隧道二襯脫空原因分析及防治

摘 要：隨著我國鐵路建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，鐵路病害已列入鐵路運(yùn)營清單，給施工單位帶來的負(fù)面影響不容忽視。二襯脫空從工程安全和后期維護(hù)來看，是影響隧道結(jié)構(gòu)安全的主要病害?？紤]到這一點(diǎn)，減少和解決二襯脫空問題是當(dāng)務(wù)之急。

關(guān)鍵詞：隧道二襯脫空；原因分析；防治

中圖分類號：U457.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）33-0202-01

前 言

作為支護(hù)與安全儲備的二次襯砌結(jié)構(gòu)，在混凝土澆注過程中常受到人為因素、技術(shù)因素、混凝土干縮、徐變等因素的影響，拱頂襯砌混凝土與初支之間容易形成脫空。這種脫空會改變襯砌結(jié)構(gòu)受力，使初支與二襯接觸不均勻?qū)е露r局部受力增大，容易引發(fā)二襯開裂，減弱其支護(hù)強(qiáng)度。

1 二襯背后脫空的主要原因分析

隧道二襯混凝土一般采用自下而上澆筑，受混凝土自重作用影響，混凝土垂直壓力大而水平壓力小，拱頂部位混凝土很難澆筑密實(shí)，稍有不慎就容易造成空洞，形成空洞的原因主要有以下幾點(diǎn)：

前置工序施作不到位，包括初支面噴護(hù)不平整，防水板鋪設(shè)后形成空腔；防水板松弛度不當(dāng)，使防水板受擠壓形成褶皺或破裂，形成空隙。人為操作因素，包括混凝土振搗不到位、端頭模板拼裝不當(dāng)、底座支撐不當(dāng)?shù)取；炷烈蛩兀ɑ炷凉?yīng)不及時，不能保證連續(xù)澆筑，先澆混凝土初凝，與后澆混凝土結(jié)合性差，出現(xiàn)空隙；或混凝土自身和易性差，澆筑后出現(xiàn)離析，造成混凝土不密實(shí)。工藝因素，包括上部混凝土澆筑完成后在自重作用下下沉，在拱部造成空洞；或拱部混凝土澆筑時，由于泵送壓力或澆筑方式等問題，致使拱頂位置澆筑不到位，留下空洞。前三個影響因素可以通過加強(qiáng)質(zhì)量控制和現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)來消除，工藝因素受二襯臺車空間影響，澆筑過程中很難發(fā)現(xiàn)，可以采用逐窗入模澆筑混凝土和帶模注漿工藝來預(yù)防空洞的出現(xiàn)。

2 防止二襯背后脫空的施工措施

2.1 應(yīng)用二襯滑槽逐窗入模技術(shù)

優(yōu)點(diǎn)一：施工效率高，操作簡便傳統(tǒng)方法施工時，需要多次轉(zhuǎn)移導(dǎo)管到多個窗口，拆、接泵管費(fèi)時、費(fèi)力，需要4～6人配合操作，單次泵管拆、接至少需要10min，增大了泵管堵塞的風(fēng)險，且泵管在臺車有限空間內(nèi)上下移動，運(yùn)輸不便還附帶安全風(fēng)險。采用二襯滑槽逐窗入模，避免了工人來回拆、接泵管，提高了施工工效，減低了人工成本。

優(yōu)點(diǎn)二：混凝土澆筑速度快，實(shí)現(xiàn)逐窗布料，避免質(zhì)量通病傳統(tǒng)方法施工時，工人往往出于方便及減少等待時間，在同層四個窗口中選擇1～2個窗口布料或是跳層澆筑混凝土，導(dǎo)致混凝土集中布料、振搗不及時，特別是環(huán)、縱向施工縫部位容易形成集料窩、蜂窩麻面、冷縫、空洞、強(qiáng)度不足等質(zhì)量問題。由于集中布料，還會造成二襯臺車模板受到不均勻壓力，可能會造成模板偏位，影響二襯輪廓，造成凈空尺寸不足或施工縫處錯臺等問題。采用二襯滑槽逐窗入模施工工藝，有效的減少了工人拆卸泵管的施工工序，保證了混凝土逐窗連續(xù)澆筑，有效的避免了上述問題的出現(xiàn)。

優(yōu)點(diǎn)三：避免了混凝土后期修補(bǔ)，降低了成本采用傳統(tǒng)工藝施工二襯混凝土造成的集料窩、蜂窩麻面，冷縫、空洞、強(qiáng)度不足等質(zhì)量問題，后期修補(bǔ)的工作量大，施工難度巨大，成本高昂，且影響運(yùn)營安全。采用二襯滑槽逐窗入模施工工藝，有效確?；炷翝仓|(zhì)量，減輕、避免了上述問題的出現(xiàn)，降低了項(xiàng)目成本。

