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摘要：在高速铁路隧道后期工程线施工时，对施工安全防护、线路的防护和应急处置都有相当高的要求，尤其是隧道拱部施工，上边易伤到接触网立柱及接触网线、下部容易对道床板及扣件、钢轨等重要部位造成损伤。通过总结在古田隧道拱顶二衬空洞处理施工过程中的处理经验，为工程线洞内高空施工提供一个有效的思路，来提高施工过程中的高效性和安全性。
关键词：工程线 二衬 拱顶空洞 处理
1、引言
目前我国的高速铁路建设已经逐渐进入高峰期，由于高速铁路高标准、高要求，对施工静验收时要求格外的严格，由于施工中地泵、混凝土或者是人工振捣不到位，二衬施工中极易造成空洞现象，一旦出现空洞验收时肯定会发现，特别是南昌局管段验收均采用全断面人工敲击地毯式排查。由于验收时都是工期尾声，钢轨都已经铺设完成，一旦发现问题，处理时相当困难。本文通过对合福闽赣Ⅶ标古田隧道空洞处理施工为例，简述贯穿整个过程的施工方法和安全防护措施，为类似施工提供借鉴。
2、工程实例
2.1 工程概况
古田隧道起于福建省古田县黄田镇与水口镇境内，全长10632.5m，本标管段内隧道长8657m，最大埋深约611m。本隧道设置斜井两座。2014年10月南昌西工务段开始对合福铁路客专闽赣Ⅶ标古田隧道进行静态验收，经右线从进口小里程方向往大里程方向排查。排查方式为人工敲击。左、右线均已排查完毕后，在古田隧道DK739+542下行拱部发现1处空洞，空洞情况统计如下：
（1）设计情况：DK739+542地质围岩为IIIb级，设计二衬厚度40cm，C30砼。衬砌内部无钢筋骨架；
（2）缺陷情况：实测空洞面积为环向长1.8m，纵向宽1.34m，二衬最薄为5.5cm，拱顶防水板至二衬混凝土表面距离为40cm。
2.2施工重难点
（1）工程线防护安全：目前轨道车和作业编组施工已形成常态化，工程线施工干扰较大，工程线施工为安全防护的重点；
（2）隧道、电气化线路保护：轨道铺轨、精调已经完成，各种电气化线路施工也已经施工完成，施工过程中加强对电气化线路的保护为施工的重难点；
（3）材料、设备运送、机械进场困难：铺轨以后，各种机械、设备、材料进场困难，基本靠人工或人力小平板车运送；
2.3、空洞处理方
本处空洞位置设计为III级围岩，采用IIIb级衬砌，属于素混凝土结构，实测空洞面积为环向长1.8m，纵向宽1.34m，二衬最薄为5.5cm，拱顶防水板至二衬混凝土表面距离为40cm。依照空洞处理原则，应对空洞凿成倒梯形至设计40cm厚度，并对衬砌空洞范围进行植筋、打设锚杆，周边混凝土凿毛，灌注C40混凝土，并预留注浆孔，混凝土达到设计强度后注浆填充。
2.3.1施工工序
空洞处理总体施工顺序为：施工准备→作业平台搭设→空洞表面混凝土凿除→植筋、打设锚杆→防水处理→立模→混凝土浇筑→拆模、养护→注浆→结束。
2.3.2作业平台搭设
施工作业平台采用门式脚手架，搭设在线路隧道仰拱填充面上。搭设分为两层，第一层层高6米，第二层层高1.5米，两层层顶均铺满竹胶板为封底板，设兜网。横向6根立杆分别设置在中心水沟两侧（均距隧道中线80cm）、沟槽侧壁外侧（均距沟槽外壁30cm）、两侧沟槽中线（与沟槽侧壁外侧立杆间距113cm）。脚手架立杆纵向间距为a=1.2m，大横杆的步距为h=0.5m。脚手架搭设示意图如图1。
机车行驶净空：21100mm×3309mm×4755mm、轨道车：10800 mm×2920 mm×3508 mm（长×宽×高），电气化设备限界：轨面以上吊柱：4974mm。脚手架跨度为4.0m×6.0m×3.6m（宽×高×长），满足机车运行安全及电气化线路保护要。
