浅谈高速铁路隧道混凝土缺陷综合治理技术

　　摘要：本文结合新建南广高速铁路NGZQ-6标故哨顶1号隧道混凝土渗漏水等缺陷处理实例，阐述了二衬、仰拱填充及水电槽侧墙底部施工缝等部位渗漏水、二衬崩边崩块及错台、二衬翻砂及露筋等缺陷处理方法和施工工艺，为同类工程提供参考。
　　关键词：堵漏防水处理；二衬崩边崩块及错台；二衬翻砂及露筋处理
　　1工程概况
　　故哨顶1号隧道起讫点里程为IDK229+230～IDK229+510，全长280米。全隧均位于曲线上，隧道内纵坡为单面坡，坡度为5.8‰，坡长1590m。隧道地处丘陵区，地形起伏较大，最大高差约50m，植被较发育，洞身主要穿越粉质黏土、弱风化的粉砂岩等。隧道进口采用偏压路堑式明洞门，出口采用单压式明洞门，其中IDK229+230～IDK229+239、IDK229+498～IDK229+510段为明洞门段，采用明洞式衬砌，其余采用复合式衬砌。
　　隧道地下水情况：勘探时未见地下水，但本区大气降水丰富，工点处植被良好，砾岩透水性较强，开挖时部分地段渗水较严重。
　　隧道衬砌完工后经过一段时间观察，发现二衬、仰拱及水电槽侧墙底等部位施工缝处出现不同程度的渗水现象；二衬部分施工缝处有崩边及错台，结构砼表面有少数麻面、翻砂现象。
　　2隧道整治的基本原则
　　2.1隧道堵漏方案和施工遵循“防、排、截、堵相结合，刚柔相济、因地制宜、综合治理”的原则。
　　2.2隧道堵漏方案和施工要采用经过试验、检测和鉴定并经实践检验质量可靠的新材料，行之有效的新技术、新工艺、也应符合国家现行的有关强制性[规范]标准规定。
　　2.3隧道堵漏方案和施工必须符合环境保护的要求，并采取相应措施。
　　2.4隧道堵漏方案要注重抗震动扰动和不均匀扰动的使用条件，堵漏在刚柔相济尤其“柔”上做好特别的防护，加固要在“刚”上做好防护尤其是粘接力上做好防护，要考虑抗震动疲劳和高速压缩风扰动等高铁特有的条件。
　　2.5其他缺陷要符合《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2006）、《混凝土裂缝
　　用环氧树脂灌浆材料》行业标准。
　　3隧道缺陷及处理方案
　　3.1二衬渗漏
　　3.1.1危害性简述
　　因电气化铁路采用高压电接触网，渗漏水会造成电网漏电，危害结构安全和行车安全；对回填灌浆后施工缝漏浆的部位也需进行堵漏处理，漏浆证明二衬施工缝内的橡胶止水带已无止水作用，且水泥浆固化后是刚性的，会收缩产生细小裂缝，有渗漏的可能性，需灌注聚氨酯材料并采用弹性高粘接力密封膏封闭处理。
　　3.1.2目的
　　把裂缝中和麻面中的间隙水挤压到二衬背后，而顺利从二衬背后的排水通道排出。
　　3.1.3堵水方案简述
　　由于施工工艺、操作不规范等原因二衬中砼不可避免的存在施工缝、不规则裂缝和蜂窝麻面等。裂缝（隙）中的水和隧道内空气中CO2和SO2等形成腐蚀性液体，长期积累会风化和腐蚀混凝土结构，使缝隙变大而影响混凝土结构稳定性，降低混凝土的强度以致减少隧道的使用寿命，对隧道的安全使用构成潜在威胁。设计上要求二衬砼不能存在这些缝隙，对施工缝和沉降缝都要求采用止水带和止水条进行防水处理，并在二衬砼背后设计有防水板和排水盲管。
