骆军平
中铁四局集团第一工程有限公司
摘要： 近年来，我国加大对于道路建设的发展力度，经过不断努力，已经取得了非常不错的成效。随着隧道施工工艺的发展，混凝土脱空整治技术已经普遍应用于各类铁路隧道的建造。高速铁路隧道混凝土施工过程中，铁路隧道受力体系的转换相对更为复杂，对误差的控制也更加严格，但在某些特殊条件下，仍存在混凝土脱空的可能。
关键词：高速铁路隧道；混凝土；脱空整治技术
引言
我国道路建设最近几年发展非常迅速，带动我国各行业的不断进步，使我国经济建设发展更为迅速。钢管混凝土组合结构是一种兼备结构受力和施工建造优势的结构形式，正被广泛地应用在高层建筑和桥梁等结构中。实际工程中，混凝土由于现场浇筑和收缩特性等原因，不可避免地会使得管内混凝土产生初始缺陷，导致钢管与核心混凝土之间出现脱空缺陷。
1工程概况
隧道起迄桩号右洞YK22+045-YK24+660，长2615.0m；左洞ZK22+039-ZK24+692，长2653.0m；左右洞平均长2634.0m，采用分离式双洞布置，属长隧道；隧道右洞进出口分别处于半径为1113m和2600m的平曲线上，洞身处于直线上，隧道左洞进出口分别处于半径为1000m和3800m的平曲线上；右洞纵坡为+0.50%、-1.60%，左洞纵坡为+0.50%、-1.60%。
2隧道病害及检测
1.隧道衬砌裂损，隧道衬砌是承受围岩压力的主体构造，在各种外界和人为因素作用下（冻土地区存在冻胀力）容易出现裂缝和变形，严重的会丧失支撑作用，导致隧道坍塌。根据裂缝形状和位置，可将隧道衬砌裂缝划分成纵向、环向、斜向裂缝。其中，纵向裂缝与隧道轴线平行，往往分布在拱顶部位，这是因为混凝土内缘受到拉力作用而出现张开现象，对衬砌结构危害性较大；环向裂缝主要是由于纵向不均匀荷载，施工缝、收缩缝等原因，对隧道衬砌承载能力影响不大。2.利用接触网作业车，（以下简称“作业车”），将检修人员送达需检查的隧道壁，实施检查。施工人员采用目视方式检查时，依据经验判断隧道表面是否存在脱空、掉块、裂缝、渗漏等病害；采用敲听方式检查时，使用敲击锤敲击检查空洞，依据敲击反馈的声音结合经验判断。若隧道表面病害出现“似离非离”状态，则在现场实施强制性剥除处理。根据调研情况，平均每个“天窗”作业可以完成约200m长度的隧道病害检查作业。这种检查方式是各铁路局工务系统中普遍采用的方式，存在施工安全隐患大、效率低、检测不到位等缺陷。
3高速铁路隧道混凝土脱空整治技术
3.1处治需遵循的原则
1.按照标准和要求进行处治并且必须遵循经济安全的原则；2.提前做好检查工作，排查现有的情况以及保护排水系统，然后再施工，施工时应尽量减少麻烦，保证顺利进行，保护其他设施不被破坏；3.针对病害不能敷衍了事，而是一定要针对不同情况的病害制定相应的解决措施，针对严重的病害一定要重点处治，一次性处置完毕，长期监测，不留任何遗留问题，以免后期再次出现。
3.2三通管法
该法原理是在拱顶设置三通T管，混凝土上升到横管位置后，浆液自管内均匀稳定溢出后可判断浇筑完成，同时根据三通管下沉情况可以判断拱顶防水板是否下沉，三通管有通气、观测、注浆三用。在12m衬砌模板台车拱顶处，沿隧道纵向均匀设置4组三通T管，自衬砌台车预留孔伸出，T管内预埋钢筋，起到固定和加强T管刚度作用。当浇筑至拱顶时，拔除T管内的钢筋，浆液自T管内稳定溢浆后，作业人员根据堵头浇筑情况综合判定混凝土已浇筑至拱顶。同时，若拱顶防水板若下沉，T管也跟随下沉，通过下沉的长度可以判断出浇筑过程拱顶出现了空洞，可及时处置。三通管布置简洁，根据三通管下沉可以监测防水板是否下沉，从而及时处置，但判断拱顶混凝土是否浇筑密实，需要人工判断溢浆情况，存在人工判断准确性。
