中交一公局第六工程有限公司天津300459
摘要：随着经济和科技水平的快速发展，由于受重力作用及施工工艺限制，当衬砌砼浇筑至拱顶时，拱顶衬砌背后就会形成空腔。隧道衬砌拱顶空洞防治是行业内普遍性难题，对隧道拱顶空洞防治无有效手段进行过程监测，亦无有效的控制措施。当前对衬砌实体检测一般采用雷达无损检测手段检查拱顶是否存在空洞，此方法属于事后控制，若拱顶存在空洞，质量缺陷已既成事实，而缺陷彻底处理也较为困难，一般采取注浆填充处理，处理费用高，效果难以保证，负面影响大。
关键词：复合式；防水材料；焊接技术
引言
在社会经济高速发展的今天，我国越来越多的隧道投入运营，体现了国力的强大和经济的繁荣，隧道近几十年发展快速，但仍伴随着一些问题，由于地质条件和施工管理水平有限等多方面的因素，隧道衬砌拱顶空洞是极为普遍的一种质量缺陷，给隧道施工、运营带来很大的安全、质量隐患，所以如何解决衬砌空洞就成为隧道建设的重中之重。因此必须重视施工过程中的质量控制，尤其要对二衬台车施工工艺进行改进，以达到混凝土衬砌一次性施工后经检测无缺陷，既节约补缺资金，又能使隧道混凝土衬砌质量达到优良。
1工程特点及施工难点
隧道Ⅲ级围岩特殊地质段、Ⅳ级围岩开挖采用台阶法，开挖时上下台阶间隔长度根据现场施工情况控制，一般情况下上台阶留置长度为3～10m，初支仰拱紧跟下台阶快速封闭成环，仰拱距掌子面极限距离按1倍洞径（11m）控制。隧道Ⅲ级围岩特殊地质段、Ⅳ级围岩一般地质段开挖采用三台阶法开挖。开挖时台阶间隔长度根据现场施工情况控制，一般情况下上台阶留置长度为3～5m，中台阶长度为10～17m，仰拱初支紧跟下台阶快速封闭成环，仰拱距掌子面极限距离按2倍洞径（22m）控制。隧道Ⅴ级围岩地质段采用三台阶临时横撑法开挖。采用三台阶临时横撑法开挖需满足的条件：①先期施工地段喷混凝土及地表无裂缝，监控量测判定周边围岩稳定；②超前地质预报显示前方地质条件相对较好（Ⅴ级围岩），且地下水不发育；③采用湿喷机械手快速封闭开挖面。长期以来，在隧道台阶法初支施工过程中，由于各种原因，导致台阶位置拱脚施工易存在初支拱脚喷射混凝土下面与渣土粘结、钢拱架安装不标准等质量缺陷。
2施工方法研究与应用
2.1平铺连接及加热焊接
平铺连接针对的是生橡胶条，在完成熔焊机的预热操作后，要将电源拔掉，关闭预热焊接，使其停止工作，此时在焊接顶板上平铺止水带接头。向焊接缝中间放入0．01m宽生橡胶连接条，再将0．1m宽的生橡胶帮接条平铺在止水带，然后进行相应的打磨操作，在该过程中，需要确保接缝量侧宽度的均匀性，这也是确保施工质量能够达到要求的一项基础工作。完成平铺止水带作业后，闭合热熔机，将螺栓拧紧，完成以上操作后，再接通电源。电源接通300s后，再对螺栓进行拧紧加压操作，加热时间应当持续300s，加热完成后，关闭电源，焊接作业结束。在完成焊接作业后，不要立即去取出止水带，应当待热熔机焊接冷却20min后，在将止水带取出，然后对焊接走作业的外观情况进行检查，确保焊接作业质量达到了标准要求后，才能进行安装工作，避免在完成安装工作后，发现焊接质量存在问题，还要对安装后的部分进行拆除，不仅会对工程的施工周期造成影响，而且会提高工程的施工成本。
2.2初期支护
初期支护严格控制掌子面爆破有效尺寸，严格控制超欠挖，如围岩破碎和软弱层出现超挖，其空洞应采用同级混凝土密实封填，并保证初支外露面呈均匀弧形，与防水板全断面接触紧密，同时按设计间距施作钢拱架。
2.3控制箱
控制箱与台车其它配电箱并列，箱内配置空气开关、液位继电器、断路器、接触器等，按照电气安装规范要求进行安装。通电情况下，未浇筑混凝土前，红色指示灯长亮。当混凝土淹没预埋感应线圈接头时，红色指示灯熄灭，绿色指示灯长亮。
2.4初支净空断面测量
1）衬砌有钢筋段落。感应线沿拱顶纵向设置，每个感应线头用短节钢筋固定在断面最高点处，将感应线头用电工胶布缠绕固定在钢筋上，并确保钢筋头与防水板顶紧。2）衬砌无钢筋段落。感应线同样沿拱顶纵向设置，在挂设完土工布后防水板前，在设置感应头断面的最高点安装一个热熔垫片，作为安装感应线头的固定点。防水板安装完成后，将感应线头用胶带或防水板边角料固定在拱顶断面最高点处，确保紧贴防水板与初支面。
2.5台车改进措施
台车改进主要增加一个刚性水平振动器，即把现有大功率振动器的振动弹簧换成长12m的振动圆钢筋，在副台车定向引导轨下，刚性水平振动器从台车一横端头振动至另一横端头，进行排气密实振动，振动范围为拱腰至拱顶段。刚性水平振动器置于副台车，长度为12m，在隧道拱腰至拱顶段两侧共设5个定向引导轨，在泵送混凝土浇筑满后，用刚性水平振动器振捣；振动点设置用木塞预留，二衬混凝土横端头是用木板封挡，在木板设计位置预留直径略大于振动棒直径的圆孔，并用木塞塞紧，需要时拉出木塞；振动点位置靠近台车一侧，刚性水平振动器从台车一横端头振动至另一横端头，进行排气密实振动。
结语
对隧道拱顶衬砌结构背后存在的空洞研究方法主要是对空洞的隧道结构进行力学的分析研究，对于隧道混凝土衬砌质量检测，首先施工人员用力棒多敲击检测，如果有缺陷及时消除，待混凝土衬砌一次性施工后，采用地质雷达和地震映像对其进行质量检测，结果均无缺陷，使在建高速铁路隧道混凝土衬砌一次性施工质量达到优良，该目标的实现全靠施工过程中对质量严格控制。通过检测，得出如下结论：①初期支护严格控制掌子面爆破有效尺寸，尽可能不超挖，如果超挖采用混凝土密实封填，使初期支护背后无空洞，使初期支护外露面呈均匀弧形，能与防水板全断面接触紧密，同时按设计间距施作钢拱架。②二衬严格控制混凝土坍落度，尤其要重视混凝土运输和衬砌过程中坍落度与设计一致；施工台车搭接长度大于0.2m，拱脚至拱墙段接头端增加固定平板振动器，拱腰至拱顶间在台车上方的二衬横端头，采用特制刚性振动棒全程从二衬的一横端头振动至另一横端头，进行混凝土排气密实振动。
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