挖严重，机械清碴不干净，未采用人工进行清理。 ②底板炮眼间距过大，爆破后隧底凹凸不平，清底过程中 出现凹处堆积虚碴的情况，未认真进行人工清碴。 ③部分超深较多部分，可能存在人为回填洞碴或碎石整平 情况。 ３．２仰拱结构厚度不足原因分析 ①仰拱开挖过程中，炮眼间距过大，爆破后隧底凹凸不平，凸 出部位欠挖，没有进行二次补炮处理，造成仰拱局部厚度不足。 ②仰拱开挖断面检查过程中，测量点位数量不足，未找出 欠挖部位加以处理，造成隧底存在局部欠挖现象。 ４隧道仰拱、底板质量缺陷整治措施 根据隧道地质、水文情况，在确保隧道正常使用功能的前 提下，结合以往施工经验，以尽量少破坏既有结构为原则，采用 以下措施对隧道仰拱、底板质量缺陷进行处理。 ４．１ 隧底虚碴处理措施 隧底虚碴强度低，且将隧底围岩与隧道底板混凝土隔离，降 低了隧道底板混凝土承载能力。虚碴厚度较小时，可采用注浆、锚 杆加固等措施加以处理，使隧底虚碴固结，将围岩与底板混凝土 连接成整体，增强底板混凝土承载力。虚碴厚度过大以后，底板结 构已经不能满足受力要求，必须返工处理，凿除底板，重新施做。 （１）注浆处理 Ⅱ级、Ⅲａ级围岩复合式衬砌虚碴厚度在０～ｌＯｅｍ之间， 采用注浆固结方式进行处理 注浆材料宜采用早期强度高，分 散度高，浆液终凝时间不大于３ｈ的水泥基灌浆材料，水灰比 ０．７５：１ １．２５：１，注浆压力０．３～Ｏ．５ＭＰａ。注浆过程中，不得随意 停泵，以防管路堵塞。注浆时应注意注浆压力、储浆桶浆液下降 情况及跑浆情况。若注浆时间很长而不升压，可能浆液流窜太 远，应缩短浆液凝结时间或停止注浆。注浆时，安排专人记录浆 液消耗量、注浆时间、注浆压力等技术参数。靠近中心管沟一侧 注浆孔注浆时，应防止浆液流人中心管沟，必要时可采取缩短 浆液凝结时间或间歇注浆进行处理。注浆完成后，进行取芯检 查，对固结效果不佳部位进行补注浆，直至虚碴完全固结。双线 无砟轨道铁路隧道Ⅱ级、Ⅲａ级围岩底板注浆孔布置见下图： ＩＩＩ
