中铁一局集团第五工程有限公司 陕西省宝鸡市 721000
摘要：文章主要针对我国某地区的铁路隧道工程，仰拱施工过程的重难点控制及开裂沉陷、渗漏水、仰拱上浮等多种质量病害的发生，不仅降低了整个项目的质量，而且也影响了出行群众的人身安全。而在铁路隧道仰拱施工过程中，隧道仰拱是隧道的重要结构，其质量直接影响隧道环形构造受力性能和运营安全，因此对其质量控制尤为重要，为了能够提高仰拱施工过程当中的质量问题，降低后期仰拱上浮以及开裂等问题的出现，文章将详细提出几点针对性的控制建议，希望能够给相关人士提供些许参考依据。
关键词：隧道仰拱；质量病害；施工质量控制
引言：本文围绕铁路隧道仰拱的常见问题，提出合理化的质量控制措施，希望能够有效降低仰拱危害出现的机率，也能够提高整体铁路隧道施工的质量水平。
1.工程概述
某地区的铁路隧道工程项目，隧道的长度主要占据设计方案中总项目长度的64.4%，其周边有着比较复杂的地形结构，主要经过地质断层、可溶岩等结构，有着比较发达的水系等特点，隧道内主要以Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩结构居多。在接下来的文章中，将对该地区项目隧道仰拱病害出现的根源，以及详细的施工质量控制措施进行分析。
2.隧道仰拱产生病害的原因
在行业人士多年以来的研究中可以看出，针对隧道仰拱问题出现的根源，常见的有地下水、仰拱结构病害以及基底软化等方面所引起的。分析其中基底软化问题，如果没有全面的清理好虚渣、积水或者是软化的围岩等方面的问题，都会引发仰拱病害现象的出现。具体还可以围绕以下几点进行研究：第一，在仰拱开挖环节当中，鉴于隧道的底部或者是边墙等部位处于未支护状态，一旦出现超挖行为，导致基坑轮廓线不符合设计要求，进而影响了仰拱内部受力情况；第二，对于仰拱底部而言，在积水严重且不能顺利排水的基础上，极大的降低了隧道排水系统存在价值，以至于形成地下水裂隙通道，内部水压力持续上升，就会威胁到上部分仰拱结构的完整性，最终出现质量问题；第三，鉴于其中可溶岩段落的隐伏性岩溶，地勘资料及设计文件没有对其性质进行详细的说明时，特别是实际操作环节当中，没有提前设置好合理的过水通道，进而伴随着内部岩溶压力逐渐增加，严重威胁到了仰拱结构；第四，在拱架加工过程中，存在加工误差，影响了拱架拼装的闭合及存在较大误差的情况，最终导致钢拱架不能全面的闭合。
3.隧道仰拱构造施工措施
3.1隧道仰拱排水构造施工
针对隧道仰拱，主要借助1.5mm厚EVA防水板+400g/m2无纺布对其背后加以处理；对环向施工缝进行处理时，主要的有聚氨酯遇水膨胀止水条（15mm×50mm）+中埋式橡胶止水带（350mm×8mm）的复合防水措施；纵向施工缝，主要可以借助中埋式橡胶止水带（350mm×8mm）+聚氨酯遇水膨胀止水条（50mm×10mm）的复合止水措施；中心排水管安放标高必须严格控制，保证排水通畅，并位于隧道中心线上，并保证设计要求；在有泄水孔的地段，要注意纵环向盲管的包裹，和泄水孔的高度、角度控制。
3.2缓倾岩层段落仰拱构造施工
鉴于隧道内部存在的软岩缓倾岩层结构，为了能够保证其具备较强的稳定性，及时与设计、监理进行沟通，优化设计进行变更，此时可以对其采取加强支护的操作手段，隧底结构仰拱曲率由常规的1/14调整至1/8，仰拱厚度由50cm调整为70cm。
4.仰拱开挖质量控制措施
面对该地区隧道铁路仰拱开挖工作，期间所采取的质量控制措施可以围绕以下几个方面进行处理：第一，在正式开挖过程中，如果采取的是爆破方式，那么应该设置好炮眼之间的距离，按照钻爆设计进行装药量的控制，严禁出现装药量过多或者是过少的情况，以免爆破不彻底或者是威胁仰拱岩层结构的完整性。实施仰拱开挖工作当中，把控好其开挖面的弧度，不能存在超欠挖的问题；
