Safety Control Technology for Demolition of Secondary Lining Concrete in Operation Tunnel
靳金强 JIN Jin-qiang
（中交路桥建设有限公司，北京 101100）
（Road & Bridge International Co.，Ltd.，Beijing 101100，China）
摘要：隧道是重要交通运输设施，隧道二衬病害会对行车车辆、人员的安全构成巨大威胁。本文运用调查法、文献法、案例法等对运营隧道二衬病害原因以及二衬混凝土拆除与处治技术进行分析论述，希望能为相关工作带来些许帮助。
Abstract: Tunnel is an important transportation facility, and the disease of the secondary lining of the tunnel will pose a huge threat to the safety of vehicles and personnel. This paper analyzes and discusses the causes of secondary lining diseases and the removal and treatment technology of secondary lining concrete in operation tunnels by using survey method, literature method and case method, hoping to bring some help to relevant work.
关键词：隧道二衬病害；混凝土拆除；施工技术；管理策略
Key words: tunnel secondary lining disease；concrete removal；construction technology；management strategy
中图分类号：U45；U4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2021）01-0141-02
0 引言
某运营隧道由于特殊地质条件、水中硫酸根离子浓度超标等各种原因，导致隧道内二衬混凝土出现了比较严重的混凝土腐蚀、渗漏水、强度下降及衬砌开裂等病害，给隧道安全运营带来风险，需要对既有二衬混凝土进行拆除后用防腐混凝土进行新建。
1 运营隧道二衬混凝土拆除安全控制技术
1.1 合理布置监控量测点 在进行隧道二衬混凝土拆除施工前，首先要做好对施工区域以及工程主体的勘察监测与分析工作，要全面掌握现场具体情况，明确施工重难点，在此基础上制定科学可行的拆除方案以推进各项工作顺利开展。在开展前期监测工作时，要能根据工程实际情况科学确定监测点的布设位置以及数量，从而保证最终监测结果的真实性、准确性。在开展本工程的布点工作时，要安排监控量测人员在试验段外非处治段30m范围内按10m间距布置3个断面，处治段紧邻4m范围内按2m间距布置2个断面。拱顶下沉监测点的数量应确定为3个。布点结束后建立初始值[1]。
1.2 开展瓦斯检测 进行隧道二衬混凝土拆除施工时，要全面保证人员、设备以及环境安全。因此前期的瓦斯检测工作必不可少。在每道环向切缝进行切割前，要于临近环向切缝处拱顶布置1台便携式瓦斯检测仪，实时监测切割过程中瓦斯浓度。根据实际的瓦斯浓度制定相应的处理方案，以保障各项施工能安全、顺利开展。
1.3 进行临时钢支撑加工 完成前期的监测与检测工作时，就开展临时钢支撑加工作业。在拆除前采用I20a环向临时钢拱架对待拆除段两端进行锁口，临时钢支撑分5节拼装，各节段钢架加工尺寸如图1所示。
1.4 完善临时钢支撑防护 为避免在正式施工过程中出现隧道坍塌或工程结构失稳变形等问题，需要在前期做好临时钢支撑防护工作，利用相应的支撑防护措施来保障人员与工程安全[2]。具体的支撑防护处理措施如下：
根据工程实际情况，两端临时钢拱架均间距1m布置，布置5环，每环分5节钢架。为保证支撑结构的牢固性，使用焊接板对钢架进行焊接加固，并运用螺栓进行连接。在焊接过程中应当注意，同工字钢焊接时，连接板不超过工字钢贴近二衬那一侧外缘。为保证支撑安装效果，要提前组织工作人员将区域场地内的各杂物、垃圾等清除，然后在相应位置留出宽度适中空隙。在安装过程中，临时钢支撑同拆除段落内注浆小导管通过钢筋或钢板焊接，连接稳固。架立完成后在各节段连接处设置木楔楔紧，缝隙大于5cm处加密木楔[3]。
除做好以上工作外，还需要对非处治段内进行加固处理。具体处理措施如下：将安装临时支撑区域两侧电缆沟贴近二衬一侧凿除，虚渣清理干净，临时钢支撑安置在电缆沟底。钢架各节段连接处附近二衬面打设C22钢筋，将钢架与钢筋焊接固定，钢筋钉入深度10～20cm，其他设置同处治段。如图2所示。首段“7m”段二衬砼浇筑完毕后，拆除非处治段临时钢支撑，第1个“8m”段凿除完毕后，拆除第1个“4m”跳槽段临时钢支撑，避免影响二衬台车行走。依次类推，流水施工[4]。