　　渗漏处理时对裂缝（隙）采用针孔法对二衬深层注浆把裂缝（隙）中填满水溶性聚胺脂和改性耐水耐潮湿环氧灌浆料等化灌浆材；对麻面采用梅花型针孔灌浆法后再涂刷水泥基渗透结晶；对有渗水潮湿面的地方涂上水泥基渗透结晶的涂料，让可以渗透的结晶体填满渗潮部位细小的渗水通道，并对已注完浆液的施工缝和沉降缝的表面涂上弹性聚胺脂涂料或丙烯酸类聚合物弹性耐潮湿涂料，防止因变形再重新出现渗漏。
　　施工工序：1、清理裂缝表面；2、钻孔：使用电锤沿裂缝两侧(10-15cm)进行斜钻孔，钻头直径为10mm或14mm，钻孔角度宜≤45°，钻头深度≤结构厚度的2/3，钻孔必须穿过裂缝。但不得将结构打穿（壁后灌浆除外）；3、洗缝：用高压清洗机或空压机向灌浆嘴内注入洁净水，观察出水点情况，并将缝内粉尘清洗干净；4、埋嘴：在钻好的孔内安装灌浆嘴（又称之为止水针头），针头后带膨胀橡胶，并用专用内六角扳手拧紧，使灌浆嘴周围与钻孔之间无空隙，不漏水；5、封缝：将洗缝时出现渗水的裂缝表面用环氧类快干水泥进行局部封闭处理，预留观测位置，目的是在灌化学浆时少跑浆；6、灌浆：使用高压灌浆机向灌浆孔内灌注特种配比—根据现场情况来配比的化学灌浆料（107和108加KT改进剂混合液）。立面灌浆顺序为由下向上：平面可从一端开始，单孔逐一连续进行、当相邻孔开始出浆后，保持压力3-5min，即可停止本孔灌浆，改注相邻灌浆孔；7、拆嘴：灌浆完毕，确认不漏即可去掉或敲掉外露灌浆嘴。清理干净已固定化的溢漏出的灌浆液；8、封口：用快干水泥对灌浆口的修补、封口处理；9、防水：用水泥基渗透结晶涂刷施工完的表面（施工缝和沉降缝不涂水泥基渗透结晶），再沿注浆完成的缝用切割机或人工凿出2厘米宽2厘米左右深的V型槽，清理干净后保持干燥，用密封膏的底涂液涂刷V型槽两侧，在底涂液干燥前用搅拌均匀的专用聚氨酯密封膏填塞，用塑料刮子把表面刮平，再用高性能聚氨酯类（高粘结性和高弹性）防水材料或丙烯酸类聚合物涂料将化学灌浆部分涂三遍（底涂、中涂、面涂）以作表面防水处理。
　　3.1.4排水方案简述
　　用电镐沿着裂缝开槽，槽深8-10cm，宽6-8cm，清洗干净后刷专用混凝土界面剂，装上3.5cm防腐蚀软质塑料排水管后再用快速水泥基胶泥封闭周边形成排水通道，等基本干燥后再用特种聚氨酯和丙烯酸涂刷表面3-4遍，防止震动开裂和加强防水效果。
　　
　　
　　图3.1堵水灌浆材料图3.2快干水泥
　　图3.3止水针头图3.4二衬施工缝处开槽排水处理
　　3.2仰拱填充裂缝防水处理
　　3.2.1危害性简述
　　从仰拱填充裂缝渗上来的水长期积累会流到表面，高速动车通过会吹起积水，对列车的零件和底盘仪表有影响，影响行车安全。
　　3.2.2方案简述
　　3.2.2.1堵水方案
　　用电镐和切割机把缝扩大和切开，槽深4厘米，宽4厘米，把槽内清理干净后保持干燥，涂刷专用界面剂后用聚硫密封膏填塞封闭，再用丙烯酸涂刷表面3-4遍。若伸缩缝渗漏水，用二衬拱墙裂缝的针孔法堵漏工艺施工。
　　3.2.2.2排水方案
　　用电镐沿着裂缝开槽，槽深8-10cm，宽6-8cm，清洗干净后刷专用混凝土界面剂，再用快速水泥基胶泥用抽管法封闭成无管空腔排水通道，等基本干燥后再用特种聚氨酯和丙烯酸涂刷表面3-4遍，防止震动开裂和加强防水效果。
