缺陷处理专项方案

新建铁路靖宇至松江河线工程

下山头隧道专项施工方案

(缺陷处理方案)

中国中铁

中铁九局宇松工程二公司第二架子队

2014年10月1日

目录

一、工程概况............................... 错误!未定义书签。

二、编制依据............................... 错误!未定义书签。

三、基本情况及原因分析..................... 错误!未定义书签。缺陷产生原因分析 .......................... 错误!未定义书签。总体补强加固及拆除重做方案................. 错误!未定义书签。处理方法及加固原理......................... 错误!未定义书签。

四、施工工艺............................... 错误!未定义书签。钢带补强加固工艺 .......................... 错误!未定义书签。二衬拆除重新施工工艺....................... 错误!未定义书签。二衬背后注浆加固工艺....................... 错误!未定义书签。

五、缺陷处理里程统计....................... 错误!未定义书签。钢带加固里程统计表......................... 错误!未定义书签。二衬拆除里程统计表......................... 错误!未定义书签。二衬注浆加固里程统计表..................... 错误!未定义书签。

六、资源配置............................... 错误!未定义书签。劳力配置：................................ 错误!未定义书签。设备机具配置： ............................ 错误!未定义书签。材料配置: ................................. 错误!未定义书签。

七、质量保障措施........................... 错误!未定义书签。质量管理 .................................. 错误!未定义书签。质量保障 .................................. 错误!未定义书签。

八、安全保障措施........................... 错误!未定义书签。安全管理 .................................. 错误!未定义书签。安全保障 .................................. 错误!未定义书签。

下山头隧道缺陷处理专项施工方案

一、工程概况

下山头隧道进口里程为DK53+770、出口里程为DK61+730，全长7960米。隧道DK53+770至DK61+600段位于‰的上坡坡段，DK61+600至DK61+730段位于‰坡度上坡坡段，平面入口位于直线上，出口位于左偏、R=1200米的曲线上。隧道所经地区为低山地貌，其中DK58+280～DK61+730为丘前缓坡，地势较平缓；其余为丘陵剥蚀区，地势较为陡峻，"V"字型冲沟较发育，地形相对高差较大，相对高差最大接近400m。本隧道进口处自然坡度约32度，出口处自然坡度约17度。最大埋深为米。

2012年至2013年经北京铁科工程检测中心、中铁工程设计咨询集团有限公司对本隧道进行了无损检测，前期隧道洞身主体结构施工过程中，由于过程控制管理不严格，二衬主体结构产生质量缺陷，缺陷类型主要为二衬背后脱空、局部地段衬砌厚度不足、二衬混凝土实测强度达不到设计要求。

依据设计院《隧道缺陷整治方案》，结合本隧道设计图纸、隧道衬砌缺陷检测报告及施工现场情况等，进行本方案的编制。

二、编制依据

（1）设计文件《隧道缺陷整治方案》；

（2）下山头隧道缺陷整治统计表；

（3）靖宇至松江河铁路隧道相关设计文件；

（4）铁路隧道施工相关技术标准；

（5）铁道科学研究院提出的隧道衬砌厚度处理意见、隧道脱空或不密实处理意见；

（6）东北大学地铁与地下工程研究中心编制的宇松铁路隧道衬砌补强验算报告；

（7）2013年5月26日，沈阳铁路局东北东部铁路通道工程建设指挥部组织的宇松线隧道缺陷整治方案专家论证意见；

（8）国内隧道修复加固技术文献及施工经验。

（9）下山头隧道设计文件、隧道通用设计文件

（10）《混凝土工程验收标准》

（11）《铁路隧道施工质量验收标准》TB10417-2003

三、基本情况及原因分析

缺陷产生原因分析

前期隧道洞身主体结构施工过程中，由于过程控制管理不严格，二衬主体结构产生质量缺陷，缺陷类型主要为二衬背后脱空、局部地段衬砌厚度不足、二衬混凝土实测强度达不到设计要求。针对以上质量缺陷经东北大学地铁与地下工程研究中心对现阶段隧道主体结构受力状态进行检算，结果满足使用要求，但结构安全系数有所降低，需要对个别地段进行补强处理。