缺點(diǎn)：對文明施工影響較大。

采用二襯滑槽逐窗入模施工工藝，每次澆筑前和澆筑后，需要對料斗、槽道、串筒進(jìn)行清洗，污水收集、排放較為困難，需要安排工人進(jìn)行清理、打掃，對洞內(nèi)文明施工影響較大。

2.2 二襯混凝土帶模注漿工藝

2.2.1 預(yù)埋注漿管處進(jìn)行注漿

注漿孔數(shù)量：采用12m臺車長度，設(shè)置3個注漿孔。

注漿孔位置：兩端注漿孔距離端模邊緣為2.0m，中間注漿孔距兩端孔間距為4.0m，高端注漿孔及中間注漿孔同時作為排氣孔。

2.2.2 帶模注漿工藝優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：有效消除拱頂部位的空洞和其他缺陷，雖然在施工過程增加了施工成本，但長遠(yuǎn)來看，減少了后期進(jìn)行缺陷整治的費(fèi)用和運(yùn)營過程中的安全風(fēng)險，從總體成本上考慮仍然是合算的。

缺點(diǎn)：增加了工序，延長了二襯施工拆模時間，同時漿液制備和注漿過程增加了漿液污染處理的需要。

2.2.3 帶模注漿工藝流程和要點(diǎn)

依次從注漿孔進(jìn)行注漿，以后面注漿孔為排氣孔，注完一個孔立即關(guān)閉該孔的止?jié){閥門。注漿液選用具有良好結(jié)合力的微膨脹注漿料，注漿料要求具有微膨脹、高流動性、早強(qiáng)、無沁水、緩凝等特性。注漿持續(xù)時間控制在2～3h內(nèi)，注漿壓力一般不超過1MPa，注漿結(jié)束標(biāo)志為排氣孔和端頭模流出濃漿液，關(guān)閉閥門。

注漿管安裝及襯砌厚度記錄：襯砌臺車安裝定位后，在襯砌混凝土澆注前，安裝注漿管。首先，從固定法蘭孔垂直穿入注漿管，注漿管頂端緊貼防水板，記錄穿入固定法蘭及臺車內(nèi)注漿管長度，切除多余長度；其次，在固定法蘭上安裝帶有連接套管的定位法蘭，定位法蘭連接套管與注漿固定管連接。

帶模注漿：注漿順序考慮隧道縱坡，由高程低一側(cè)注漿孔開始，依次注漿，最后注高一側(cè)注漿孔，有利于排氣；注漿過程中，觀察臺車壓力表和端模出漿情況。如果端頭圓弧模板最高點(diǎn)漏漿，先停止注漿泵，及時對漏漿處進(jìn)行封堵，然后繼續(xù)注漿，直至端頭（或排氣孔）出漿漿體密度與制漿機(jī)中一致。更換至下一注漿孔，依次類推。注漿時，如果臺車處壓力表超過1.0MPa，直接轉(zhuǎn)至下一注漿孔。原則上所有注漿孔均需注漿，但在注漿過程中其它未注漿的注漿孔流出達(dá)到相同密度漿體時，該孔達(dá)到封閉條件，不進(jìn)行注漿。注漿過程確保預(yù)埋注漿管內(nèi)漿液飽滿，注漿完畢更換注漿連接件時應(yīng)及時封堵注漿管。各注漿孔注漿結(jié)束，端模最高處出漿漿體密度與制漿機(jī)中一致，結(jié)束注漿。

觀察壓力表和排氣孔出漿：回填注漿采用純壓式注漿，注漿設(shè)計壓力0.15～0.2MPa。在注漿過程中，當(dāng)短時間內(nèi)灌入量很大，壓力應(yīng)及時降低。

注漿結(jié)束標(biāo)志以排氣孔流出濃漿即結(jié)束注漿，若臺車模板處出漿壓力達(dá)到0.2MPa，仍未出濃漿，應(yīng)更換注漿孔。

注漿結(jié)束：卸下注漿機(jī)軟管，將灌漿管孔封堵密實(shí)。漿液初凝后卸除定位法蘭。

3 結(jié)束語

總之，應(yīng)用了上述措施后，能有效的消除隧道二襯背后空洞問題，大大減少后期處理需要花費(fèi)的時間和成本，而且增加的成本有限，值得在隧道施工中普遍推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]張春光，彭萬平.石林隧道二襯背后脫空注漿處治技術(shù)[J].鐵道建筑，2016（11）：69～72.

[2]彭萬平，張春光.云桂鐵路石林隧道二次襯砌背后脫空受力分析及預(yù)防措施[J].鐵道建筑，2016（10）：72～74.

收稿日期：2018-9-25