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摘 要:本文主要结合邕北线花甲山隧道拱顶空洞成因,进行妥善合理的分析,并详细介绍拱顶空洞病害特点,提出有效的空洞整治技术,希望能够给相关工作人员提供一定的借鉴。
关键词:高铁隧道;拱顶空洞成因;空洞整治技术
中图分类号:U452 文献标识码:A 文章编号:1004-7344(2018)14-0142-02
通过详细分析高铁隧道拱顶空洞成因,并提出妥善的空洞整治技术,能够有效提升高铁隧道拱顶空洞的整治效果,保证高铁隧道结构更加稳定。对于拱顶空洞施工人员来说,要结合拱顶空洞结构特点,不断改进原有的空洞整治技术,进一步提升高铁隧道工程的经济效益。
1 工程概况
邕北线花甲山隧道进口里程K47+523(DK48+772),出口里程K54+507(DK55+756),全长6984m。隧道为侵蚀剥蚀低山丘陵区,地形波状起伏。地面高程114~260m,相对高差144m,最大埋深154m,自然坡度20~50°,局部陡峻,坡面植被发育,低洼地段多为水田,隧道于低洼沟谷地段埋深均较浅,四处埋深20~30m,形成浅埋。该隧道于2009年11月1日正式开工,于2011年8月10日贯通,静态验收时间为2012年12月,通车时间为2013年12月30日。
2 拱顶空洞病害成因及特点
2.1 拱顶空洞病害成因
根据现场检查结果表明,在该隧道中,由于防水板出现严重脱落,会降低防水板的稳定性。防水板脱落病害成因如下:在浇筑混凝土的过程中,由于混凝土挤入到初支卷曲防水板间,伴随混凝土的挤入重量的不断增加,隧道拱部的防水板很容易出现脱落现象,降低防水板的稳定性[1]。在灌注混凝土的过程当中,由于灌注方法不合理,混凝土很容易出现裂缝,使得防水板的牢固性不断下降,拱部的防水板很容易出现衬砌孔洞现象。
2.2 拱顶空洞病害特点
高铁隧道拱顶空洞病害对隧道结构的影响较大,如果工程中的拱顶空洞病害比较严重,会降低高铁隧道工程结构的稳定性,降低工程的总体施工质量。另外,拱顶空洞病害比较严重,会降低注浆效果,影響砂浆的流动性。由于工程中的模板台车顶部主要采用斜交泵送口,如果隧道的坡度较大,施工人员要结合隧道坡度,进行合理的浇筑。
3 拱顶空洞整治技术要点
3.1 合理控制整治材料
在高铁隧道工程中,为了有效保证拱顶空洞得到更好的整治,施工人员要运用合理的整治材料。高铁隧道工程拱顶空洞整治材料如下:
水泥:PO42.5;
碎石:反击破方式生产,粒径为6mm左右,基材为石灰岩或火山岩,级配连续;
砂:中粗砂或粗砂,模数不低于2.5;
减水剂:液态,对混凝土耐久性无副作用;
速凝剂:粉末状,添加量7~10%,对混凝土耐久性副作用小且可估量;
回填灌浆和锚杆注浆材:无收缩水泥浆,不使用砂浆;
锚杆:满足设计材质要求,中空,∮25~28,附∮10~30孔的碗(碟)型垫板(托盘),球型螺母;
钢筋:材质符合设计要求,∮6圆钢,∮18、∮22螺纹钢;
回填灌浆预埋管:非金属,以PE、PVC、橡胶、塑料、橡塑管材为宜;
环氧树脂:通用胶。
对于工程中的施工人员来说,要明确拱顶空洞整治流程,并遵守相关原则,结合拱顶空洞整治要求,有效提升高铁隧道拱顶整治效果。在整治的过程中,施工人员还要根据高铁隧道拱顶结构特点,保证工程的使用功能得到更好的发挥,并运用先进的整治与修补技术,严格控制各项整治材料质量,不断提升工程结构的安全性[2]。
3.2 较严重脱空和厚度不足整治方法和技术要点
在该高铁隧道工程中,如果混凝土的衬砌厚度超过25cm、钢筋混凝土的厚度大于20cm,拱顶很容易出现脱空现象,施工人员可以采用间歇式无收缩浆材回填灌浆技术,并结合孔封闭情况,运用合理的注浆技术,并先安装模板,并合理浇筑混凝土。在浇筑混凝土的过程中,施工人员可以在喷射用水中加入一定量的减水剂,并合理控制喷射时间,如果喷射用水的搁置时间超过3h,施工人员要及时摒弃。
