摘要：本文以郑万铁路重庆段建设为工程依托，通过深入施工现场，调查困扰建设各方的高铁隧道衬砌施工质量问题，查找问题产生的原因，制定行之有效的质量提升措施，解决隧道衬砌施工质量通病，对高铁隧道衬砌施工有较强的推广应用价值。
关键词：高速铁路；衬砌；质量提升
0引言
随着中国铁路建设由高速发展期正式步入高质量发展期，施工企业长期暴露出的思想意识不转变、标准执行不严、作业行为不规范、工装配备要求不高、工艺执行不严等等问题，都是质量安全问题的祸根。参建各方如不能迅速作出改变，解决长期困扰各方的质量安全问题，将会给企业带来不可挽回的损失。
1质量通病原因分析
1.1工装设备原因
①二衬台车未设计分层逐窗浇筑工装或设置不合理，无法真正意义做到分层逐窗浇筑。②振捣窗口不够或者设置不合理，存在振捣死区。振捣平台设置不合理，工人无法轻松操作；溜槽坡度设置不合理。③封顶口配置不齐或者损坏。④附着式振捣器数量不足、设置不合理或连接方式不正确。
1.2过程控制原因
①砼强度不足主要原因：原材料质量不稳定（尤其是外加剂）；混凝土生产、运输、浇筑过程不连续，混凝土等待时间过长，性能下降，私自加水；砼振捣不到位；浇筑方式不正确，未分层逐窗浇筑；砼养生不到位等。②二衬厚度不足主要原因：拱顶脱空导致厚度不足；初支侵限；初支表面不平整，局部鼓包侵限；防水板施工不规范，松弛度不合理，焊点过少、焊接不牢或射钉过短锚固力不足导致脱落。③拱顶脱空主要原因：封顶浇筑过程不连续，等待时间较长导致封顶不成功；封顶工艺执行不到位，采用单一封顶孔，导致远端混凝土封顶不成功，形成空洞；封顶压力不足，过早停止混凝土泵送。
2工装、设备提升
2.1工装设备整体要求
项目前期要重视资源配置，既要满足生产需求，更要重视资源配置的质量要求。①台车面板设计不小于10mm，保证二衬台车足够的刚度。②12m长台车封顶口的设计不少于3个，均布台车纵向。封顶口必须带闸阀装置，在混凝土最终带压冲顶完成后，先关闭闸阀再拆除泵管。③拱顶溢浆管设置设置6处。两端距离端头宜为50cm。纵坡较大的隧道，在上坡端应再调小距端头的距离。其余4个应设置在两个封顶口中间位置。拱顶溢浆管在浇筑完成后作为带模注浆管使用。④液位继电器功能与拱顶溢浆管相同，是预防空洞“双保险”措施。要求设置不少于5个，两端距离端头宜为50cm。纵坡较大的隧道，在上坡端应再调小距端头的距离。其余3个应设置在两个封顶口中间位置，切忌将液位继电器设置于封顶口附近。⑤二衬台车应设置钢端模并配备环向中埋止水带固定装置。
2.2二衬台车布料系统布料系统
分两部分，一是分层逐窗浇筑布料系统；二是封顶布料系统，封顶口设计见台车整体设计要求第2条此处不再累述。分层逐窗浇筑布料系统。要求分层逐窗浇筑系统采用三层，单侧4个窗口入模。布置图如图1。遵循的原则：一是布料均匀，减少混凝土流动距离；二是应尽量避免拆、装泵管的环节，降低作业人员工作强度；三是最大限度的考虑混凝土工作性不好、现场工人偷懒的各种不利因素。
2.3二衬台车振捣窗口及附着式振捣器布置
2.3.1振捣窗口布置振捣窗口
主要是针对二衬底部三窗以下区域振捣。设置为三层，每层8个，其中4个与入模窗口共用，另外4处均布在入模窗口之间。一部12m长台车，振捣窗口48个，其中24个为入模和振捣共用窗口，另24个仅为振捣用窗口。布置图如图2。
2.3.2附着式振捣器布置
