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铁路隧道二次衬砌脱空原因分析及防治措施

0 引言

目前,在铁路建设工程中,受设备工装、施工工艺、作业水平和施工管理水平等因素影响,铁路隧道二次衬砌背后脱空问题时有发生,个别隧道甚至出现拱顶脱空、衬砌厚度严重不足等问题。二次衬砌背后脱空改变了隧道围岩和支护结构的受力状态,尤其是当拱顶脱空且有围岩脱落时,对隧道结构和铁路运营安全造成极大隐患。

相对而言,外在困境对蒋介石的限制更为突出。首先,作为一个缺乏革命奠基者超凡魅力的第二代党魁,孙中山的遗产对于蒋介石的意识形态阐释有很强的规定性。其次,国民党执政以后的中国实际上长期处于一种过渡状态,革命尚未完成,而蒋介石的意识形态建设已由“动员”转向“统制”,背离了现实而无法获得逻辑上的协调。

(1)从系统分析与应用实际情况可知,在道路选线过程中应用GIS技术是完全可行的,由此开发的辅助系统能为项目规划及各阶段设计提供可靠帮助,对保证设计合理性、准确性均有重要作用。

据铁路建设质量监管和运输部门统计,已开通运营铁路先后有部分隧道出现拱部二次衬砌背后脱空、开裂、掉块等质量缺陷,对铁路正常运营和安全造成严重影响。铁路建设、运营主管部门先后组织开展了隧道工程质量专项整治活动,对全路所有在建和运营隧道进行排查,重点对隧道超欠挖、二次衬砌混凝土强度、厚度、背后脱空及回填注浆等项目进行排查整治。同时,制定了《铁路隧道二次衬砌预防拱顶空洞实施意见》等办法,要求各单位高度重视拱顶脱空预防工作,加强施工过程质量控制。但从2018年度各建设单位自查自纠情况来看,隧道初期支护、二次衬砌厚度及混凝土强度不足等问题占比达到75%,可见,隧道二次衬砌背后脱空问题仍然没有得到根本性解决。因此,对隧道二次衬砌背后脱空原因进行深入分析,提出针对性预防和整治措施,对加强铁路隧道施工质量控制,消除隧道工程质量缺陷,保证开通后的运营安全具有重要意义。

1 二次衬砌脱空原因分析

1.1 隧道开挖及初期支护施作不到位

隧道光面爆破效果差,超欠挖现象严重,开挖轮廓面凹凸不平,个别部位出现较大坑洞。喷射混凝土作业时,施工人员未将凹凸面或坑洞喷射平整,导致二次衬砌背后容易出现脱空。

1.2 防水板施作不规范

铺设防水板时预留松驰度不合适,致使二次衬砌混凝土与初期支护表面无法密贴。预留松弛度过小,防水板容易发生紧绷,导致其和喷射混凝土之间形成脱空;预留松弛度过大,防水板容易褶皱,从而导致二次衬砌背后形成脱空;有的虽然预留松弛度合适,但由于防水板热塑性垫圈固定点过少或未在坑洞处加密固定点,在混凝土浇筑过程中防水板因摩擦力而下坠,导致防水板紧绷,从而在其和喷射混凝土之间形成脱空。

1.3 混凝土浇筑过程控制不到位

在混凝土早期强度还不能够承受其自重前,衬砌台车因刚度不够、支撑不牢固发生下沉变形,或者由于过早进行脱模、端头模板密封不严实导致漏浆等原因致使二次衬砌背后脱空。浇筑混凝土时,由于隧道拱顶空间越来越小、空气难以排出,泵送混凝土无法正常进入,但作业人员却认为已经完成浇筑,导致二次衬砌背后脱空。此外,混凝土和易性不好发生离析、浇筑时振捣不到位等均可导致拱顶二次衬砌背后不同程度脱空。

1.4 拱顶注浆回填管理不到位

由于预埋注浆管保护不当,二次衬砌混凝土在浇筑过程中堵塞了注浆管,导致拱顶注浆回填无法施作;有的虽然进行了拱顶注浆,但由于作业人员责任心不强、注浆不到位等原因,致使二次衬砌背后脱空不能及时有效处理。

2 二次衬砌脱空预防措施

从二次衬砌背后脱空原因分析可以看出,导致隧道二次衬砌背后脱空的因素涉及隧道开挖、初期支护、防水板施作、混凝土浇筑、拱顶回填注浆等各个工序,因此,需要从施工过程各个环节进行严格控制,采取有效措施预防二次衬砌背后脱空。其防治工艺流程和具体控制要点见图1。

2.1 加强隧道开挖质量控制

(1)隧道开挖时爆破控制参数应严格按照工艺参数实施,且爆破参数应根据不同围岩地段和实际爆破效果进行动态调整。

(2)隧道开挖轮廓断面尺寸应满足设计要求,个别坚硬石质地段突出部位欠挖值最大不得大于50 mm,同时每平方米不得大于0.1 m2

2.2 加强初期支护质量控制

(1)初期支护施工时应严格控制喷射混凝土表面平整度,加强过程验收,确保其满足D/L≤1/20的要求(其中D、L分别为喷射混凝土表面相邻两凹凸面间的深度和距离,且L≤1 m),表面平整度不符合要求,坚决不能通过验收,再次喷射混凝土验收合格后方可进入下一道工序。