对于高铁隧道空洞整治人员来说,在实际工作当中,需要注意以下几点:①配置合理的滚筒或者搅拌机,方便砂石混合料的搅拌,有效提升砂石混合料、水泥与减水剂的搅拌质量,如果工程需要采用二次拌合,施工人员要做好相应的翻搅工作,在在搅拌的过程中加入适量的速凝剂。②在喷射的过程中,应该先开启水泵,后开启动力风设备,并做好相应的调试工作,保证水压力能够有效清洗喷基面。为了有效提升混凝土的喷射质量,施工人员要合理控制设备的喷射速度,如果喷射压力过大,会降低混凝土的强度,喷射压力过小,混凝土很容易出现堵塞现象,影响混凝土的密实度[3]。
除此之外,停止喷射后,施工人员要将喷头转移到受喷面,先关闭压力水然后关闭动力风。施工人员还要保证受喷面与喷头距离在规定范围之内,通常情况下,受喷面与喷头之间的距离不宜超过1.0m,喷射路径呈现“S”型,在喷射的过程中,如果遇到钢筋网片与钢架,施工人员要做好相应的调整工作,并合理控制喷射厚度,一次喷射的厚度不宜超过12cm。
3.3 严重脱空和厚度不足整治方案和技术要点
当高铁隧道拱顶空洞衬砌混凝土厚度在15~20cm之间时,钢筋基本上全部被混凝土包裹,因此,施工人员需要合理控制混凝土的支护厚度,有效减少脱空现象的发生。施工人员在实际工作当中,可以按照以下施工流程进行施工:①结合混凝土的灌喷情况,将混凝土进行封闭处理,打开锁定的中空锚杆之后,喷注一定量的混凝土;②合理控制混凝土厚度,混凝土的喷灌厚度不宜超过20cm,形状符合相关规定;③合理埋设钢筋,并在“天窗”混凝土挂设∮6.5@10×10cm钢筋网。 另外,为了保证衬砌钢筋结构更加合理,施工人员要做好植筋工作,并结合注浆情况,采用合理的金属材质,合理布设橡胶管材与塑胶管材。结合衬砌钢筋的埋设情况,按照相关需求,在指定位置打开透气孔,保证非闭合封口内部更加通畅。在锁定锚杆的过程中,施工人员可以采用直径为2.0m∮25的中空锚杆,在Ⅳ、Ⅴ级围岩地段,可以采用直径为3.0m∮25中空锚杆。在布置锚杆的过程中,锚杆孔的直径方向统一,施工人员还要凿出合适深度的凹孔,并运用机械式锚头或自进式锚杆的钻头进行临时端锚[4]。
3.4 极严重脱空和厚度不足整治方案和技术要点
由于该高铁隧道拱顶空洞的径向尺寸较大,很容易出现大尺度脱空衬砌,施工人员在实际工作当中,要结合“天窗”混凝土喷灌情况,做好相应的封闭工作,保证“天窗”得到更好的封闭,并将之前锁定的锚杆直接打开,进行二次喷灌。在该高铁隧道工程中,施工人员要结合工程结构特点,合理控制施工材料质量,进一步提升混凝土的喷灌质量[5]。
除此之外,如果工程防水板将拱部衬砌体隔离,防水板与施工缝能够将拱部隔离成独立的混凝土块,施工人员要在隔离区凿毛,并将混凝土进行合理的封闭。在拆分隔离区混凝土块的过程中,施工人员需要将防水层全部割除,并在指定位置布置锚杆。锚杆的布置见图1。
4 结束语
综上,通过详细分析高铁隧道拱顶空洞原因与特点,并提出合理的空洞整治技术,能够有效提升高铁隧道拱顶空洞结构的稳定性,减小拱顶空洞对隧道结构的影响,有效提升高铁隧道工程的整体施工质量。
参考文献
[1]安哲立,马伟斌,郭小雄,邹文浩,王 勇.新建铁路隧道二次衬砌完成后即拱顶带模注浆的成套技术[J].铁道建筑,2017(11):48~52.
[2]田 甜,李泰灃,黎国清,张千里.高铁隧道衬砌拱顶空洞对列车荷载响应研究[J].地下空间与工程学报,2016(S2):669~677.
[3]何 川,唐志成,汪 波,汪 洋,佘 健.内表面补强对缺陷病害隧道结构承载力影响的模型试验研究[J].岩土力学,2016(02):406~412.
[4]何 川,吳德兴,汪 波,唐志成,佘 健.回填压注对缺陷病害隧道结构承载力影响的模型试验研究[J].水文地质工程地质,2015(02):114~119.
[5]佘 健,何 川,汪 波,汪 洋.衬砌背后空洞对隧道结构承载力影响的模型试验研究[J].公路交通科技,2016(01):104~110.
[6]何 川,李祖伟,佘 健,汪 波.组合补强对缺陷病害隧道结构承载力影响的室内模型试验研究[J].公路,2015(03):195~202.
