公路隧道二襯脫空成因分析及處理措施技術研究

閔娟

摘要：公路隧道脫空是導致但隧道產生多種形式病害的原因之一，隨著新奧法的推廣和應用，一般采用復合式襯砌結構，二次襯砌脫空問題變得十分普編，這種病害形式顯著改變結構的受力狀態(tài)，增大二次襯砌結構受拉破壞的可能性，文章分析了隧道二襯脫空的產生原因，提出相應的預防對策，對公路隧道脫空治理的關鍵技術進行探討分析。

關鍵詞：隧道二襯；脫空；注漿；鉆孔

1 工程簡介

石鼓隧道為博深高速公路控制性工程，從銀屏山自然保護區(qū)通過，雙洞六車道，左、右線隧道分離布設。左線起屹樁號ZK32+447～ZK36+458，長4011米，最大埋深534米；右線起屹樁號YK32+459～YK36+339，長3880米，最大埋深504米，是全線的控制工程。并且隧址區(qū)地質情況比較復雜，地下水豐富。由于所處位置的特殊地形、地貌和環(huán)保要求，隧道施工只能從深圳端往博羅端獨頭掘進。查閱現有文獻，在沒有豎井、斜井及平導等輔助設施的條件下，石鼓左線隧道獨頭掘進長度4011米，超過了獨頭3455米的潭峪溝隧道，是目前國內最長的單向三車道公路隧道。

2、襯砌空洞成因與對策

隧道二次襯砌混凝土是自下而上澆筑的，受自重作用或者有鋼筋網段混凝土澆筑段，混凝土很難被澆筑密實，由此產生空洞。隧道二次襯砌脫空與施工方法、機械設備和混凝土配比等都有密切關系。通過大量工程實踐，對襯砌空洞的成因及對策有如下幾種。

2.1 混凝土收縮造成脫空

混凝土具有凝固收縮特點，如果不采用膨脹混凝土，即使將模板內灌滿，在混凝土凝固后，拱頂仍不可避免地出現小空隙。如果混凝土水灰比較大，混凝土收縮則更為明顯。避免混凝土收縮產生空洞的主要方法是通過添加減水劑、泵送劑來降低混凝土水灰比，提高混凝土的流動性，或通過加入適量的膨脹劑，用以抵消混凝土的收縮。

2.2 泵送壓力不足造成脫空

泵送壓力過大，壓壞模板臺車，致使振搗坍陷，導致頂面混凝土與襯砌間出現空隙，產生脫空；泵送壓力不足，模板內的混凝土壓力則不足，導致拱頂面的混凝土在輸送過程中把部分空氣密閑在狹小的空間內無法排出，造成留有空隙，產生脫空。在施工前對輸送泵進行檢查，從而保證合理且足夠的泵送壓力，鋼筋密集處，應放慢澆筑速度，且應振搗密實，機械振搗不便時可輔助人工振搗；或可加入泵送劑，從而增加混凝土的流動性。

2.3 泵送口角度不合理造成脫空

模板臺車拱頂一般設置有三個或三個以上的泵送孔，這些泵送孔大多垂直模板設置?；炷翉墓軆冗M入模板，流動方向改變?yōu)?90°，由此帶來的壓力損失很大，造成襯砌遠端脫空。為了減少這種壓力損失，可以將兩端的泵送孔調整為60°。通過現場對比實踐表明，這能極大地減少襯砌脫空的發(fā)生。

另外，在有的區(qū)段，隧道坡度較明顯，此時如果仍采用中間孔泵送的方法，較高的一段則很難澆筑密實，如果采用低位孔泵送，則襯砌脫空更為明顯。因此，在隧道坡度很小時，推薦采用中間孔泵送；坡度較大時，應從高位孔泵送。

2.4 防水層松鋪不足造成脫空

由于超欠挖的普遍存在，加上初期支護施工質量不佳，初期支護表面經常出現縱向或環(huán)向凹凸起伏。在初期支護表面不平整時，如果防水層鋪掛過緊，二次襯砌混凝土將被防

水層阻斷而不能完全充填凹陷位置，因此形成邊墻空洞。如果混凝土泵送壓力過大，則可能擠破防水層，造成滲漏水。為了防止此類空洞的出現，襯砌施工前應嚴格按規(guī)范要求進行初期支護平整度檢查，不滿足要求的應進行補噴整平；同時，防水層的鋪掛必須保證足夠的松鋪系數。

鋪設防水卷材時應盡可能的選用復合式卷材，避免其過度沉落，懸吊點應設置密集并與鋼釘連接良好，且事先計算好富余量，對于鋼筋段，最好于頂部多設置砂漿墊塊，將頂部卷材頂起來。

2.5 封口不當造成脫空

混凝土灌滿并達到一定壓力后，二次襯砌澆筑即可結束，此時需要停止泵送并封閉泵送口。在封口方法上，目前仍有大量單位采取拆管后用編織袋、土工織物封堵泵送口的方法。采用這種方法時，拆除輸送管后混凝土在自重作用下會向下流出模板，直接導致泵送口對應拱頂襯砌脫空，這是襯砌中部脫空的主要原因。對此，推薦采用閥門方法進行封口，在泵送口與輸送管之間增設一個閥門，閥門與襯砌模板、閥門與輸送管之間均采用螺栓和法蘭盤連接。當泵送結束后，先把閥門與襯砌模板的連接螺栓取下，將擋板復位關閉閥門后再重新用螺栓連接。此后再取下閥門與輸送管間的螺栓，拆下輸送管，已經進入模板內的混凝土就不會流出。