　　3.2.2.3特殊处理措施
　　对其他隧道围岩类别差和开挖时涌水量大的仰拱位置，用地质钻机将仰拱钻透，泄调以后积聚的水压力，钻孔位置应在中心水沟正下方且垂直相通，泄压水直接排至中心水沟里。
　　
　　图3.5水电槽侧墙底针孔注浆图3.6仰拱填充施工缝处开槽排水处理3.3水电槽侧墙开裂
　　3.3.1危害性简述
　　侧墙开裂使得中间水沟的水会流向两侧的通信和电力槽内，长期会腐蚀电缆表面引起漏电和短路，给行车安全和信号安全造成影响。
　　3.3.2处理措施简述
　　对中隔侧墙和内外侧墙上裂缝用电镐和切割机把缝切开，槽深2-3厘米，宽4-5厘米，把槽内清理干净后保持干燥，涂刷专用界面剂，用特种聚氨酯密封膏填塞封闭，再用丙烯酸涂刷表面3遍。若施工缝渗漏水，用二衬拱墙裂缝的针孔法堵漏工艺施工。
　　3.4二衬崩边崩块及错台
　　3.4.1危害简述
　　因模板台车定位不精确等原因形成二衬错台及施工缝崩边、崩块，在高速列车行驶的震动和高压风拉力作用下会引起崩块掉落，给行车安全造成隐患。
　　3.4.2崩边崩块处理方案简述
　　搭设脚手架人工凿除崩边和崩块，且凿除到坚实基面，把表面浮尘清理干净后保持基面干燥，涂上环氧类界面剂，再用调配好的成品专用非垂挂型环氧砂浆进行修补，在原施工缝一侧用塑料薄膜隔挡留下原来的施工缝让其正常收缩变形。
　　3.4.3错台处理方案简述
　　错台高于2cm的，对错台高出的一侧用小切割机和电镐凿除、打磨机磨平，对错台低的一侧凿毛，根据错台的大小情况确定凿除和凿毛的宽度，把表面清理干净保持干燥，涂刷环氧渗透性界面剂，用环氧类修补砂浆装修，预留伸缩缝让其正常收缩变形；错台低于2cm的，直接用打磨机磨平高出的一侧，凿除小的崩边崩块，适当用环氧腻子修补，预留伸缩缝让其正常收缩变形。
　　3.5二衬表面翻砂、露筋（保护层不够）
　　3.5.1危害性简述
　　因振捣不到位等原因形成的混凝土表面离析、翻砂等缺陷，在高速列车行驶的气流扰动和高压风拉力作用下，会吹动表面的沙粒和形成灰尘，击打火车并污染隧道内环境，使隧道内能见度降低，影响信号灯及火车的烟雾探测器，给安全行车造成隐患。另外隧道二衬钢筋保护层不够，长期暴露会造成钢筋锈蚀而造成锈涨，使混凝土开裂掉块给行车造成安全隐患。
　　3.5.2整治目的
　　通过专用渗透性环氧材料初步固结砂化和麻面的沙粒、再用胶泥材料粉刷和涂刮，封闭砂化表面。采用同样方法封闭露筋表面的保护层，隔绝水汽和空气中的腐蚀性气体，防止钢筋锈蚀而产生锈涨。
　　3.5.3方案简述
　　用打磨机对砂化、翻砂表面进行清理至坚实基面，对露筋（保护层不够）部位用打磨机对表面进行打磨清理，已经锈蚀的钢筋要除锈打磨，用环氧类渗透型界面剂多次反复涂刷，等指触干后用改性环氧类砂浆和环氧腻子进行涂刮和粉刷，最后用细砂纸打磨表面美化修补面。
　　4施工人员及机械配备
　　4.1施工人员
　　根据总体工期计划要求，配备相应的施工人员，队长1名，技术员兼安全员1名，质检员兼试验员1名，材料员1名，电工1名，工班长1名，工人9人。
　　4.2机械设备
　　根据工程实际情况配备机械和设备，以下供参考用：
　　1、可以钻30cm～60cm深孔的大功率电锤2个；
　　2、高压灌注水溶性聚胺酯的灌浆机1台；