原因分析：

（1）二次衬砌背后脱空、不密实。对二衬混凝土无损检测结果进行分析，缺陷部位多发生于拱顶及拱腰，主要与防水板悬挂及封顶混凝土施工工艺有关。二衬封顶施工中由于混凝土重力作用，拱顶混凝土会与防水板产生局部离空，其次防水板悬挂时未能与初支密贴背后产生脱空。该类缺陷在国内隧道施工中比较常见。通常设计时，在拱顶预留注浆孔以便后续注浆。

（2）强度、二衬厚度不足。主要原因有两点：第一没有按规范要求进行施工，围岩欠挖没有及时处理，混凝土配合比不符合试验要求，过程控制管理不严格；第二由于二衬混凝土振捣不密实或背后有脱空，产生检测厚度不符合设计要求。后者原因产生厚度不足可在二次注浆过程中进行弥补；

（3）二次衬砌内钢筋间距过大，主要原因为过程控制管理不严。

总体补强加固及拆除重做方案

宇松线隧道缺陷整治方案专家论证意见：

（1）对Ⅱ、Ⅲ级围岩二衬不足设计厚度50%及Ⅳ、Ⅴ级围岩二衬不足设计厚度70%的部位予以拆除；混凝土强度不足设计值70%的部位予以拆除；设计有钢筋施工无钢筋的部位予以拆除；

（2）二衬厚度或混凝土强度达到设计值90%以上的部位可根据计算结果酌情处理；

（3）除第1、2条以外的缺陷部位，综合考虑隧道衬砌厚度、混凝土强度、缺陷部位长度等因素，并依据现场具体情况和计算结果增设W型钢带加固措施进行补强；

（4）衬砌背后脱空部位进行注浆处理。

根据以上意见，隧道缺陷整治分为拆除重做及补强加固两项。其中补强加固主要采用三种方法：二衬背后注浆、粘贴碳纤维布及W形钢带加固。

处理方法及加固原理

（1）二衬背后注浆。在隧道二衬脱空处钻眼埋设直径42mm注浆管，注浆管不可穿透防水板，对二衬背后脱空的部位采用水泥砂浆或水泥浆进行注浆，通过控制注浆压力及压浆量达到脱空部位填充密实的效果；

