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摘要：隧道衬砌空洞是隧道工程众多病害中较常见的一种，但在既有线利用“天窗”点施工确较为困难，本人根据现场实际施工摸索，结合李家庄3号隧道施工为例进行总结，以便为其它同类隧道病害处理作参考。
关键词：既有线隧道衬砌空洞处理
1 衬砌段病害情况
2012年6月25日工务段在巡检线路时发现李家庄3号隧道在K1131+576处拱顶出现砼掉块，2012年6月27日工务段对其进行凿除，发现初期支护与岩体完整稳定，此处二衬不密实，二衬局部厚度不足，该处衬砌后存在空洞，空洞纵向长3.5米，环向4.5米，位于两板衬砌接头处。该处衬砌为27cmC25喷射砼+55cmC30砼。为保证行车安全，需对该处病害实施整治处理。
2 施工组织方案
2.1 编制依据
2.1.1 原施工设计文件、竣工文件。
2.1.2 铁道部现行有关施工、验收规范。
2.1.3 铁道部、铁路局营业线施工管理的有关规定。
2.2 施工影响范围及施工期限
2.2.1 施工影响范围：施工期间需上下行同时封锁，每次封锁120分钟，供电段接触网停电配合。停电范围：上下行供电臂。
2.2.2 施工期限：2012年8月。
2.3 主要工程量（见下表）
李家庄3号隧道主要工程数量表
■
2.4 施工简述。李家庄3号隧道空洞处理采用C35喷射混凝土填充（模喷），为保证安全及填充效果，砼分四块三次进行挂模喷射。模喷前，凿除结构松散、开裂混凝土，并在衬砌和初支混凝土上打孔，把锚固筋植入到二衬混凝土和初支混凝土内，锚固筋的外端用12.6号槽钢作为支撑，模板采用5cm厚落叶松木板。砼混凝土养护完毕后，空洞处理段隧道环向范围内衬砌表面粘贴高强度碳纤维布（将四周砼表面清理干净，粘贴范围超出空洞1米）。
2.5 组织机构。根据本次病害点的规模及特点，设总体负责人1名、技术负责人2名、电工1名、修理工1名、开挖工4名、安装工4名、电焊工3名、材料员1名、防护员5人、后勤1名。
2.6 施工方案、方法
2.6.1 总体工艺流程。施工准备→申请天窗点→放样布点，凿除混凝土，布設锚固点→钻孔→植筋→安装槽钢、模板→喷射砼注浆→拆除注浆管及其它、粘贴高强度碳纤维布。
■
2.6.2 作业台架。由于隧道净空较高，作业平台采用接触网作业车加建筑用脚手架。
2.6.3 锚筋施工
2.6.3.1 锚筋加工和制作。锚固钢筋采用Φ22热轧带肋钢筋，锚入二衬的长度为50cm，锚入初支有效长度20cm，另一端丝扣长度15cm。
2.6.3.2 凿除松散开裂混凝土。对空洞处，由于部分砼已开裂，因此，采用电镐凿除，并确保松散、开裂部分全部凿除，凿除掉落的砼碴块及时清理出隧道。
2.6.3.3 钻孔。①采用冲击钻钻孔，结合模板悬挂布置实施。②钻孔采用直径25mm钻头。③作业平台采用接触网作业车+建筑用脚手架。施工注意事项：a钻孔方向为径向钻入，出现偏差时需及时进行调整；槽钢在施工锁脚前先用膨胀螺栓固定。b钻孔过程中遇到钢筋时可进行适当调整钻孔位置。c钻孔完成后用小型吹风机将孔内灰尘清除干净。
2.6.3.4 锚筋安装。锚筋安装采用植筋胶，型号RE-500型注射式植筋胶（A级胶），植筋时先注射入胶体，再插入锚筋，然后用锤头轻敲打入锚孔内，要求孔内植筋胶体的饱满度不小于钻孔体积的95%，钢筋植入后3天内不得悬挂重物或有撞击、敲打现象，以保证锚筋的抗拔强度。