1.5 规范二衬钢筋混凝土切割施工 在施工时严格按照设计方案以及相应技术规范进行，确保整个施工过程规范、有序、安全、高效。在施工时先对切割设备进行检查，并将其运送到固定位置，然后对设备进行调试。完成准备工作后，按照图纸以及标记出的切割路线对墙锯导轨安装固定。在进行这一阶段的施工时，要将金属膨胀锚栓植入到二衬混凝土中，在植入过程中严格控制植入深度。导轨安装完成后，安装锯片在机头的锯片连接头处。先用直径Φ800mm的锯片开槽，视开槽后现场检测的二衬厚度确定是否调整直径。最后是进行切割，切割时应做到操作人员操作平台与切割平台保持大于5m直线距离，在切割平台前后10m处设置专职人员值守，液压墙锯工作期间严禁人员及车辆通行，设置警示牌并保证附近照明亮度足够，避免出现任何安全问题。
1.6 控制二衬钢筋混凝土拆除施工 切缝完成，采用机械破碎的工艺凿除二衬砼。完成切缝施工后就开始进行二衬钢筋混凝土凿除施工。凿除时使用专业的器具并且严格按照从上到下的顺序进行。在凿除过程中，使用挖掘机对拱顶混凝土进行处理，在处理时，破碎锤先在非处治段临时钢支撑防护范围内拆除第一个“2m”段和第2个“3m”段的一半，然后转移至“4m”跳槽段拆除剩余部分。施工结束后，对仅拆除二衬段路面沥青进行铣刨，若水泥砼底板损坏，需进行凿除更换处理[5]。在进行钢筋混凝土拆除施工时，拆除机械应在原有未拆除二衬下面或新建二衬下面，禁止拆除机械在拆除断面下方作业，在拆除断面前后15m设置专职值班人员值班，拆除期间禁止人员及车辆通行，拆除结束后应及时进行排险，保证拆除区域内有足够照明，拆除机械手应在拆除带班班组长指令下进行作业，严禁大面积拆除，在拆除过程中现场技术人员应时刻关注拆除过程，重点关注拆除二衬混凝土后面初期支护混凝土、钢拱架稳定性，有突发变形应按项目部各专项应急预案及时进行处置。
1.7 做好初支面清理 在完成每一节段的二衬混凝土拆除施工后，要使用破碎锤清理初支面松散物体。凿除段全部拆除后，安排破碎锤将地面上大块的混凝土凿碎，清扫现场，将废渣运至弃土场。结束以上工作后，安排装载机将挂布（钢筋）台架移动就位，班组长使用便携式瓦斯检测仪检测拱顶瓦斯浓度是否超标，确认施工环境安全后，安排工人用氧气乙炔切割凿除段注浆小导管外露部分，用锤头敲击或用砂浆封闭，避免管口尖锐刺穿后续防水板。切割小导管外露端头时，重新铺设防水板前，对初支补充监控量测布点，凿除段按2m间距布置3个断面[6]。
1.8 进行初期支护稳定性检查 在结束隧道二衬钢筋混凝土的拆除工作后，要及时对初期支护的稳定性进行检查分析。检查时主要采用目测法，若初支存在开裂、变形、腐蚀现象，采用游标卡尺测定裂缝宽度，采用钢卷尺测定变形、腐蚀面积。在检查过程中若发现任何质量问题，需及时采取针对性措施进行处理。
2 运营隧道二衬混凝土拆除施工常见问题与处治措施
2.1 断面局部应力大 在施工过程中有可能会遇到因衬砌厚度不够均匀而导致断面局部应力过大的情况。对于这一问题，事故的安危首先要对现场进行检查分析，根据现场情况决定是否安排人工机械重新凿除欠挖部位，并重新施工初期支护。
2.2 上拱混凝土破损 在施工时有可能会遇到因上拱混凝土破损而导致上供支护不牢固，混凝土出现破损的情况。若出现以上问题，就应当先进行勘测，若经勘测发现超挖部位超过30cm以上（单位钢架间距面积1m2以上）的，先按照初期支护加工钢架并架立，采用砂浆锚杆（长度可取系统锚杆设计长度的1/2）将异形钢架锚固在超挖部位，同时其两端焊接到主钢架上，立即跟进喷射混凝土整体封闭。对于超挖深度为10～30cm（单位钢架间距面积1m2以下）的，可对其挂网喷浆，应用锚固技术解决其稳定性不足问题。若超挖深度小于10cm的，可初喷后，按照未超挖处理，隧道整体支护后，跟进喷射混凝土。
2.3 二衬混凝土开裂 对于施工过程中会遇到的二衬混凝土开裂问题，需要现场确定需拆换部位后，于拆换部位两侧设置临时I20a钢支撑与初支密贴，确保不拆换段的稳定。按“先拱后墙”的原则进行初支置换，临时I20a钢支撑与喷砼之间设置垫块楔紧，确保力的有效传递。在施工时对原有初支型钢或格栅钢架进行处理，若钢架已变形或腐蚀，均采用I18型钢进行置换。
3 结语
综上所述，运营隧道二衬拆换存在作业空间属于有限空间作业、施工场地空间有限，各工序存在交叉作业情况给施工安全控制带来极大难度，在施工安全管理中需要全员提高安全意识，从思想认识上高度重视负责有限空间作业安全生产的重要性，用积极的安全技术保障支撑施工安全保障拆除作业安全有序进行。
参考文献：
[1]余顺，王道良，夏诗画.高寒地区隧道衬砌裂缝安全评价及处治方案研究[J].地下空间与工程学报，2020，16（S1）：420-425，436.
[2]冯金义，宋君萍，廖岳泰，段锐，蒲建军.甘肃某高速公路隧道二衬裂缝成因及整治技术研究[J].中国建材科技，2020，29（01）：87-89.
[3]段瑜，余平军，黄灿荣.公路隧道二衬混凝土防脱空施工技术研究[J].西部探矿工程，2020，32（02）：178-180.
[4]林小辉.公路隧道二次衬砌脱空原因分析及防治措施[J].四川水泥，2019（11）：344，111.
[5]叶利邦.隧道二衬裂缝成因分析及处置[J].中国水运（下半月），2019，19（04）：199-200.
[6]刘涛.基于GPRMAX的隧道二次衬砌病害检测技术研究[D].重庆交通大学，2018.
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