附着式振捣器设计40个，单侧布置5层，单侧每层布置4个。三窗以下主要以插入式振捣棒振捣为主，辅以附着式振捣器；三窗以上采用附着式振捣器为主。附着式振捣器布置见图2。需要特别注意的是：每台附着式振捣器应单独设置开关，切忌一排或是整个串联。
2.4防脱空工装及控制要点
为了避免二衬拱顶脱空质量缺陷，采用三种预防拱顶脱空措施：一是拱顶溢浆管；二是液位继电器；三是拱顶预埋纵向注浆管。
2.4.1拱顶溢浆管及带模注浆
①溢浆管的设置每部台车设置4处。②溢浆管上部切十字形槽口，槽口尺寸10～20mm。③溢浆管要求溢出浓浆后表示冲顶基本完成。④溢浆管溢出浆液后，要及时清理溢浆管内的浆体，避免溢浆管堵塞，造成下道工序无法进行。⑤注浆压力0.5～1MPa，大于1MPa或端模排出浓浆停止注浆。⑥注浆水灰比0.18，现场必须配备称量设备及配合比标识牌。
2.4.2液位继电器工装及控制要点
①工作原理。每部台车设置5组液位继电器，铜丝探头紧贴防水板，当混凝土浇筑至拱顶最高点时，混凝土为带水导电材料，联通两个铜丝探头形成闭合回路，对应的控制柜灯亮，声光报警器指示灯开启，提醒作业人员此部位混凝土已浇筑至拱顶，5组灯全部点亮，说明拱顶混凝土全部填充密实。②液位继电器的控制要点。1）T形钢筋布置：二衬台车端头0.2m各布置一处，另二处尽量安装于两个冲顶口中间部位。2）T形钢筋必须与衬砌钢筋连接牢固，振捣、施工过程应避开电路位置，防止混凝土浇筑过程损坏线路导致工装失效。3）钢丝探头必须紧贴防水板，铜丝探头与T形钢筋采用绝缘胶布包裹且绝缘。4）液位继电器指示灯亮起、声光报警装置起效后，应开启二衬台车附着振捣器振捣，再次带压冲顶，反复进行2～4次，确保二衬顶部混凝土密实，无脱空。
2.4.3拱顶纵向注浆管及控制要点
①拱顶纵向注浆管在防水板铺设完成后安装。②注浆管采用半径15mm的PVC管，每幅衬砌预埋长度为12.2m，其中12m埋入衬砌，外露0.2m。③注浆管采用花管，孔径3mm，间距30cm，打孔应在安装之前打孔。注浆管宜布置在上部（紧贴防水板面），外露0.2m部分为止浆段，不打孔。排气管不打孔。④注浆采用M20水泥砂浆，注浆达到0.2MPa或排气管冒出浓浆即可停止。
2.5养生工装及控制要点
二衬初期养护采用二衬台车随车养护台架，台车移位后，采用自行式养护台架辅以雾炮养护。
2.5.1前期养护
二衬脱模后，立即进行养护，在二衬台车移位前，均采随车养护台架进行养护。
2.5.2后期养护
二衬台车移位后，采用自行式养护台架养护辅以雾炮机，养护范围为近期14天之内施工的二衬，一般为临近的3～4板衬砌。
2.5.3养护要点
①养护喷洒水要经常保持混凝土面湿润，不得出现漏洒。②气温低于5℃时不得喷水养护，应采用保温、保水措施养护。③混凝土拆模后，喷洒水时间间隔一般为2～3h，图2二衬台车窗口布置图但应确保混凝土处于湿润状态。
3工艺改进
3.1浇筑前准备工作
3.1.1技术准备
①防排水施工前，技术人员对本段浇筑段进行断面复测，采用3D三维扫描仪进行初支断面扫描，避免侵限。②浇筑前，技术人员对作业人员进行交底，作业人员包括：振捣工、混凝土工、木工以及养生工。
3.1.2试验准备
①混凝土浇筑前，试验人员应了解现场预计浇筑时间、部位、设计混凝土用量、等级等信息。提前对砂石料含水率进行检测，换算成施工配合比。②试验室人员提前准备好检测仪器。坍落度筒、含气量仪、温度计、试模。
3.1.3工装准备