2.6.3.5 锚筋施工参数。共布置锁脚锚筋40根，单根长65cm，锚固深度50cm，导向锚筋10根，单根长90cm，锚固深度20cm。
2.6.3.6 锚筋平面布置
■
2.6.4 模板设计
2.6.4.1 槽钢及模板加工。槽钢在模板生产厂家加工完成后，按设计半径进行弯制，预先拼装，并进行编号。为保证受力，槽钢两端长出40cm，用于安装锁脚锚筋，施工槽钢时，先用膨胀螺栓固定，在拱顶施作两根导向锚筋，便于固定槽钢。
在空洞较高处的模板上预留1个注浆孔和1个排气孔，注浆管管径为5cm钢管，外露部分长20cm，排气孔设置在空洞的最高处，管径为2cm金属管，竖向布置，通气孔钢管顶距隧道初支面距离不得大于1.5cm。
2.6.4.2 木板安装。锚筋安装完成3天后进行槽钢模板安装，安装模板时，拱顶的7块模板暂不安装，等1#块砼模喷完成后，再行安装，最后施工3#块模喷砼。首先安装环形槽钢，在槽钢安装时，先不拧紧螺栓，待木板安装后，再行拧固。
2.6.4.3 模板及槽钢材质。木板宽度15cm，长度3.7m，厚度5cm；槽钢采用12.6号，单根长2.6m，两根一组；模板采用5cm厚落叶松，容许弯曲应力14.5Mpa，砼容重2400
kg/m3，容重0.582kg/m2，12.6号槽钢12.318kg/m，每个槽钢在两端设置锁脚锚筋。
2.6.5 模喷细石混凝土施工
2.6.5.1 采用强制式搅拌机拌合混凝土，每盘拌合0.1立方，人工加入喷射机。机具型号：DYB-20型湿喷机、UJZ-15型搅拌机。
2.6.5.2 模喷砼分四段三次施工，具体如下：
■
首先施工1#块（2块）→2#块→3#块，最后注入M35号水泥砂浆填满空洞。注浆与模喷混凝土间隔时间约为24小时。砼模喷过程中应对接触网进行保护，在每条接触网线上套塑料管，避免砼污染接触网。
2.6.6 注浆施工
2.6.6.1 配合比设计。经试验，M35水泥砂浆配合比如下：P.O42.5R普通硅酸盐水泥：1200kg；中细河砂（干净无杂质）：1200kg；自来水：482kg；减水剂（减水率不小于12，泌水率不大于90）：33.6kg。要求M35水泥砂浆有良好的和易性，保证灌注后填充密实。 2.6.6.2 注浆压力设计。注浆压力根据设计要求，并充分考虑输送垂直高度、输送管道摩阻损耗、输送管终端压力等因素，注浆压力不宜超过0.1MPa，注浆达到设计终压后进行效果检查后即可终止注浆。机具要求：注浆机：DYB-70/80双液压注浆机。
2.6.6.3 注浆施工注意事项。①注浆过程中应监控量测混凝土衬砌变形，如发现开裂立即停止注浆。②注浆压力宜采用渐进逐步增加，并注意控制注浆的速度。③注浆过程中应对接触网进行保护，在每条接触网线上套塑料管，避免砂浆污染接触网，每日完成后撤除。注浆时，在道床上铺设塑料布，避免污染道碴。
2.6.7 填充效果檢查。现场通过埋设的检查孔进行观测，在水泥砂浆灌注过程中由检查孔口溢出，即为空洞注浆体填充完成。
2.6.8 粘贴高强度碳纤维布。混凝土养护完毕后，空洞处理段隧道环向范围内衬砌表面粘贴高强度碳纤维布，碳纤维布环纵向超出空洞处理范围1m，确保粘贴质量和耐久性。
2.6.9 天窗利用安排。根据每个天窗时间计划2.0个小时，扣除施工准备和现场清理作业时间，每次有效施工时间约90分钟，计划处理时间为15个天窗点。