第二，如果出现超挖问题，应将超挖部位采用不低于同级混凝土进行回填处理，确保终凝强度能够满足设计要求，然后再进行初期支护以及二次衬砌施工，保证整个仰拱受力满足质量标准。如果部分区域没有达到要求的开挖效果，那么也必须采用专业的施工设备，再次实施超欠挖部分的操作；
第三，对于铁路隧道来讲，下部分结构中有着较多的基面，就像围岩-仰拱初支、仰拱初支-仰拱模注等，此时就需要注意做好基面部分的防护，处理好出水点部分的施工工作，以免影响结构的施工质量[1]；
第四，在对仰拱基地部分施工过程中，如果基底存在较多的虚渣及建筑垃圾等，就应该及时的做出全面的清洁工作。做好基底清洁以后，还应该面对隧底部分，实施妥善的钎探处理，整个过程所产生的数据，必须要做好详细的记录，确保基底承载力满足设计要求。
5.仰拱初期支护施工质量控制措施
仰拱初期支护施工过程，其质量管理措施可以围绕以下几点进行：
第一，控制好钢拱架的加工精确性。实施钢拱架操作过程中，必须秉持整体性的原则，做出妥善的拼装处理，针对过程中所应用的所有钢拱架，都应该实施必要的标记；
第二，运输、安装。鉴于施工过程中的分台阶，或者是仰拱部分，都应该应用拼装验收的同环拱架[2]；
第三，鉴于所有拱架，在实际安装过程中，都应该控制好其垂直性，对卡具以及模具做出妥善的设置，仰拱段落的拱架必须闭合，严禁在仰拱中部设置拱架节点；
第四，在混凝土喷射过程中，施工人员应该借助湿喷工艺方式加以处理，及时的调整好喷嘴的角度以及间距等，妥善控制好钢架背后的喷射混凝土的密实性。对混凝土强度喷射程度加以检测，没有在5MPa以内，那么便不能允许人员行走，如果超出了50%的强度值，在不会对其有着较大威胁的基础上，进行下一步工序施工。
6.仰拱防排水施工质量控制措施
仰拱防排水施工工作作为整个项目过程中不可缺少的关键部分，为了能够把控好该环节的施工质量标准，具体可以从以下几点进行处理：
第一，提前准备安装好挡头板，鉴于其外部环境设置好必要的排水体系，同时还需要清洁好内部环境，严禁基面结构杂物的存在，之后才能够实施钢筋绑扎等处理[3]；
第二，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；
第三，在纵向盲管布设过程中，施工人员可以使用防水板进行反包，其中防水板的外部区域，应该应用Φ8圆钢加工成C型固定，并在盲管处设置无砂混凝土块。
第四，环向盲管部分的设置工作，应该先在盲管部分的两边，准备好热熔垫圈加以铺设，同时进行两侧区域的加密处理，严禁后期盲管出现脱空等问题；而在实施纵向排水管设置过程中，可以借助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，严禁盲管反坡情况的发生，维持后期畅通的排水效果；
第五，把控好防水板的搭接长度以及形式等，可以综合采取下压上，或者是低压高等的方式，维持搭接的长度，最好应该在15cm之内；防水板长接缝采用专用塑料热合机双缝焊接，单条焊缝的有效焊接宽度不小于1.5cm[4]。
7.仰拱混凝土浇筑及其施工质量措施
目前大部分隧道施工使用工字钢拼焊形式的简易仰拱桥，虽然制作简单，但跨度稍大则笨重不堪不便于使用，压坏填充面，架设和移动需要1台挖机和1台装载机作为动力拖拽，效率低、安全隐患大，制约施工进度；且传统的仰拱桥结构单一，技术粗糙，不能重复利用；端头模板定位不顺直，止水带安装存在偏差，导致孔隙水的渗入，造成仰拱上浮等质量通病等问题。
鉴于传统的栈桥不能满足现阶段施工质量要求，而采用全自动液压仰拱栈桥它自带动力，液压操作简单、前后行走灵活、左右移动跨沟就位方便，可大跨度施工（最大跨度可达24m），桥面平稳，行车安全，能够有效减少施工干扰，节约施工时间，提高施工效率。