收稿日期:2018-4-18
作者简介:徐国良(1988-),男,湖南邵阳人,助理工程师,本科,主要从事铁路设备管理及维护施工工作。
关键词:高铁隧道;拱顶空洞成因;空洞整治技术
中图分类号:U452 文献标识码:A 文章编号:1004-7344(2018)14-0142-02
通过详细分析高铁隧道拱顶空洞成因,并提出妥善的空洞整治技术,能够有效提升高铁隧道拱顶空洞的整治效果,保证高铁隧道结构更加稳定。对于拱顶空洞施工人员来说,要结合拱顶空洞结构特点,不断改进原有的空洞整治技术,进一步提升高铁隧道工程的经济效益。
1 工程概况
邕北线花甲山隧道进口里程K47+523(DK48+772),出口里程K54+507(DK55+756),全长6984m。隧道为侵蚀剥蚀低山丘陵区,地形波状起伏。地面高程114~260m,相对高差144m,最大埋深154m,自然坡度20~50°,局部陡峻,坡面植被发育,低洼地段多为水田,隧道于低洼沟谷地段埋深均较浅,四处埋深20~30m,形成浅埋。该隧道于2009年11月1日正式开工,于2011年8月10日贯通,静态验收时间为2012年12月,通车时间为2013年12月30日。
2 拱顶空洞病害成因及特点
2.1 拱顶空洞病害成因
根据现场检查结果表明,在该隧道中,由于防水板出现严重脱落,会降低防水板的稳定性。防水板脱落病害成因如下:在浇筑混凝土的过程中,由于混凝土挤入到初支卷曲防水板间,伴随混凝土的挤入重量的不断增加,隧道拱部的防水板很容易出现脱落现象,降低防水板的稳定性[1]。在灌注混凝土的过程当中,由于灌注方法不合理,混凝土很容易出现裂缝,使得防水板的牢固性不断下降,拱部的防水板很容易出现衬砌孔洞现象。
2.2 拱顶空洞病害特点
高铁隧道拱顶空洞病害对隧道结构的影响较大,如果工程中的拱顶空洞病害比较严重,会降低高铁隧道工程结构的稳定性,降低工程的总体施工质量。另外,拱顶空洞病害比较严重,会降低注浆效果,影響砂浆的流动性。由于工程中的模板台车顶部主要采用斜交泵送口,如果隧道的坡度较大,施工人员要结合隧道坡度,进行合理的浇筑。
3 拱顶空洞整治技术要点
3.1 合理控制整治材料
在高铁隧道工程中,为了有效保证拱顶空洞得到更好的整治,施工人员要运用合理的整治材料。高铁隧道工程拱顶空洞整治材料如下:
水泥:PO42.5;
碎石:反击破方式生产,粒径为6mm左右,基材为石灰岩或火山岩,级配连续;
砂:中粗砂或粗砂,模数不低于2.5;
减水剂:液态,对混凝土耐久性无副作用;
速凝剂:粉末状,添加量7~10%,对混凝土耐久性副作用小且可估量;
回填灌浆和锚杆注浆材:无收缩水泥浆,不使用砂浆;
锚杆:满足设计材质要求,中空,∮25~28,附∮10~30孔的碗(碟)型垫板(托盘),球型螺母;
钢筋:材质符合设计要求,∮6圆钢,∮18、∮22螺纹钢;
回填灌浆预埋管:非金属,以PE、PVC、橡胶、塑料、橡塑管材为宜;
环氧树脂:通用胶。
对于工程中的施工人员来说,要明确拱顶空洞整治流程,并遵守相关原则,结合拱顶空洞整治要求,有效提升高铁隧道拱顶整治效果。在整治的过程中,施工人员还要根据高铁隧道拱顶结构特点,保证工程的使用功能得到更好的发挥,并运用先进的整治与修补技术,严格控制各项整治材料质量,不断提升工程结构的安全性[2]。
3.2 较严重脱空和厚度不足整治方法和技术要点
在该高铁隧道工程中,如果混凝土的衬砌厚度超过25cm、钢筋混凝土的厚度大于20cm,拱顶很容易出现脱空现象,施工人员可以采用间歇式无收缩浆材回填灌浆技术,并结合孔封闭情况,运用合理的注浆技术,并先安装模板,并合理浇筑混凝土。在浇筑混凝土的过程中,施工人员可以在喷射用水中加入一定量的减水剂,并合理控制喷射时间,如果喷射用水的搁置时间超过3h,施工人员要及时摒弃。