利用天窗点作业措施：①发电机、注浆机、湿喷机、空压机、小型工具、砂石料及作业人员在天窗点前提前备于隧道出口，做好施工前的各项准备工作，材料、发电机等要放在不影响行车的安全地点。②车站行车室设置防护人员1人，作业组两侧各设行车防护人员1人，每个作业小组设置现场作业监护人1人。
3 施工安全保证措施
3.1 凡上道的路工、劳务工必须经人身安全培训和电气化安全培训。
3.2 所有上道作业人员按规定穿着橙色反光马夹，所有施工人员进入施工现场必须戴好安全帽，高空作业必须系好安全带，配备齐全有效的防护用品，防止人身事故的发生。
3.3 施工时按照《铁路工务安全规则》规定设置施工防护。施工完毕，施工负责人确认人员、机具、材料均已撤至安全地点，线路达到放行列车条件后，方可通知防护员撤除防护。
3.4 高空作业中所用的物料必须堆放平稳，不可置放在临边附近。
3.5 严格遵守电气化铁路区段安全规定，所有人员和所携带的物件与接触网设备、牵引变电设备和电力机车的带电部分，必须保持2米以上的距离；禁止通过任何物体与上述设备相接触。
3.6 接触网作业车进入封锁区间的行车凭证为调度命令（包括车次、作业地点、返回车站时刻等），不得超时作业。
3.7 用电必须做到“一机一闸一漏”，且要经常检查电线有无破损，接头是否完好，闸箱要做好防水措施。机电设备的操作人员必须由经过专门训练，懂机电设备原理、性能用途，会使用、会保养、会排除故障的专人操作和管理。
参考文献：
[1]孙丽.隧道衬砌混凝土裂缝的成因与防治[J].价值工程，2010（21）.
[2]张鸿飞，程效军，申付全，周行泉.隧道衬砌空洞的探地雷达图谱特征研究[J].河南科学，2009（03）.
[3]宁黎磊，高燕希，杨进.隧道衬砌空洞积水模型试验研究[J].公路与汽运，2009（03）.
关键词：既有线隧道衬砌空洞处理
1 衬砌段病害情况
2012年6月25日工务段在巡检线路时发现李家庄3号隧道在K1131+576处拱顶出现砼掉块，2012年6月27日工务段对其进行凿除，发现初期支护与岩体完整稳定，此处二衬不密实，二衬局部厚度不足，该处衬砌后存在空洞，空洞纵向长3.5米，环向4.5米，位于两板衬砌接头处。该处衬砌为27cmC25喷射砼+55cmC30砼。为保证行车安全，需对该处病害实施整治处理。
2 施工组织方案
2.1 编制依据
2.1.1 原施工设计文件、竣工文件。
2.1.2 铁道部现行有关施工、验收规范。
2.1.3 铁道部、铁路局营业线施工管理的有关规定。
2.2 施工影响范围及施工期限
2.2.1 施工影响范围：施工期间需上下行同时封锁，每次封锁120分钟，供电段接触网停电配合。停电范围：上下行供电臂。
2.2.2 施工期限：2012年8月。
2.3 主要工程量（见下表）
李家庄3号隧道主要工程数量表
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2.4 施工简述。李家庄3号隧道空洞处理采用C35喷射混凝土填充（模喷），为保证安全及填充效果，砼分四块三次进行挂模喷射。模喷前，凿除结构松散、开裂混凝土，并在衬砌和初支混凝土上打孔，把锚固筋植入到二衬混凝土和初支混凝土内，锚固筋的外端用12.6号槽钢作为支撑，模板采用5cm厚落叶松木板。砼混凝土养护完毕后，空洞处理段隧道环向范围内衬砌表面粘贴高强度碳纤维布（将四周砼表面清理干净，粘贴范围超出空洞1米）。
2.5 组织机构。根据本次病害点的规模及特点，设总体负责人1名、技术负责人2名、电工1名、修理工1名、开挖工4名、安装工4名、电焊工3名、材料员1名、防护员5人、后勤1名。