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图1.脚手架正面布置图
脚手架采用全钢管脚手架，搭设完成后，在施工影响范围内，对轨道及电气化线路进行保护。凿除混凝土时，影响范围轨道以棉絮包裹，再覆盖双层彩条布防护道床；接触网线以土工布包裹防护，瓷瓶用棉絮包裹，其他设备用彩条布防护。
2.3.3空洞表层混凝土的凿除
1、空洞表层混凝土按空洞的环向宽度凿除至设计厚度范围（40cm），纵向宽度应凿除至设计厚度处且不小于0.5m，混凝土凿除示意图见图2。
2、凿除后应确保二衬厚度，对于局部不能满足二衬厚度的地段，应对空洞欠挖部位所对应的初支应进行凿除，然后修补防水板。
3、凿除混凝土应凿成倒梯形（角度60°），即缺口应内宽外窄，边缘应修整平齐，圆顺，不得留有尖角；切口表面应粗糙，但结构应紧密，不得留有松散、气泡、裂隙等结构，然后采用钢丝刷清理后用水冲洗干净，并在施工期间保持壁面洁净。
4、凿除混凝土沿环向由拱顶向两侧同时进行，每环纵向长度控制在0.5m范围内，施工完一环后，再进行下一环施工，以此类推，直至全部凿除完成。混凝土凿除不得采取爆破方式，应采用电镐配合人工凿除至混凝土壁厚满足设计厚度为止。
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图2 混凝土凿除示意图
2.3.4植筋、打设锚杆
1、隧道空洞属于素混凝土衬砌，混凝土拆除后进行植筋。环向植筋采用Φ22钢筋，间距20cm，植入深度按30cm、50cm交替布置。纵向植筋采用Φ16钢筋，间距20cm，植入深度按30cm、50cm交替布置。
2、为保证新浇筑混凝土的安全，拱部结合植筋打设Φ25砂浆锚杆，锚杆长度为3.5m，环、纵向间距为植筋间距的2倍，即环向×纵向=40×40cm。砂浆锚杆与植筋或主筋焊接牢固。每根锚杆在靠近防水板与二衬内侧外包遇水膨胀橡胶止水条。植筋及锚杆防水安装示意图，见图3、图4。
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图3空洞锚杆及防水布置示意图
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图4 空洞植筋布置示意图
2.3.5模板安装
隧道空洞混凝土凿除范围较小，模板的承重能力相应减小，模板采用“锚固+支撑”的方式进行加固。
模板拼装方式说明：模板采用5cm厚木模进行拼装，每块木模宽度为20cm，长度以空洞处理纵向长度范围为准，两端与既有混凝土搭接长度≮20cm应拼接严密，以保证混凝土浇筑完成后表面光滑，减少错台及漏浆。模板环向采用L100角钢加工成半径R=660cm的弧形，作为木模的骨架支撑，纵向间距为1.0m。
模板骨架（L100角钢）两端用锚栓固定，中部采用钢管或方木支撑在作业台架上，方木支撑间距50cm。每榀模板骨架固定锚栓不少于4块，锚栓采用M16×200型膨胀螺栓，锚固深度20cm，使用双螺帽紧固，并进行拉拔实验。为防止浇筑过程中漏浆，封口模板做特殊设计，在靠近顶端预留30×30cm孔洞，该处设活动板，利用孔洞浇筑最后一块板。孔洞部位采用传统"刹肩"方式封口。模板加工示意图见图5。
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图5 空洞模板加固布置示意图
2.3.6防水措施处理
