高速铁路隧道衬砌质量缺陷整治及预防措施研究

高速铁路隧道衬砌质量缺陷整治及预防

措施研究

摘要：近年来，我国铁路隧道事业快速发展，我国已经成为世界隧道大国。

随着我国基础交通设施的不断完善，高速铁路建设方兴未艾，其建设过程的安全

质量问题也受到了工程界的广泛关注。高速铁路隧道的衬砌质量缺陷及整治修复

成为影响高速铁路运营安全的控制要点。

关键词：高速铁路隧道；质量缺陷；整治；整治措施

引言

近年来，高速铁路开通项目在运营过程中因隧道工程衬砌质量缺陷及病害造

成的运营安全事故时有发生，给人民的生命、财产安全带来了一定的损失和危害，对高速铁路的发展也造成了影响。国家、国铁集团以及参与高铁建设的各方，均

对高速铁路建设中存在的质量缺陷和病害问题予以高度重视，尤其是容易造成运

营安全的高速铁路隧道二次衬砌的施工质量，已成为各级单位检查及关注的焦点。

1、高速铁路隧道衬砌质量缺陷分析

1.1、隧道衬砌厚度不足

隧道开挖轮廓尺寸及预留变形量不满足设计要求，初期支护未按设计要求施工，围岩变形量增大。光面爆破效果差，欠挖部位未按照规范要求进行处理，侵

入衬砌。初期支护施工不及时，造成围岩变形量过大，超出设计预留变形量，使

初支侵入衬砌内。初期支护混凝土喷射厚度控制不到位，造成局部喷射过厚，未

进行处理，侵入衬砌。施工测量放线偏差，导致隧道轴线偏位、测量误差导致开

挖轮廓局部位置欠挖或衬砌模板台车定位测量失误，形成衬砌厚度不足。防水板

安装时松弛度预留不足，导致局部紧绷；或挂点不牢固，防水板端部脱落，侵入

衬砌结构空间，使衬砌厚度不足。衬砌拱部封顶混凝土浇筑施工质量控制不到位，拱顶注浆质量差，造成拱部衬砌厚度不足。

1.2、二次衬砌混凝土裂缝

根据隧道二次衬砌裂缝产生的原因划分，隧道二次衬砌裂缝主要分为干缩裂缝、温度裂缝、荷载变形裂缝、施工缝（接茬缝）。混凝土成型后，未按规定的

方法和频率养护，混凝土表面水分散失过快，表面体积收缩较大，而混凝土内部

湿度变化相对较小，收缩较小，表面混凝土变形的同时受到内部混凝土的约束力，出现拉应力，引起混凝土表面开裂。温度裂缝，是由混凝土内、外温度变化产生

温度差形成的裂缝。水泥在水化反应过程中会产生大量的水化热，由于混凝土内

部热量不能及时传递出去，内部温度不断上升，而混凝土外表面因与外界传递热

量速度较快，温度相对较低，这样在混凝土内部和表面间形成温度梯度而产生应力，当温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生温度裂缝。仰拱基底的虚

碴清理不彻底，在混凝土浇筑后，基底产生不均匀沉降；仰拱基底积水清理不彻底，浇筑混凝土时，仰拱底部混凝土水泥浆随水流失，造成仰拱底部局部混凝土

密实度较差，二衬浇筑后，仰拱受压，基底产生不均匀沉降；二衬台车或堵头模

板固定不牢固、脱模时间过早或脱模时混凝土受到较大的外力撞击等都容易产生

变形裂缝。由于施工工艺或施工异常的原因，难免会出现新旧混凝土交接的施工缝。当浇筑新的混凝土时，旧混凝土表面基础未进行凿毛处理、凿毛处理不彻底

或凿毛处理后浇筑新混凝土前未充分浇水润湿，就直接在原混凝土表面浇筑混凝土，致使新旧混凝土接茬处出现裂缝。

1.3、隧道衬砌存在空洞、不密实

隧道爆破效果差，局部存在超欠挖现象，处理不到位；在初期支护施工时未

进行基面找平，致使初支面不平顺，继而导致防水板铺设时不能密贴初支面，在

混凝土浇筑后形成空洞。防水板挂设松弛度未掌握好，防水板挂设太紧未留存余量，容易造成防水板在混凝土浇筑时拉裂；防水板挂设过松，在混凝土浇筑过程

易形成褶皱，从而产生空洞。拱部混凝土冲顶工艺欠缺，导致拱顶混凝土浇筑不

饱满，留下空洞。未及时调整为高流动性混凝土，加之拱部插入式振捣器、附着

式振捣器未按要求使用，振捣不到位，导致混凝土局部出现空洞或不密实。端头

模板安装不严密，接缝处漏浆、跑浆，混凝土出现下落现象，局部出现空洞。衬

混凝土施工过程中防脱空装置未使用、冲顶孔未全部使用等原因，造成脱空或不

密实。

2、高速铁路隧道衬砌缺陷预防措施

2.1、隧道衬砌厚度不足预防

隧道衬砌厚度不足产生的原因涉及到各道工序，需要从多个方面采取强有力

措施进行预防和控制。（1）加强隧道开挖控制：加强施工控制测量，应用先进

测量技术，综合多种测量手段，充分考虑设计预留变形量及测量误差，严格把控

工序验收。隧道开挖轮廓尺寸应符合设计要求，并应严格控制欠挖。（2）加强

光面爆破效果控制：爆破作业前，根据地质条件、开挖方法等进行爆破设计，按

照规范要求进行工艺试验，依据工艺试验确定的爆破参数进行施工，并做到动态

调整，争取最佳的光面爆破效果。按照隧道施工技术规程采取提高光面爆破效果

的各项技术措施。（3）加强初期支护质量控制：初期支护在开挖后应及时施工，控制围岩变形。严格按照设计要求组织施工，重点对钢架（钢格栅）加工及安装

质量、喷射混凝土厚度及平整度等进行控制，确保满足设计及验收规范要求。（4）加强衬砌拱顶混凝土施工质量控制：拱顶混凝土浇筑作为施工质量控制的

薄弱点，应在编制施工组织设计和专项施工方案时制定详细的质量控制措施，并

严格按照施工方案组织施工。严格注浆材料的选用和注浆压力的控制，确保注浆

效果。

2.2、二次衬砌混凝土裂缝预防

加强高速铁路隧道设计阶段地质勘察，提供较为准确的地质参数。隧道洞身

开挖光面爆破控制，光面爆破可以有效地减少超欠挖，可以避免二次衬砌厚度不

足或严重不均匀而产生的应力集中现象。实时掌握衬砌初期支护后围岩变化情况，做好相应的监测和控制措施。优选水泥混凝土配合比及材料，寻求高效快捷的养

护技术、材料和最优的配合比。水泥混凝土施工控制，采用先进的施工设备及施

工工艺，严格控制施工过程。加强用先进设备仪器对隧道开挖的质量、二次衬砌

厚度的均匀性等进行及时监测和检测的控制。对于一些微裂缝来说，通常对整体