2.6 施工方案、方法
2.6.1 总体工艺流程。施工准备→申请天窗点→放样布点，凿除混凝土，布設锚固点→钻孔→植筋→安装槽钢、模板→喷射砼注浆→拆除注浆管及其它、粘贴高强度碳纤维布。
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2.6.2 作业台架。由于隧道净空较高，作业平台采用接触网作业车加建筑用脚手架。
2.6.3 锚筋施工
2.6.3.1 锚筋加工和制作。锚固钢筋采用Φ22热轧带肋钢筋，锚入二衬的长度为50cm，锚入初支有效长度20cm，另一端丝扣长度15cm。
2.6.3.2 凿除松散开裂混凝土。对空洞处，由于部分砼已开裂，因此，采用电镐凿除，并确保松散、开裂部分全部凿除，凿除掉落的砼碴块及时清理出隧道。
2.6.3.3 钻孔。①采用冲击钻钻孔，结合模板悬挂布置实施。②钻孔采用直径25mm钻头。③作业平台采用接触网作业车+建筑用脚手架。施工注意事项：a钻孔方向为径向钻入，出现偏差时需及时进行调整；槽钢在施工锁脚前先用膨胀螺栓固定。b钻孔过程中遇到钢筋时可进行适当调整钻孔位置。c钻孔完成后用小型吹风机将孔内灰尘清除干净。
2.6.3.4 锚筋安装。锚筋安装采用植筋胶，型号RE-500型注射式植筋胶（A级胶），植筋时先注射入胶体，再插入锚筋，然后用锤头轻敲打入锚孔内，要求孔内植筋胶体的饱满度不小于钻孔体积的95%，钢筋植入后3天内不得悬挂重物或有撞击、敲打现象，以保证锚筋的抗拔强度。
2.6.3.5 锚筋施工参数。共布置锁脚锚筋40根，单根长65cm，锚固深度50cm，导向锚筋10根，单根长90cm，锚固深度20cm。
2.6.3.6 锚筋平面布置
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2.6.4 模板设计
2.6.4.1 槽钢及模板加工。槽钢在模板生产厂家加工完成后，按设计半径进行弯制，预先拼装，并进行编号。为保证受力，槽钢两端长出40cm，用于安装锁脚锚筋，施工槽钢时，先用膨胀螺栓固定，在拱顶施作两根导向锚筋，便于固定槽钢。
在空洞较高处的模板上预留1个注浆孔和1个排气孔，注浆管管径为5cm钢管，外露部分长20cm，排气孔设置在空洞的最高处，管径为2cm金属管，竖向布置，通气孔钢管顶距隧道初支面距离不得大于1.5cm。
2.6.4.2 木板安装。锚筋安装完成3天后进行槽钢模板安装，安装模板时，拱顶的7块模板暂不安装，等1#块砼模喷完成后，再行安装，最后施工3#块模喷砼。首先安装环形槽钢，在槽钢安装时，先不拧紧螺栓，待木板安装后，再行拧固。
2.6.4.3 模板及槽钢材质。木板宽度15cm，长度3.7m，厚度5cm；槽钢采用12.6号，单根长2.6m，两根一组；模板采用5cm厚落叶松，容许弯曲应力14.5Mpa，砼容重2400
kg/m3，容重0.582kg/m2，12.6号槽钢12.318kg/m，每个槽钢在两端设置锁脚锚筋。
2.6.5 模喷细石混凝土施工
2.6.5.1 采用强制式搅拌机拌合混凝土，每盘拌合0.1立方，人工加入喷射机。机具型号：DYB-20型湿喷机、UJZ-15型搅拌机。
2.6.5.2 模喷砼分四段三次施工，具体如下：
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首先施工1#块（2块）→2#块→3#块，最后注入M35号水泥砂浆填满空洞。注浆与模喷混凝土间隔时间约为24小时。砼模喷过程中应对接触网进行保护，在每条接触网线上套塑料管，避免砼污染接触网。
