隧道二襯厚度不足的成因及防控對策

余 琛

（中鐵大橋局集團有限公司第六工程分公司，湖北 武漢 430014）

1 工程概況

曲尺灣隧道是典型的分離式隧道，左、右線的起訖里程與隧道長度分別為ZK18+715-ZK25+492、6777m 和YK18+703-YK25+536、6833m，在連接左線中部里程為ZK22+280的位置設(shè)置一道斜井，當(dāng)施工隊伍進入正洞之后便可以向大小里程同時掘進。此隧道的地質(zhì)條件比較復(fù)雜，其中摻雜軟巖大變形、斷層、破碎帶等多種不良地質(zhì)；隧道的縱坡約-1.3%；中風(fēng)化頁巖、灰?guī)r、白云巖都是隧道圍巖的主要組成部分，因此具有非常大的施工難度，結(jié)合地形和現(xiàn)場環(huán)境，最終決定此隧道采用“新奧法”進行復(fù)合式襯砌。整個隧道共設(shè)置有車行通道9 個、人行通道10 個、緊急停車帶9 個。進口和出口的洞門分別采用端墻式和環(huán)框式。

2 隧道二襯厚度不足的成因

2.1 設(shè)計因素

首先，因為有些項目為了壓低工程的整體造價，在設(shè)計斷面時不會給III 類-V 類圍巖預(yù)留出一定的變形量，但是施工又必須在最大程度上滿足建筑限界的要求，若圍巖出現(xiàn)變形，必然會嵌入到二次襯砌限界之中，因此，二次襯砌的厚度只能小于設(shè)計值。

其次，在設(shè)計時，將防水卷材的要求降低，能有效降低工程的造價。但是，因為防水材料的柔韌性會對其和圍巖的貼合度造成直接影響，因此要避免防水卷材與支護圍巖秘貼，否則二次襯砌的厚度無法滿足設(shè)計要求。

2.2 施工因素

2.2.1 人為原因

第一，當(dāng)施工人員發(fā)現(xiàn)圍巖欠挖時沒有采取妥當(dāng)?shù)拇胧┻M行及時處理，造成某些襯砌的厚度不滿足標(biāo)準(zhǔn)和要求。

第二，沒有對初期支護進行及時的跟進，導(dǎo)致圍巖出現(xiàn)較大的變形，嚴(yán)重超出了設(shè)計初期預(yù)留出的變形量，并直接嵌入在二次襯砌的限界內(nèi)部。除此之外，即便采取了及時的支護，但因為效果和質(zhì)量不達標(biāo)、不理想，未及時進行調(diào)整和變更，導(dǎo)致圍巖的變形量太大。

第三，對拱頂進行混凝土施工的過程中，出現(xiàn)管道堵塞時，現(xiàn)場施工人員并沒有仔細查看和分析，便認定已泵滿需要的量，停止混凝土的再泵入，從而導(dǎo)致二次襯砌厚度不滿足標(biāo)準(zhǔn)和要求。

第四，通過輸送泵運送拱頂面混凝土的過程中，將一部分空氣密閉于狹小的空間之內(nèi)，造成混凝土的振搗不到位，無法有效消除其中含有的大量空氣氣囊，導(dǎo)致拱背位置出現(xiàn)空隙，最終讓襯砌的厚度無法達到要求，無法滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

第五，裸露在外的初期支護錨桿過長，且施工單位沒有及時進行切割，從而造成防水板和圍巖無法緊密貼合，所以二次襯砌的厚度不滿足標(biāo)準(zhǔn)和要求。

第六，在安裝防水板時沒有預(yù)留出一定量的松散系數(shù)，導(dǎo)致部分區(qū)域緊繃，同時，混凝土的泵送壓力無法讓初期支護和防水板緊密貼合，從而導(dǎo)致襯砌的厚度不足。

第七，若參與現(xiàn)場施工的管理人員或技術(shù)人員對現(xiàn)場施工需要的混凝土量不清楚時，當(dāng)原料短缺時會造成攪拌站停工的現(xiàn)象。

第八，為了降低成本施工，節(jié)省材料，在實際的施工過程中，偷工減料的行為是一定存在的問題，當(dāng)調(diào)整襯砌臺車的標(biāo)高之后，襯砌厚度也隨之減少。

2.2.2 技術(shù)原因

首先，因為施工測量初期放線時出現(xiàn)差錯，放樣軸線偏離或者挖掘斷面的部分點位不確切，從而導(dǎo)致圍巖超挖或欠挖，最終造成襯砌厚度不達標(biāo)。襯砌臺車就位測量放樣的不準(zhǔn)確，會讓臺車偏位或標(biāo)高錯誤，從而造成陳其厚度不達標(biāo)。

其次，在施工過程中使用的混凝土配合比和水灰比太大、混合料的坍落程度較大、振搗密實度不夠等原因，都會導(dǎo)致混凝土在自身重力作用下出現(xiàn)下沉。同時，混凝土因熱脹冷縮產(chǎn)生的徐變，會產(chǎn)生一定的空隙，從而導(dǎo)致襯砌的厚度不夠。

