隧道施工前对地质条件进行人工勘测, 但因工程地质条件复杂, 现有技术通常难以完全掌握。地质状况具有很多不可预见的因素:如地下水分布、瓦斯地层分布状况、围岩质变化状况等。不可预见的因素加大了隧道施工难度, 增加了施工中的安全隐患。

隧道施工中, 不良的地质灾害在现有技术下难以避免, 如塌方、泥石流等灾害在施工中难以有效预防, 导致隧道施工具有较大风险。铁路隧道工程处于地下施工时, 涉及确定隧道围岩等级、隧道支护及防险排水等环节, 形成较多隐蔽工程。一旦某个环节出现问题, 难以采取有针对性的修补措施, 会对隧道工程整体质量造成不利影响。

隧道施工作业空间狭小封闭, 开挖等工序会对施工环境造成较大污染, 通风措施难以彻底改善施工环境。隧道工程工序较多, 包括挖掘填埋、隧道支护等, 各工序常同时进行, 在密闭环境中交叉作业加大了施工难度。

黔张铁路QZCZQ-8标段共有隧道6.5座, 共计14935.59m。根据隧道检测发现本项目存在的隧道缺陷包括:衬砌背后脱空、隧道衬砌欠厚、施工缝破损、衬砌施工缝错台、二衬缺少钢筋等问题。

隧道缺陷整改原则为:能满足结构强度要求的进行全局修补;不能满足结构强度要求的可按拆除处理。隧道衬砌厚度不足的位置位于拱顶140°范围内, 衬砌拱墙厚度缺陷等级为轻微以上采用破除方式处理, 如初支侵限需对初支拆除后开挖围岩重新施作初支结构。衬砌拱墙厚度轻微缺陷量化指标如表1所示。

1) 隧道缺陷处衬砌厚度不小于设计衬砌厚度, 采用注水泥砂浆处理。

2) 隧道缺陷处衬砌厚度小于设计衬砌厚度, 采用注微膨胀注浆料填充处理。

3) 隧道缺陷处衬砌厚度不满足以上条件时需要拆除重做。

4) 不影响结构安全的其他问题, 作局部修补或补强处理。

脱空整治主要采用钻孔注浆填充空洞的方式处理, 改善与维护衬砌日后工作环境。

根据验证结果, 利用长50～150cm专用钻杆电锤在空洞位置打孔验证, 确有空洞时作注浆孔使用。钻孔深未达到验证深度时, 有钻机突进现象停止作业, 利用孔洞测量混凝土厚度;如满足要求, 应避免继续钻破防水板。孔位按间距为1.0m×1.0m的梅花形布置。

注浆前先注水试验, 注浆材料采用配合比为0.8∶1.0的水泥砂浆, 前期注浆采用水泥砂浆, 注浆前做好配比性试验, 浆液要求能持续拌制, 严格控制水量, 控制拌制的浆液数量, 使注浆能连续进行。

采用双液压注浆, 注浆速度在50～90L/min, 排气孔内有浆液流出时, 关闭阀门。随时观察压力与力量变化, 注浆压力达到0.3MPa且基本无变化时, 可结束本孔注浆, 防止浆液从管内溢出。

首次注浆后间隔10min, 对原注浆孔注浆, 注浆压力无变化时可结束注浆, 二次补压后, 需验证注浆效果, 未达到效果时再次注浆。注浆完成后, 凿出10cm×10cm×8cm的楔形孔, 将孔清洗干净后, 采用水泥砂浆封堵注浆孔, 胶凝材料最少用量为350kg/m³, 水胶比不宜大于0.5。

对衬砌混凝土裂缝进行观测, 然后对裂缝进行整治, 对宽度小于5mm的裂缝采用凿孔压浆封堵处理;对宽度大于5mm的裂缝, 采用沿缝凿槽, 用环氧砂浆嵌补。沿裂缝凿长宽深均为8cm的V形孔, 凿孔间距30～50cm, 注浆管外露8～10cm, 对所有需注浆的裂缝均涂刷环氧树脂封缝。

由裂缝两端向中部注浆, 集中排水孔在相邻两孔注浆后顶水注浆, 注浆压力为0.2～0.6MPa, 压力较稳定时压注3min即可结束注浆。注浆结束后, 用铁丝将注浆管外露部分反转绑扎, 割除外露部分, 待其固结后沿缝涂环氧树脂。

沿裂缝长度方向凿倒梯形槽, 槽底宽大于槽口宽。正对裂缝按间距30～50cm布置注浆管, 封缝材料按填充槽深一半。对于二衬混凝土在厚度满足结构安全的情况下仅有错台时, 对突出部分采用手持砂轮打磨平整即可。

衬砌施工缝局部混凝土出现松散, 根据检测结果, 能满足隧道结构性要求, 但感官质量存在缺陷的可对施工缝剥落处进行处理。无渗漏水且宽度不大于10cm时, 彻底凿除破损的混凝土块后打磨平整。对破损深度与宽度15cm≥d≥5cm的施工缝, 衬砌造成松动的混凝土块, 在形成的凿槽侧面植入U形6钢筋, 环向间距0.3m, 在环向筋内以环向间距10cm布设齿状短筋, 采用环氧设置填塞平整, 施工前应检查止水带, 当施工缝深漏水时, 需预埋半刨50mm盲管。U形钢筋采用A级胶锚固, 确保锚固牢固可靠。

对隧道内水量较少的拱墙施工缝的个别出水点进行衬砌内部注浆, 使水流相对集中便于引排。按预先引水后处理漏水缝、再注浆的工艺顺序, 注浆管采用环氧砂浆固管封堵, 注浆管安装方式为钻孔固管。钻孔直径不大于2cm, 点漏孔深不得超衬砌厚度的1/2, 面漏的孔深不宜小于衬砌厚度的1/2。

点漏中心注浆管应对准出水点补孔, 应清洗孔壁的混凝土残屑, 用封缝固管材料紧密填塞孔管间隙, 周边注浆管在出水点20cm范围内设置。结合砂浆防水进行施工, 凿除面漏2cm厚表层混凝土, 查找主要漏水点。漏水点难以查找时, 可在面上洒干水泥试验。针对漏水点打孔, 在漏水面上均匀布孔, 打孔完毕后清洗孔壁, 随机施作环氧砂浆防水层。

首先钻孔宜交叉布置在裂缝两侧, 安装注浆管时应清洗孔壁混凝土残屑, 孔口用铁抹抹实, 斜孔倾角为45°～60°。注浆管埋设封缝固定后, 外露长度为8cm, 封缝材料应随拌随抹, 对缝漏水只能从注浆管内流出, 否则应重新封埋, 待达到质量要求后方可进行下步作业。

采用环氧树脂浆液, 注浆压力为0.3MPa, 吸浆量逐渐减少至0.01L/min时, 继续注浆3min即可结束。注浆后, 用铁丝绑扎注浆管外露部分, 割除外露部分。

对于二衬混凝土强度满足结构安全情况下, 对蜂窝麻面采用清除松动的砂浆块后, 打磨平整缺陷处, 在喷涂水泥基渗透结晶材料前将混凝土表面清洗干净, 水泥基渗透结晶材料用量控制在2kg/m², 机械喷涂与水比例为1.0∶0.5, 人工喷涂比例为1.0∶0.3, 涂刷厚度1～2mm, 涂刷完毕待固化后按间隔6h养护1次, 喷雾养护5d。

综上所述, 铁路隧道在具体施工中存在诸多隐患, 必须根据设计要求, 采取科学的施工技术, 针对不同问题进行正确、及时的处理, 以满足工程施工需求, 从而保证整体工程质量。