全自动液压仰拱栈桥主要由桥体系统、行走系统、液压系统、底盘系统组成（详见附图1）。它是在洞口平地拼装好仰拱栈桥，通过行走系统开行至已开挖仰拱段，并搭设好栈桥，先完成首段仰拱支护，绑扎好钢筋，拼装好仰拱模板，利用丝杆将上下模板支撑到位，关好堵头模，浇筑仰拱混凝土，当混凝土达到脱模强度后，拆除丝杆，装上模板丝杆支座，将下模板翻转立起，立中心水沟及填充端模，浇筑仰拱填充的一种施工工艺方法，全自动液压仰拱栈桥及模板浇筑完一节段后，能够自行至下一浇筑节段，每节段施工段长度（12m）与二衬节段施工缝对齐，确保不会产生反射裂缝。
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仰拱混凝土浇筑质量控制措施可以结合以下几个方面进行处理：第一，在仰拱实际浇筑过程中，应该保证一次浇筑成型，避免底部存在纵向裂缝。第二、在填充层施工时，应该要与仰拱层达到相同的施工效果，确保仰拱受力程度得以提高。第三、仰拱浇筑采用全自动液压仰拱栈桥和仰拱模板进行施工，弧形仰拱能一次成形，避免两侧仰拱上部出现冷缝，也避免仰拱与填充不同标号混凝土混浇。
仰拱浇筑过程的注意事项：
1）台车对位尺寸准确，防止二衬施工时形成纵向错台
2）仰拱浇筑从中部没有腹模处开始，直至浇筑到腹模两侧底端，应采用流动性坍落度混凝土，并适当放慢混凝土浇筑速度，防止腹模混凝土冒出及浮模现象的发生。
3）利用滑槽从仰拱腹模一侧窗口开始浇筑，边浇筑边进行插入式振动棒捣固，注意两侧对称浇筑。
4）从腹模观察孔检查腹模混凝土是否浇筑满。
5）混凝土浇筑完毕后打开附着式振动器，打开顺序为从成型仰拱向掌子面方向逐个开启，每个振动器开机时间 10 秒。
6）浇筑混凝土时，小组长应随时观察模板，检查支撑是否松动，模板是否有浮动，若有异常应暂停浇筑，待问题处理后方可继续浇筑。
7）控制好仰拱顶面标高及止水带外露长度等，等混凝土浇筑完一小时后，对小边墙顶面进行收面拉毛。
8）防排水综合接地钢筋安装正确，浇筑过程中注意保护，在有接地钢筋的地方需做上标记，以便在拆模后将其找出，接入水沟电缆槽的接地端子。
9）初凝后进行洒水养生，养护时间为14天。为防止对仰拱填充混凝土造成损伤，24h后方可脱模。结论：
简而言之，为了能够提高铁路隧道仰拱施工质量，除了加强对施工过程关注的基础上，也不能忽视设计以及配置等多个环节的重要性。以往隧道仰拱采用的短节段施工工艺，修建的隧道由于仰拱整体性不强，施工缝较多，易产生仰拱开裂沉陷、渗漏水、仰拱上浮等质量通病，而采用全自动液压仰拱栈桥进行仰拱施工，结构稳定，安全可靠；减少了掌子面开挖施工运输和仰拱施工之间的干扰，掌子面所施工的工装料具可以从栈桥上通过，不影响栈桥下部仰拱施工；同时，栈桥跨度大，为仰拱施工提供了流水作业工作面，提高了施工效率。有效减少仰拱施工缝对接次数，提高了仰拱整体性，减少隧道施工通病，提高仰拱施工质量。在仰拱成型以后，接下来还需要做好沉降观测工作，充分判断出仰拱变形的特点等。除此之外，也应该观察好观测点的间距等数值，要求严格按照操作标准加以实施处理，对临近点水沟处点位进行详细的观察，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）；重点需要把控好沉降观测的时间和频率。
针对以上获取的仰拱开挖、支护、防排水、浇筑等多个环节的数据信息，制定好合理化的施工质量控制措施，降低仰拱质量病害出现机率。
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.
[2]郑怀臣.自走式隧道仰拱栈桥与隧道仰拱模板的一体化设计[J].工程建设，2017，49（1）：62-67.
[3]殷立军.铁路隧道工程结构防排水设计理念及施工措施的思考[J].工程技术研究，2020，5（1）：210-211.
[4]李伟男，隧道施工质量控制的关键技术与研究[J].中华建设，2019（11）：152-153.
[5]白雪.隧道仰拱施工工艺研究[J].工程技术研究，2020，5（4）：66-67.
[6]杜明庆.高速铁路隧道仰拱结构力学特性与安全性评价[D].北京：北京交通大学，2017.