3.3脱空检测方法
探地雷达为一种无损探测仪器，用于探测目标体内部不同介质的物理性质。探地雷达以其无损、经济、便捷等优点，常用于堆石坝面板脱空探测。通过在被探测物表面向物体内部发射高频宽带电磁波，接收反射的电磁波信号，将被探测物体内部不同介质的相关物理性质反映在输出的雷达图像上。而在实际工程中，对雷达图像数据的识别与处理是探测工作中的重点与难点。
3.4接触应力分析
为分析CFRP的约束作用对钢管和带有环向脱空缺陷的核心混凝土之间相互作用的影响，在构件的中截面上选取特征点分析接触应力变化，对比无脱空构件、环向脱空率为1%的构件及CFRP全包裹3层环向脱空率为1%的构件的接触应力(P)－位移(Δ)关系曲线。加载初期，环向脱空缺陷的存在大大延迟了带缺陷构件的核心混凝土与钢管的接触时间，二者单独受力，在构件达到峰值荷载前，接触应力为零。对于无脱空构件，核心混凝土和钢管在受力之后，很快二者就发生接触，共同受力，接触应力在受荷初期短暂为零后就呈现出线性增长的趋势，且初始接触应力较大;达到峰值荷载后，仅钢管内凹处的带环向脱空缺陷构件的核心混凝土与钢管发生接触，此时接触应力骤然增大，但由于仅部分钢管与核心混凝土接触，此后接触应力略有下降，呈现波动的态势;由于CFRP的约束作用，CFRP限制了钢管和核心混凝土的变形，使得二者共同工作的时间变长，随着继续加载，CFRP全包裹3层构件的接触应力大于无加固的带缺陷构件，在CFRP达到其极限抗拉强度ftk后，CFRP断裂，CFRP全包裹3层的构件接触应力骤然下降。
3.5衬砌空洞压浆
通过压浆来填充隧道衬砌空洞可以有效地稳定衬砌背后的松散围岩，改善隧道衬砌的受力状态，并约束衬砌变形。此外，公路隧道衬砌空洞压浆可能会消耗大量的水泥，为了降低工程造价，可使用其他抗渗性和耐腐蚀性较好的材料来替代，如水泥粉煤灰砂浆、水泥黏土砂浆等。
3.6整车技术
利用车辆技术、作业平台技术和检测技术及其相关装备和部件，共同搭建匹配，组成满足现有铁路技术条件、符合铁路隧道检测需求的混合动力隧道检测车整车。其中，车辆部分由空气制动系统、液压系统、电气系统、动力传动系统、燃油系统、转向架、车架、车棚及车内布置组成，作业平台部分由三作业平台、调平装置和锁定油缸组成，检测部分由高速摄像装置、探地雷达装置、手持雷达装置和敲击检查装置组成。
3.7防水板、土工布的铺设
在防水板、土工布铺设前，应先将初支表面尖锐物等清理干净、并补平凹坑后再铺设无纺土工布，固定在初支面上，然后将接头处露出的防水板用水冲洗干净，在隧道拱部标出隧道中线，再使防水板横向中线与这个标志重合，立即将防水板固定，再由拱顶依次向两边铺设。待拆除段防水板铺设好并经检查确认固定牢固后，再用爬焊机顺所留防水板接缝搭接部位进行焊接。防水板铺设完后应做防水板气密性检验，检验合格后方可进行衬砌施工。
结语
通过对高速铁路隧道脱空问题的处理及施工质量监控进行小微创新研究，在高速铁路隧道混凝土施工中应用脱空整治技术措施，能较好地掌控混凝土浇筑质量，有效预防隧道高速铁路隧道混凝土脱空及厚度不足等问题。
参考文献
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