2.6 拱架與模板剛度不足引起脫空

由于拱架與模板剛度低，在澆筑完混凝土后引起模板和拱架的變形或下沉；模板支架底部不堅實，支架疏松，導致頂部模板下沉量過大，造成頂部襯砌混凝土下沉脫空，選用堅固、穩(wěn)定，符合剛度要求的支撐結構；隧道襯砌使用全新鋼模，規(guī)格、強度要符合設計要求，立模時要求模板結合緊密，尺寸要符合設計要求。

2.7 提前脫模引起脫空

盲目追求施工進度，拆除模板時間過早，使低強度混凝土過量承載，破壞了混凝土結構；脫模后沒有進行混凝土的潮濕養(yǎng)護，導致襯砌開裂和下沉脫空；混凝土拆模時的強度必須符合設計或規(guī)范要求，脫模時不得損傷混凝土；傳統(tǒng)的混凝土灑水養(yǎng)護方法，由于灑水不均勻，使混凝土早期強度得不到保證，可使用噴涂混凝土養(yǎng)護液的方法進行養(yǎng)護。

3、脫空處理方案

公路隧道二次襯砌出現空洞后，要加強對隧道裂縫變化過程的長期持續(xù)監(jiān)測，密切關注其發(fā)展狀態(tài)，同時應及時采取維護加固措施進行處理。

3.1拱頂脫空形成的空洞處理

1、在襯砌混凝土達到設計強度后，進行襯砌拱頂注漿填充。

2、加強對空洞部位二襯混凝土強度檢測，待達到設計強度后即開始進行注漿處理。

3、注漿主要采用符合設計要標的水泥砂漿，施工前進行漿液配比選定，并進行現場試驗后確定。

4、注漿通道采用在二襯混凝土施工時預埋注漿管進行注漿施工。

5、注漿根據設計線型采用從下坡方向向上坡方向注漿方式，控制注漿壓力不大于 0.5Mpa，以免壓力過大，影響其他部位二襯混凝土。

6、注漿結束的標準根據注漿壓力，注漿量及現場有關檢測資料綜合判斷確定

3.2拱腰脫空形成的空洞處理

1、在襯砌混凝土達到設計強度后，檢查確定拱腰空洞位置，進行中空鉆孔注漿方法處理。

2、在鉆孔的過程中應采取循序漸進的原則，首先根據無損檢測結果確定該段的二次襯砌實際厚度，然后確定鉆進的最終長度應控制在小于檢測厚度的 3-5cm處，鉆孔時應先試鉆，在鉆進過程中，若發(fā)現鉆速突然增高或其它異常情況，應立即停止鉆進，防止損壞襯砌防水層。

3.3 漿液配合比及注漿處理

1、漿液配合比：采用單液水泥漿，采用普通硅酸鹽水泥，并通過試驗按需摻配高強減水劑、速凝劑及其他添加劑；添加劑的性能質量需符合規(guī)定，使用前必須進行效果試驗，初凝的凝結時間不宜超過5min，終凝的凝結時間不宜超過 10min。

2、注漿壓力和注漿管設置：應等到二次襯砌混凝土強度達到設計強度后方可注漿，且需初壓為0.2-0.5Mpa，終壓不大于 0.5Mpa，可采用逐漸加壓式或定壓式進行注漿，注漿速度為30-60L/min，注漿時還需注意將注漿芯管安裝在預埋的注漿管上，且預埋的注漿管間距不宜太大。預埋的注漿管不可破壞防水板，并在注漿管端頭設置防堵設施，注漿結束后應及時將注漿管孔封堵密實。

3、注漿前進行吸水試驗來檢查注漿管路系統(tǒng)，采用 1.5-2.0倍注漿終壓進行吸水試驗，從而檢查機械設備是否正常、注漿管路系統(tǒng)能否耐壓，有無漏水，試運行20min后，再進行注漿現場試驗，從而確定注漿參數。試驗及壓漿過程中，要求有工程技術人員在場，對數據進行記錄、觀察，并根據現場注漿實際情況，作出準確判斷，及時調整漿液稠度和凝固時間。

4、注漿前應先對管孔進行清理，并合理的安排注漿順序。注漿時若出現漿液很難注入或注入量很小并且壓力迅速上升的情況，應增大水灰比、降低漿液稠度，同時檢查注漿管有無堵塞，并及時進行管路疏通。若發(fā)現漿液注量很大且注漿壓力很低或壓力上升緩慢，應馬上停止注漿，檢查是否有漏漿或串漿的現象并及時加以堵塞，并按其情況可適當的調整水灰比。

5、注漿結束標準需用注漿壓力、注漿時間和注漿量三個方面來確定。當出現下述情況之一時即可結束注漿：①當注漿壓力達到設計終壓時；②當注漿量達到或超過理論注漿量，孔口管出現冒漿時；③當注漿壓強已達到設計終壓，且穩(wěn)壓10min后，即使進漿量仍未達到理論漿量，也可結束注漿。

3.4方案特點

1、注漿工藝簡單，操作方便、安全。

2、漿液具有良好的可灌性，且固結收縮小，具有良好的粘接性、抗?jié)B性、耐久性及化學穩(wěn)定性。

3、二次襯砌厚度大部分不足處基本都有脫空、不密實的現象存在，通過分析打孔注漿可以使二次襯砌的厚度、混凝土密實度以及混凝土強度三方面同時都能達到要求。

結語：

二襯背后脫空是目前隧道施工普遍存在的質量問題，其嚴重影響了隧道的二襯混凝土受力性能，造成了安全、質量隱患。澆筑時按照設計與規(guī)范要求預留注漿孔和注漿管，在二襯混凝土施工完成一定里程后，采用無損檢測檢查混凝土背后脫空情況，并根據檢測報告對空洞進行注漿處理。

參考文獻：

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