（2） W形钢带。一种新型支护材料，同平钢带相比W型钢带抗弯截面模量提高37倍，刚度提高70倍左右，抗

拉强度提高12%～15%。通过W型钢带把环向分散

的多根锚钉连接起来, 并挂网喷射纤维混凝土，

形成一个整体承载结构, 相当于在衬砌外缘形成

护拱。使用该方法时应确定使用后该部位不会侵

限。（W钢带示意图见图1）

图 W型钢带加固处理措施划分：根据检测及验算结果，结合围岩类别、混凝土强度、初支类型及缺陷长度综合考虑，对措施的采用原则进行了划

分。由于隧道为复合、连续受力结构，因此在措施的采用上不宜单单考虑某点的缺陷，应按整体受力结构进行考虑，通过加固措施提高结构安全系数。（如表1所示）

表1 缺陷加固处理措施表（除拆除以外其它部位）

在隧道二衬背后注浆结束后，对隧道衬砌重新进行扫描及强度检测，通过检测来判定是否需要采用其他加固方法。

补强加固根据其工艺特殊性，宜在隧道贯通之后在通风、干燥的

环境下进行施工，以保证施作质量及耐久性。

四、施工工艺

钢带补强加固

4.1.1施工准备

（1）预先购置W270钢带规格参数需满足表2：

表2 技术参数

（2）购置R25N自进式中空注浆锚杆，锚杆必须试验合格，使用前再进行现场生产性试验，掌握注浆工艺，确定浆液配比和注浆压力，检验注浆密实度。

（3）制作补强需要的台架，由于全断面钢带施工占很大比例，需要台架提供作业平台。

（4）测量人员根据缺陷处理统计表预先标记出需要钢带加固的

部位。

（5）二衬渗漏水地段需先治水，再进行钢带补强加固。

4.1.2补强参数

表3 混凝结构W270钢带补强参数表

线别设置部位围岩级

别

RN25N自进式中空锚杆W270钢带

长度（m）

环向间距

（m）

纵向间距

（m）

单线隧道缺陷部位向四

周延伸不小于

Ⅱ~Ⅲ

环向纵向

Ⅳ~Ⅴ

4.1.3工艺流程图

如图1

图1 钢带补强工艺流程图

1、测量需加固段的断面，计算出增设钢带后是否侵入建筑限界，若侵入建筑限界，则需人工凿槽安装钢带。

2、利用铲车推补强台架到指定位置，预先把钢带紧贴衬砌面铺挂，在孔位处利用小锤球，修正钢带垂直度，并在孔位处做出标记。

如图2~4所示锚杆+钢带加固衬砌设计图

图2 钢带加固断面图

图3 锚杆、钢带布置图

图4 锚杆布设平面示意图

3、钢带采用W270钢带，钢带纵向间距，钢带通过锚杆外露端部

的垫板进行固定；锚杆采用R25N自进式中空注浆锚杆，布置间距：（环向）（纵向）。Ⅱ~Ⅲ级围岩时，L=；Ⅳ~Ⅴ级围岩时，L=。加固范围为全断面加固；全断面加固段应向无缺陷衬砌段延伸不少于。

4、锚杆施工：

（1）造孔前，先检查杆体中孔是否畅通，若有异物堵塞，及时清理；锚杆与钻机相连，开孔孔位偏差不大于5cm，孔深偏差不大于5cm，钻孔角度偏差不大于3%。

（2）洗孔

清孔采用高压风一次进行吹洗。为确保垫板与锚杆垂直、对孔口范围内局部二次衬砌混凝土凿除，采用水泥砂浆抹平，使垫板与二次衬砌混凝土面紧密接触。

（3）封孔口，安装W270钢带、垫板、垫圈、螺母

为保证注浆效果，锚杆孔口采用锚固剂封孔，同时安装W270钢带、垫板、垫圈、螺母，连接锚杆注浆机，做好注浆前的各项工作。

（4）注浆

用中空锚杆体，首先采用水灰比为：1~1：1的水泥单液浆对围岩进行注浆加固，注浆达设计要求后，停止注浆；在水泥单液浆初凝之前，打开排气孔，排出锚杆孔内的水泥浆液，采用锚杆注浆机，用水灰比为：1~：1的水泥单液浆充填锚杆孔，水泥基采用普通硅酸盐水泥（标号不低于），当浆液从排气孔流出时，完成注浆。

（5）质量检验

锚杆注浆完成7d后，采用声波物探仪测试锚杆孔水泥体的密实性，密实性应大于85%。

图5锚杆施工工艺图

4.1.4注意事项

（1）钢带必须采用镀锌钢带，热镀锌应符合JT/T281规定，镀锌层平均厚度不应小于。施工完成后，对孔口部位的螺栓及锚杆头采用环氧富锌防锈漆进行防锈处理，防锈漆含锌量不小于65%，防锈漆干膜厚度≥250um；调色环氧磁漆为面漆，干膜厚度≥150um。

（2）施工前应实测隧道限界，对不满足限界部位采取凿槽处理，必须确保钢带不侵入隧道建筑限界。

（3）钢带布置区域有渗漏水的，应先进行整治，确保钢带区域不渗水。

（4）浆液配比、注浆压力、注浆密实度等注浆参数对锚杆的锚固力影响大，必须进行试验确定。

（5）锚杆孔不得塌孔、流泥、积水等现象，且应保证孔道顺直。

（6）安装前，认真检查锚杆体是否畅通，若有异物堵塞，及时清理。锚杆体内外表面不允许有裂纹、折叠、轧折、离层、结疤和锈斑等缺陷。

（7）施工中应先进行选取一段缺陷地段进行试验，达到合格后选取合理的施工参数，一定要保证合理的水灰比，确保注浆管路畅通和锚杆注浆的饱满度。

（8）注浆设备应采用锚杆专用注浆泵，不应采用普通注浆泵；注浆后不得随意敲击杆体，也不得在杆体上悬挂重物。

（9）孔口必须封堵牢固，防止注浆压力增大，浆液从孔口喷出伤人。

（10）钢垫板必须与二次衬砌表面密贴，保证锚杆对衬砌结构的有效锚固作用。

二衬拆除重新施工工艺

4.2.1施工程序

根据无损检测结果，由测量人员对拆除范围进行标识。利用爆破方式拆除二衬混凝土。二衬混凝土拆除后进行测量复测，并在欠挖点上标识出欠挖范围和厚度，然后人工配风镐和铁钎对欠挖围岩进行处理，完成后进行测量复检，直到合格为止。欠挖处理完成后，按照施工工序依次进行修复防水板施工、二衬混凝土施工。