隧道拱顶空洞防水板至二衬混凝土表面距离为40cm，不存在欠挖现象，不必损坏既有防水板等防排水措施，且该段无渗漏水现象。
（1）新旧混凝土接缝首先应将旧混凝土表面凿毛、清洗干净。
（2）环缝设置2道遇水膨胀橡胶止水条，纵缝在混凝土接触面涂刷界面剂并设置遇水膨胀止水条，以保证新旧混凝土交界处防水质量。
2.3.7混凝土的浇筑
新浇筑混凝土采用C40混凝土，在混凝土拌合站进行拌制，采用混凝土罐车运送至斜井于二衬交汇处，手推车运至施工现场，人工提升至作业平台进行浇筑。浇筑混凝土前应对浇筑区混凝土壁面进行湿润。通过灌料孔灌入混凝土，为保证混凝土充填饱满，施工时，由低位向高位逐步进行，并采用插入式振捣器捣固。封口处预埋一根R25N注浆管，待混凝土达到设计强度后进行回填注浆填充。
2.3.8拆模及养护
混凝土浇筑过程中，制作2组同条件养护试件，待混凝土强度达到8MPa后拆除模板，对混凝土表面进行打磨修补。派专人对新建混凝土进行湿润养护，养护期不少于7天。
向既有混凝土四周延伸1m范围内刮涂水泥基渗透结晶型防水涂料二遍。
2.3.9填充注浆
1、注浆参数
（1）新建混凝土浇筑前，对空洞混凝土浇筑区域进行注浆管预埋，设置3处注浆孔，按照1.5m的间距进行布设。混凝土浇筑完成且达到设计强度以后，对空腔背后进行注浆。
（2）注浆前应进行配合比试验。在未进行注浆试验前，注浆压力表读数初压为0.1～0.2MPa，终压为0.4～0.5 MPa，注浆过程中应根据实际情况适当调整注浆参数；
（3）浆液胶凝时间：2 ～5分钟。
（4）注浆结束标准：注浆压力达到设计终压后稳定10分钟，注浆孔不进浆或很少进浆，即可结束注浆。
（5）封孔作业：停泵后立即封闭孔口阀门，割除外露钢管，待浆液凝固后用塑胶泥封堵孔口。
2.4观测监控
由于已经出现缺陷，结构补强措施难以实现原设计结构的安全耐久，因此后期应对缺陷段及缺陷两侧各40m范围内进行监测。
2.4.1断面布设
隧道净空变化测点位于拱顶、拱腰共3处。监控断面间距按10m考虑，不足10m处布设一处，同时应重点观测是否有裂纹的产生及发展。空洞观测里程如表1。
表一 隧道缺陷检测里程表
2.4.2监测频率
监测过程中应定期评估监测数据，评价结构安全性，根据评价结果调整观测频率及处理措施。隧道二衬质量缺陷段监测频率如表二所示。
表二 隧道二衬质量缺陷段监测频率表
2.5施工注意事项
1、应做好线路设备保护，特别是切实做好接触网和轨道设施防护；所搭架子不得侵入建筑限界，不得损伤电气化接触网设备及线索。凿除混凝土时，影响范围轨道以棉絮包裹，再覆盖一层彩条布防护道床；接触网线以橡胶半管防护，瓷瓶用棉絮包裹，其他设备用彩条布防护。
2、施工脚手架平台应保证通行车辆净空要求，平台上设置围栏与安全防护栏，确保作业平台安全。
3、注浆孔和排气孔的位置布置及管道的安装是确保注浆是否饱满的关键工序，应确保安装正确。
4、配制的水泥浆液应在1.5小时内用完，超过1.5小时的浆液应废弃处理。
3、结束语
古田隧道工程线空洞处理施工方法，结合了目前为止参加了国内京沪、武广、广深港、宁杭等高铁施工人的经验，经过实践检验是有种切实可靠行之有效的施工方法。希望本文能给大家在以后的施工中提供一些帮助。
参考文献：
[1]《铁路营业线施工安全管理办法》（铁运〔2012〕280号）
[2]赵志刚，董延昭，高东生，田伟光.地铁暗挖隧道二衬拱墙混凝土施工质量的控制[J].江西建材，2014，12（12）：59-65.
[3]赵云.地铁暗挖隧道二衬施工质量控制[J].中国新技术新产品，2015，15（06）：123-124.