　　3、220V高压清洗机1台；
　　4、空压机（吹洗钻孔碴灰）1台；
　　5、生活车辆及运输材料车各1辆；
　　6、脚手架用钢管，扣件，竹跳板，楼梯，脚手架用万向尼龙实心轮；
　　7、角向磨光机2台；
　　8、材料混合搅拌电钻1台；
　　9、电子配料秤1台；
　　10、切割机及手提式电镐各2台（用于钻孔后装盲管时边墙开槽用）。
　　5防水堵漏材料要求
　　防水堵漏材料各项技术指标应满足相关规范标准要求，施工中可根据现场实际情况选择防水堵漏材料。
　　5.1封缝材料
　　①525＃普通硅酸盐水泥加SH水泥外掺剂②双快水泥③特速硬④525＃普通硅酸盐水泥加防水浆⑤525＃普通硅酸盐水泥加水泥速凝剂（红星一号、水玻璃、氯化钙等等）；
　　5.2嵌缝材料
　　①上隧牌851焦油聚氨酯涂料②TPU聚氨酯双组份密封胺③TPU聚氨酯止水腻子④888膨润土聚氨酯嵌缝膏⑤环氧煤焦油嵌缝材料⑥聚硫密封胶；
　　5.3化学灌浆材料
　　化学灌浆材料种类繁多，但在选择时，应考虑以下要求：
　　1、化学灌浆材料的可灌性、凝胶时间可以按需要调节。
　　2、化学灌浆材料固化后收缩小，与混凝土粘结性能要好。
　　3、化学灌浆材料固结体有一定抗压抗拉强度，耐久性、稳定性好。
　　4、化学灌浆材料来源丰富，毒性小，对环境污染少。
　　5、化学灌浆材料操作安全、方便，压注设备简单。目前采用的化灌材料有：①丙凝灌浆材料。由主剂丙烯酰胺、交联剂甲撑双丙烯酰胺、氧化剂硫化亚铁、还原剂过硫酸胺及水，按一定比例配合而成。②水溶性聚氨醌。③油溶性聚氨酯，注浆时还需加入适量发泡灵、三乙胺有机锡等材料，以调节其发泡时间和凝固体的性能。④环氧树脂灌浆材料，由环氧树脂、稀释剂、固化剂、增韧剂、亲水剂等组成的灌浆材料。
　　5.4外层防水材料（外涂层）
　　①氯丁乳胶聚合物砂浆②851焦油聚氨酯防水涂料（黑色和各种彩色）③普通硅酸盐水泥加外掺剂，外防水层的施工一定要基面干燥。
　　6结论
　　①通过对二衬、仰拱填充及水电槽侧墙底等部位渗漏水进行堵漏引排处理，将渗漏水情况彻底整治完成，洞内砼结构表面完全干燥，消除渗漏水对电力、信号等系统的影响，确保线路运营后列车行驶安全。
　　②通过对二衬崩边崩块、错台、翻砂及露筋等缺陷处理，修补砼结构质量，消除因高速列车行驶的气流扰动和高压风拉力作用下引起的砼崩块掉落等隐患，确保砼结构及线路运营安全。
　　参考文献
　　[1]《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）.
　　[2]《地下防水工程质量验收规范》（GB50208-2002）.
　　[3]沈春林.防水工程手册.北京：中国建筑工业出版社,2006.ISBN7-112-08260-9.
　　[4]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）.
　　[5]《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2006）.

《浅谈高速铁路隧道混凝土缺陷综合治理技术》

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