二衬拆除施工程序框图

4 .2.2施工方法

（1）施工准备

①制作拆除用台车，提供工作平台。

②二次衬砌拆除范围由测量放线，描绘出施工区域线，标识出拆

除位置。

③拆除需拆除二衬范围内的风水管线路及通风带，预接风水管头。

④检查凿岩机、风镐的完整性和转动情况，检查风路是否畅通，各连接接头是否牢固。

（2）拆除二衬混凝土

在测量放线区域内根据现场实际情况选取爆破拆除和人工拆除二衬混凝土。混凝土爆破拆除后根据测量放样对欠挖处进行人工凿除。在凿除过程中注意对防水板、土工布的保护，避免破坏。为保证后期防水板恢复，二衬混凝土拆除范围边界贴近防水板20cm 范围内由人工持铁钎进行凿除，防止防水板被破坏不利用防水板的焊接修复。

为了保证施工安全，爆破拆除时，采用边拆除边恢复施做的方法，爆破拆除采用间隔拆除，每3米段采用一次微爆破。

爆破后挖掘机配合出渣车进行出渣作业。

（3）盲管、土工布、防水板修复

爆破后及时进行欠挖处理，在破坏的初期支护修补完成后，对盲管、土工布、防水板进行修补，对要修补区域的范围进行认真确认，必要的地方进行重新铺挂布设，然后按照原有参数标准进行盲管、排水管布设、挂设土工布及防水板，并保证质量要求。

防水板铺设工艺如下：

A 基面处理

铺设防水层前对初期支护找平，采用补喷及砂浆找平。对外露的锚杆进行切除、磨平，水泥砂浆封堵找平。

B 布设盲管、吊挂土工布

基面处理完毕后，先在喷层表面吊挂布设盲管、土工布，用φ 50 盲管环向布设间距根据渗水情况4~10m一道，φ 80盲管纵向双侧通长与原有盲管连接；利用热熔垫圈和射钉将无纺布固定于基面上，垫圈间距拱部~，边墙间距1~，梅花型布设；土工布搭接大于5cm。

C 铺设防水板

防水板采用无钉铺设方法，铺挂土工布后，将防水板用专用热风枪与固定土工布的热熔垫圈粘合。

D 防水板焊接

防水板接缝采用热合机自动双焊缝焊缝（单焊缝宽度不小于2cm）进行热熔焊接，搭接宽度大于15 cm。焊接前先取小样进行焊接试验，以确定最佳的焊接温度和走行速度。

E 防水板质量检查和处理

防水板铺设均匀连续，双焊缝焊接，单条焊缝宽度不小于2cm，搭接宽度不小于15 cm，焊接完毕后焊缝焊迹应透明、无气泡、无杂

质，接缝平顺、无褶皱、均匀连续，无假焊、漏焊、焊穿或夹层等现象。

（4）衬砌混凝土

拆除段的防水板验收合格后，需对混凝土接头位置进行凿毛处理。二次衬砌采用液压模板衬砌台车浇筑成形，液压模板台车应准确定位，支撑牢固，保证刚度，浇筑中不变形，不走移。采用砼输送车运送砼，混凝土输送泵泵送砼入模板台车内，振捣棒及附着式振捣器捣固，浇筑砼时必须对称分层浇筑，两侧高差不超过。砼浇筑必须连续施工，拆模时，混凝土强度不应少于8MPa。混凝土要求表面颜色一致，无蜂窝麻面。落模后及时养护，养护时间不少于14 天。

4.2.3施工注意事项

（1）混凝土强度不足部位爆破拆除二衬混凝土时，严格控制装药量，避免爆破面过大破坏防水板。

（2）爆破前，待爆破拆除部位与保留部位用风镐或者无齿锯切割一条预裂缝，防止爆破部位的振动对预留部位造成扰动。

（3）二衬厚度拆除时，保留部位采用人工拆除20cm长二衬混凝土板，保证防水板的完整性，方便防水板的搭接施工。为保证混凝土衔接效果，保留部位采用倒楔形凿除（如图6）。