3 治理措施

3.1 控制施工質(zhì)量

施工質(zhì)量控制達不到預(yù)定或理想的效果是導(dǎo)致公路隧道二次襯砌厚度不滿足要求的重要原因，因此，對施工質(zhì)量進行有效預(yù)防和控制就非常有必要。將質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制在施工現(xiàn)場，并做到精細化、有針對性地施工管理，從各方面對公路隧道的施工狀況進行全過程的質(zhì)量控制，只有這樣，才能將隧道襯砌厚度不滿足要求的現(xiàn)狀從源頭上徹底解決。

3.2 加固補強襯砌結(jié)構(gòu)

3.2.1 注漿回填

首先，對于公路隧道施工而言，最常見的就是因拱背空洞或脫空導(dǎo)致襯砌厚度不滿足條件的問題，注漿回填法對這種現(xiàn)狀比較適用。

其次，施工步驟為：明確加固范圍和加固量→鉆孔→注漿管預(yù)留→注漿→封堵注漿管口。

最后，注意事項：①施工所使用的水泥砂漿、混凝土都需要具備良好的流動性；②鉆孔預(yù)留注漿管時，要保證管口和圍巖之間預(yù)留出5-10cm 的空隙；③注漿速度需要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和施工要求進行有效控制，不能太快；④要將注漿管借助膨脹螺栓和鋼板固結(jié)在已有的襯砌上；⑤注漿完畢后要等到漿液具備自穩(wěn)能力才能對注漿口進行封堵。

3.2.2 拆除重建

首先，當(dāng)二次襯砌的實際厚度和規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值之間相差太大，且襯砌完全喪失基本功能的情況下，可以考慮使用拆除重建的方法。

其次，施工步驟為：臨時支撐架設(shè)→拆除原結(jié)構(gòu)→安裝臨時支護→新襯砌結(jié)構(gòu)施做。

最后，注意事項：①施工開始之前，制定關(guān)于臨時支護和臨時支撐的方案，在最大程度上減少隧道塌方或掉塊事故的發(fā)生；②拆除全部不符合標(biāo)準(zhǔn)、不合格的襯砌結(jié)構(gòu)，控制其對于合格襯砌的影響；③將連接鋼筋添加在新舊襯砌交界的位置，以確保混凝土的正常銜接。

3.2.3 掛網(wǎng)噴漿

首先，在內(nèi)輪廓補強的眾多方法中，掛網(wǎng)噴漿法是其中的一種，高分子材料砂漿、STRC、混凝土、GFRC、普通砂漿都是噴漿材料。當(dāng)二次襯砌的實際厚度與設(shè)計值相差不大、混凝土裂縫太多但對于隧道本身的承載能力與穩(wěn)定不會產(chǎn)生較大的影響時，可以考慮使用掛網(wǎng)噴漿法。

其次，施工步驟為：鑿除已被破壞區(qū)域→封閉裂縫→鋼筋網(wǎng)補掛→混凝土或鋼纖維混凝土噴漿→灌注防水砂石→整平。

最后，注意事項：①密切關(guān)注噴漿的均勻程度和厚度；②在最大程度上保證外觀的良好；③要盡量保證其和原來的襯砌結(jié)構(gòu)有相似的外觀。

表1 內(nèi)輪廓補強法施工厚度對比表

3.2.4 局部嵌補

首先，當(dāng)襯砌厚度不滿足要求是因為圍巖欠挖導(dǎo)致時可以考慮使用局部嵌補的方法。

其次，施工步驟為：鑿除部分襯砌→鑿除欠挖圍巖→處理圍巖錨噴→鋼筋網(wǎng)補強→混凝土澆筑。

最后，注意事項：①原有襯砌的結(jié)構(gòu)整體性和穩(wěn)定性已經(jīng)被破壞是此方法的使用前提；②使用局部嵌補的方法進行補救和治理后，并不能完全促進整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的提升，因此，若情況并不特殊且棘手，建議慎用。

3.2.5 套襯砌補強

首先，對于套襯砌補強法而言，其本身就是補強內(nèi)輪廓的方法，適用于建筑限界富裕、但襯砌結(jié)構(gòu)厚度和設(shè)計值之間存在較大差距的情況。

其次，施工步驟為：原有襯砌混凝土鑿毛→錨栓連接→補強鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)→混凝土澆筑。

最后，注意事項：①盡量保證舊襯砌鑿面在0.6-1cm之內(nèi)且深度均勻；②要處置好新舊混凝土之間的施工縫隙和錨栓。

4 結(jié)語

首先，促進機械化作業(yè)程度的有效提升，保證工程的進度和質(zhì)量。

其次，通常情況下，二次襯砌的厚度相對來說設(shè)計比較保守，安全系數(shù)和工程造價通常都比較高，在確保安全的同時，需要根據(jù)實際情況優(yōu)化二次襯砌的厚度，從而減少工程的投資。

最后，當(dāng)條件允許時，針對地質(zhì)情況較差的地段，可以考慮使用具有良好的整體抗壓和抗拉性能的鋼纖維混凝土作為隧道二次襯砌的用料。