(2)初期支护完成后,应再次复核初期支护断面尺寸,当初期支护断面侵限时,应对侵限部位进行凿除处理,然后喷射混凝土或用砂浆对凿除面或凹陷处进行找平处理,确保表面平整度满足要求。

为防止在浇筑过程中模架系统受力增大而发生沉降、倾斜和变位情况。在搭建完成后对拱顶、1/4处、1/2处进行沙袋预压并安置观测点进行沉降观测。在预压完成后记录各测量点高程初始数据,每隔24 h测量一次,记录数据。

2.3 加强防水板铺设质量控制

(1)采用防水板作业台车由拱部向两侧进行铺设。搭接部位采用热熔双缝焊接,搭接宽度不应小于15 cm。

图1 隧道二次衬砌脱空防治工艺流程和控制要点

(2)采用固定点铺设的防水板,应严格控制热熔垫圈间距和数量,局部凹凸较大时应加密,确保防水板与基层密贴、平整、无褶皱、无塌落、无破损。

(3)防水板铺设时应保持一定松弛度,以手掌将防水板贴到初期支护表面无紧绷感为宜。一般情况下,实际铺设长度与初期支护表面弧长的比值为10 : 8。

其二,从整个社会角度看,CPA审计寻租扭曲了收入分配格局。注册会计师通过一些不正当的方式对既得的社会经济利益进行不合理的划分和转移,获得超额收益,这种不公平的收入分配格局可能导致真正创造财富的人不能获得应得的收益,从而削弱社会公平,降低人们的生产积极性,不利于生产发展。

2.4 加强二次衬砌混凝土质量控制

(1)合理控制混凝土水灰比。运送至现场的混凝土坍落度以控制在18~20 cm为宜,确保混凝土具有良好的和易性。

试点地区高度重视水资源监控能力建设,完善监控体系,为最严格水资源管理各项工作提供基础保障。上海市依托水务一体化管理优势,在已建成的城市水资源实时监控与管理系统基础上,整合共享其他部门数据,建成了集气象、海洋、水利、供水、排水等信息于一体的省级水资源管理信息系统,并完成与中央平台的互联互通。天津市率先建立地下水与水环境监测系统,为实时了解地下水采补数据、提高地下水管理水平奠定良好基础。泉州市创建红黄蓝动态分区管理模式,设立全市水资源监控调度中心,自主研发建设水资源动态管理系统,基本实现水资源总量、效率、纳污等重要控制指标可监测、可评价、可考核,有效解决了区域性缺水、水污染和用水效率不高等问题。

(2)落实好分层逐窗入模浇筑工艺。二次衬砌混凝土采用逐窗入模浇筑技术,由下向上,对称分层,逐层逐窗从混凝土灌注窗灌入,浇筑时混凝土面左右两侧高差不得超过0.5 m,前后不得超过0.6 m,混凝土自由倾落高度不得超过2 m。对拱腰以下部位,采取插入式振捣器为主、附着式振捣器为辅的振捣方式;对拱顶和钢筋混凝土区段,采取附着式振捣器为主、插入式振捣器为辅的振捣方式,避免出现漏振或振捣不到位引起混凝土不密实、强度不足、“人”字坡或冷缝等质量问题。同时,在混凝土浇筑过程中,加强对二次衬砌端头模板、二次衬砌钢筋、预埋件以及预留孔洞等项目的检查,当发现有变形、移位等情况时,应及时予以处理。

(3)浇筑拱顶混凝土时,首先从靠近上循环二次衬砌端的灌注口压入,当与上循环间的拱顶灌满后,混凝土逐步向端模方向挤推,既保证与上循环拱顶混凝土的密切连接,也方便作业人员通过端模处观察拱顶浇筑情况。同时,通过观察预埋注浆管口是否泌浆,判断混凝土是否浇灌到拱顶。必要时,及时清理注浆管以免发生堵塞。

2.5 加强拱顶回填注浆质量控制

拱顶回填注浆是保证二次衬砌混凝土拱顶密实饱满的关键环节,将拱顶注浆回填纳入工序管理,严格落实带模注浆工艺。在衬砌台车拱顶中心线位置设置一定数量的注浆孔、排气孔(图2),并采用四周满焊方式安装注浆用固定法兰。对不超过12 m的衬砌台车,一般设置4个孔,并在浇筑二次衬砌混凝土前预埋安装活性粉末混凝土(RPC)注浆管,核实并记录RPC注浆管埋入长度。RPC注浆管根据需要进行定制,排气孔兼作拱顶混凝土是否灌满的观察孔。

图2 注浆孔布置示意图(单位:mm)