对于高铁隧道空洞整治人员来说,在实际工作当中,需要注意以下几点:①配置合理的滚筒或者搅拌机,方便砂石混合料的搅拌,有效提升砂石混合料、水泥与减水剂的搅拌质量,如果工程需要采用二次拌合,施工人员要做好相应的翻搅工作,在在搅拌的过程中加入适量的速凝剂。②在喷射的过程中,应该先开启水泵,后开启动力风设备,并做好相应的调试工作,保证水压力能够有效清洗喷基面。为了有效提升混凝土的喷射质量,施工人员要合理控制设备的喷射速度,如果喷射压力过大,会降低混凝土的强度,喷射压力过小,混凝土很容易出现堵塞现象,影响混凝土的密实度[3]。
除此之外,停止喷射后,施工人员要将喷头转移到受喷面,先关闭压力水然后关闭动力风。施工人员还要保证受喷面与喷头距离在规定范围之内,通常情况下,受喷面与喷头之间的距离不宜超过1.0m,喷射路径呈现“S”型,在喷射的过程中,如果遇到钢筋网片与钢架,施工人员要做好相应的调整工作,并合理控制喷射厚度,一次喷射的厚度不宜超过12cm。
3.3 严重脱空和厚度不足整治方案和技术要点
当高铁隧道拱顶空洞衬砌混凝土厚度在15~20cm之间时,钢筋基本上全部被混凝土包裹,因此,施工人员需要合理控制混凝土的支护厚度,有效减少脱空现象的发生。施工人员在实际工作当中,可以按照以下施工流程进行施工:①结合混凝土的灌喷情况,将混凝土进行封闭处理,打开锁定的中空锚杆之后,喷注一定量的混凝土;②合理控制混凝土厚度,混凝土的喷灌厚度不宜超过20cm,形状符合相关规定;③合理埋设钢筋,并在“天窗”混凝土挂设∮6.5@10×10cm钢筋网。 另外,为了保证衬砌钢筋结构更加合理,施工人员要做好植筋工作,并结合注浆情况,采用合理的金属材质,合理布设橡胶管材与塑胶管材。结合衬砌钢筋的埋设情况,按照相关需求,在指定位置打开透气孔,保证非闭合封口内部更加通畅。在锁定锚杆的过程中,施工人员可以采用直径为2.0m∮25的中空锚杆,在Ⅳ、Ⅴ级围岩地段,可以采用直径为3.0m∮25中空锚杆。在布置锚杆的过程中,锚杆孔的直径方向统一,施工人员还要凿出合适深度的凹孔,并运用机械式锚头或自进式锚杆的钻头进行临时端锚[4]。
3.4 极严重脱空和厚度不足整治方案和技术要点
由于该高铁隧道拱顶空洞的径向尺寸较大,很容易出现大尺度脱空衬砌,施工人员在实际工作当中,要结合“天窗”混凝土喷灌情况,做好相应的封闭工作,保证“天窗”得到更好的封闭,并将之前锁定的锚杆直接打开,进行二次喷灌。在该高铁隧道工程中,施工人员要结合工程结构特点,合理控制施工材料质量,进一步提升混凝土的喷灌质量[5]。
除此之外,如果工程防水板将拱部衬砌体隔离,防水板与施工缝能够将拱部隔离成独立的混凝土块,施工人员要在隔离区凿毛,并将混凝土进行合理的封闭。在拆分隔离区混凝土块的过程中,施工人员需要将防水层全部割除,并在指定位置布置锚杆。锚杆的布置见图1。
4 结束语
综上,通过详细分析高铁隧道拱顶空洞原因与特点,并提出合理的空洞整治技术,能够有效提升高铁隧道拱顶空洞结构的稳定性,减小拱顶空洞对隧道结构的影响,有效提升高铁隧道工程的整体施工质量。
参考文献
[1]安哲立,马伟斌,郭小雄,邹文浩,王 勇.新建铁路隧道二次衬砌完成后即拱顶带模注浆的成套技术[J].铁道建筑,2017(11):48~52.
[2]田 甜,李泰灃,黎国清,张千里.高铁隧道衬砌拱顶空洞对列车荷载响应研究[J].地下空间与工程学报,2016(S2):669~677.
[3]何 川,唐志成,汪 波,汪 洋,佘 健.内表面补强对缺陷病害隧道结构承载力影响的模型试验研究[J].岩土力学,2016(02):406~412.
[4]何 川,吳德兴,汪 波,唐志成,佘 健.回填压注对缺陷病害隧道结构承载力影响的模型试验研究[J].水文地质工程地质,2015(02):114~119.
[5]佘 健,何 川,汪 波,汪 洋.衬砌背后空洞对隧道结构承载力影响的模型试验研究[J].公路交通科技,2016(01):104~110.
[6]何 川,李祖伟,佘 健,汪 波.组合补强对缺陷病害隧道结构承载力影响的室内模型试验研究[J].公路,2015(03):195~202.
收稿日期:2018-4-18
作者简介:徐国良(1988-),男,湖南邵阳人,助理工程师,本科,主要从事铁路设备管理及维护施工工作。