2.6.6 注浆施工
2.6.6.1 配合比设计。经试验，M35水泥砂浆配合比如下：P.O42.5R普通硅酸盐水泥：1200kg；中细河砂（干净无杂质）：1200kg；自来水：482kg；减水剂（减水率不小于12，泌水率不大于90）：33.6kg。要求M35水泥砂浆有良好的和易性，保证灌注后填充密实。 2.6.6.2 注浆压力设计。注浆压力根据设计要求，并充分考虑输送垂直高度、输送管道摩阻损耗、输送管终端压力等因素，注浆压力不宜超过0.1MPa，注浆达到设计终压后进行效果检查后即可终止注浆。机具要求：注浆机：DYB-70/80双液压注浆机。
2.6.6.3 注浆施工注意事项。①注浆过程中应监控量测混凝土衬砌变形，如发现开裂立即停止注浆。②注浆压力宜采用渐进逐步增加，并注意控制注浆的速度。③注浆过程中应对接触网进行保护，在每条接触网线上套塑料管，避免砂浆污染接触网，每日完成后撤除。注浆时，在道床上铺设塑料布，避免污染道碴。
2.6.7 填充效果檢查。现场通过埋设的检查孔进行观测，在水泥砂浆灌注过程中由检查孔口溢出，即为空洞注浆体填充完成。
2.6.8 粘贴高强度碳纤维布。混凝土养护完毕后，空洞处理段隧道环向范围内衬砌表面粘贴高强度碳纤维布，碳纤维布环纵向超出空洞处理范围1m，确保粘贴质量和耐久性。
2.6.9 天窗利用安排。根据每个天窗时间计划2.0个小时，扣除施工准备和现场清理作业时间，每次有效施工时间约90分钟，计划处理时间为15个天窗点。
利用天窗点作业措施：①发电机、注浆机、湿喷机、空压机、小型工具、砂石料及作业人员在天窗点前提前备于隧道出口，做好施工前的各项准备工作，材料、发电机等要放在不影响行车的安全地点。②车站行车室设置防护人员1人，作业组两侧各设行车防护人员1人，每个作业小组设置现场作业监护人1人。
3 施工安全保证措施
3.1 凡上道的路工、劳务工必须经人身安全培训和电气化安全培训。
3.2 所有上道作业人员按规定穿着橙色反光马夹，所有施工人员进入施工现场必须戴好安全帽，高空作业必须系好安全带，配备齐全有效的防护用品，防止人身事故的发生。
3.3 施工时按照《铁路工务安全规则》规定设置施工防护。施工完毕，施工负责人确认人员、机具、材料均已撤至安全地点，线路达到放行列车条件后，方可通知防护员撤除防护。
3.4 高空作业中所用的物料必须堆放平稳，不可置放在临边附近。
3.5 严格遵守电气化铁路区段安全规定，所有人员和所携带的物件与接触网设备、牵引变电设备和电力机车的带电部分，必须保持2米以上的距离；禁止通过任何物体与上述设备相接触。
3.6 接触网作业车进入封锁区间的行车凭证为调度命令（包括车次、作业地点、返回车站时刻等），不得超时作业。
3.7 用电必须做到“一机一闸一漏”，且要经常检查电线有无破损，接头是否完好，闸箱要做好防水措施。机电设备的操作人员必须由经过专门训练，懂机电设备原理、性能用途，会使用、会保养、会排除故障的专人操作和管理。
参考文献：
[1]孙丽.隧道衬砌混凝土裂缝的成因与防治[J].价值工程，2010（21）.
[2]张鸿飞，程效军，申付全，周行泉.隧道衬砌空洞的探地雷达图谱特征研究[J].河南科学，2009（03）.
[3]宁黎磊，高燕希，杨进.隧道衬砌空洞积水模型试验研究[J].公路与汽运，2009（03）.