二次衬砌混凝土施作完成2~3 h后进行回填注浆,注浆材料采用具有微膨胀、高流动性、无泌水、早强等特点的充填砂浆。注浆设备采用专用的制浆注浆一体机,浆液采取连续拌制,注浆直至排气孔和端头模板流出浓浆为止。若台车模板处注浆压力达到1.0 MPa仍未出浓浆,应更换排气孔注浆,直至端头排气孔流出浓浆为止。隧道衬砌拱顶带模注浆施工工艺流程见图3。

图3 隧道衬砌拱顶带模注浆施工工艺流程图

2.6 实施二次衬砌质量检测

每板混凝土浇筑完毕、端模拆除后,应检查端头混凝土质量及注浆情况,查看浆液是否完全充满空隙。二次衬砌施工完成200 m后,采取地质雷达无损检测等方法对二次衬砌脱空情况及时进行检测,根据检测发现的问题,进一步优化完善施工工艺和作业流程,确保后续二次衬砌混凝土密实、无脱空。

3 二次衬砌脱空处理措施

二次衬砌完成后,通过无损检测或其它手段检查发现脱空问题时,必须进行处理。根据二次衬砌厚度及脱空情况,采取相应返工处理、局部拆除加固、注浆补强等措施。下文仅对采取注浆处理的总体原则和施工工艺进行介绍。

3.1 注浆处理总体原则

将脱空区注浆材料和原衬砌混凝土结合为整体,防止原衬砌脱落或单独受力。对拱顶二次衬砌背后的脱空,原则上通过施工时预留的注浆孔进行注浆回填;对拱腰及边墙二次衬砌背后的脱空,原则上通过钻孔进行注浆回填。

3.2 注浆施工工艺

(1)确定空洞位置。根据无损检测报告上记录的里程确定空洞位置,并进行标示,同时,记录空洞处二次衬砌实际厚度。

现有变电站均通过调度数据专网接入调控中心D5000系统服务器。通过调度专用数据网(光端机)分出一个站间带宽不小于2 Mb/s(每秒下载速度不少于300 KB/s)的局域网通道接口给网络五防系统使用,使网络五防服务器与控端五防主站、所辖各变电站五防子站组成局域网络,网络结构图如图4所示。

(2)埋设注浆管。注浆孔尽量利用预留注浆孔,当预留注浆孔堵塞时,在二次衬砌空洞位置用φ30 mm钻头进行钻孔,深度以进入空洞区域且不超过结构厚度为宜,避免损坏防水板。安装注浆管和检测管,注浆管和检测管周围的孔隙用锚固剂进行填充。

(3)制备水泥浆。采用PO42.5早强水泥,水灰比为0.5 : 1~1 : 1,适当添加高效减水剂、速凝剂或其他添加剂。水泥浆应搅拌均匀,满足施工可泵性以及扩散性和流动性的要求。

(4)注浆。注浆时先对管孔进行清理,注浆初始压力宜为0.2~0.5 MPa,可采取逐渐加压式注浆或定压注浆,终止压力为0.5~0.8 MPa。当出现压力迅速上升但水泥浆不易注入或注入量很小时,应检查注浆管是否堵塞,同时适当加大水灰比,降低浆液浓度;当出现压力较低或上升缓慢但注浆量特别大时,应检查是否有漏浆并及时加以堵塞,同时适当减小水灰比或掺入5%~10%的水玻璃。当注浆量大于等于设计数量且孔口管出现冒浆,或者注浆压力达到设计压力且稳压10 min没有出现明显压力下降时即可结束注浆。

(5)评定注浆效果。用无损检测仪对浆液充填和密实情况进行检测,尤其是对注浆量偏少或有怀疑的注浆管进行重点检测,必要时待浆液凝固后进行钻孔取芯,核实浆液充填和密实情况,如发现浆液不饱满时则需重新钻孔注浆。

建构主义的教学设计是自上而下地展开教学进程,即首先呈现整体性任务,让学习者尝试解决问题并发现完成整体任务需要事先完成的各级子任务及其所需的知识技能。而传统教学设计则是自下而上,从小单元到整体知识。

(6)注浆孔处理。当钻孔注浆位置渗水量较大时,应采用水玻璃水泥浆液封堵注浆孔。检测评定注浆效果符合有关要求时,对注浆孔处二次衬砌表面附着物进行打磨清理。

4 结束语

为实现铁路建设高质量发展,创建精品铁路工程,铁路隧道施工质量尤其是二次衬砌混凝土施工质量尤为重要。通过对隧道二次衬砌背后脱空、回填不密实等质量缺陷形成原因进行深入分析,提出加强隧道二次衬砌混凝土施工过程质量控制和工艺改进,并对存在质量缺陷的隧道采取有效的整治措施,对提高隧道二次衬砌混凝土施工质量,确保铁路运营安全具有重要意义。

教师是教学活动的领导者、组织者,是学生学习的指导者和学习质量的检查者,教师能引导学生沿着社会所期望的方向发展,使学生成为社会所需要的人才。同时要充分发挥学生主体参与教学的能动性,从某种意义上说,学生的主观能动性在教学中能起决定性的作用。所以,在教学过程中,不能只重视教师的作用,忽略学生学习的主动性和创造性,也不能只强调学生的作用,使学生陷入盲目探索状态,学不到系统知识,要把二者有机结合起来。

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