①下料窗口分三层，每层每侧不少于4个下料窗口，浇筑前窗口全部打开。②附着式振捣器安装到位，固定牢固，每台设置单独开关。浇筑前检查是否正常工作。③液位继电器设置5处，且安装到位，正常工作。④拱顶溢浆管设置4处，且安装到位，溢浆管紧贴防水板，顶端设置十字槽口。⑤封顶口设置3处，封顶闸阀全部正常工作。
3.2工艺卡控要点（表2）
3.3关键工艺质量控制要点
3.3.1混凝土入模方式及浇筑顺序
混凝土入模方式分两种，一是三窗以下，主要采用布料系统分仓入模；二是三窗以上，即封顶工艺，主要采用封顶口入模。①三窗以下采用溜槽入窗，具体如下：混凝土泵管接入台车顶部，通过三通管分流至台车顶部两道集料斗，集料斗再经两道溜槽分流至左右侧串筒，串筒下设溜槽分流至灌注口。②三窗以上采用封顶口入模，封顶口每部台车设置三处，封顶有下坡向上坡依次封顶，每次封顶的高度根据封顶的总高度计算。如封顶高度为3.5m，可选择4次封顶，前三次封顶约1m，最后一次为0.5m，且采用中间2号封顶口带压封顶，压力控制在1MPa以上不超过3MPa（带压封顶），开启附着式振捣器，反复2～4次，或端模流出浓浆、液位继电器报警即可，示意图见图3。
3.3.2混凝土振捣作业要求
①三窗以下混凝土振捣方式。1）三窗以下采用插入式振捣棒为主，附着振捣器为辅的方式；2）插入式振捣棒采用50型振捣棒，振捣棒作用半径为约30cm，因此插入点间距每次约50cm，即每两个主筋间距移动一次振捣棒。3）根据现场实际情况，运输罐车每次运输方量为8m3，单侧每延米混凝土方量（Ⅳ级围岩）为6m3，每车混凝土浇筑两侧浇筑高度为0.67m，混凝土分层浇筑分层厚度不超过30cm，考虑超挖，因此，每浇筑半车应振捣一次。4）插入式振捣棒振捣时间约20～30s，快插慢拔，振捣至混凝土无明显下沉，表面泛浆，无气泡溢出即可。附着式振捣器在插入式振捣棒振捣完毕后开启，按照由低向高依次开启，开启时间3～5s，反复2～4次。5）振捣实行分区包片至，即固定人员，固定责任片区。每层单侧振捣工人2人，总计4人。具体振捣形式和分区见图4。责任区划分：1-1、1-2、2-1、2-2、3-1、3-2窗口1名振捣工负责，依次类推。振捣顺序：1A→2A→1A，其中，1A区域经1-1、1-2窗口振捣；2A区域经第二层2-1窗口振捣，依次类推。②三窗以上混凝土振捣方式。1）三窗以上振捣采用附着式振捣器。2）附着式振捣器振捣时间约5～10s，反复2～4次。3）振捣部位根据混凝土浇筑位置确定，可通过观察窗口以及榔头敲击的方式确定混凝土浇筑位置。由低向高依次开启。4）振捣之前应仔细检查附着式振捣器与模板连接是否牢固。
4结论
通过上述对工艺工装的改进和一系列质量提升活动的开展，郑万项目在高铁衬砌施工实体质量控制方面取得明显提升，总结一些经验，概括如下：“一种转变”：思想上要有颠覆性的转变，行动上形成高压态势；“二类布料方式”：底部分层逐窗，上部封顶口（至少3个）入模；“三项防脱空措施”：拱顶溢浆管、液位继电器、纵向注浆管；“四种养护方式”：随台车养护台架、自行式养护台架、边墙土工布保湿养护、雾炮机；“五大工装保证”：布料工装、振捣工装、防脱空工装、封顶工装、养护工装；“六大工艺落实”：31项卡控要点、分层逐窗浇筑、分区域振捣、径、纵向注浆工艺、混凝土性能保障、养护工艺。
参考文献：
[1]TB10753-2018，高速铁路隧道工程施工质量验收标准[S].
[2]Q/CR9604-2015，高速铁路隧道工程施工技术规程[S].
[3]张宁宁.高速铁路隧道二次衬砌力学特性研究[D].北京交通大学，2015.
作者：李杰 惠宝 单位：中铁一局集团第四工程有限公司
