淺談隧道二襯厚度不足產(chǎn)生原因和預(yù)防措施

方元煌

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建設(shè)的發(fā)展空間也會更加廣闊。工程涉及到的主體有路基、橋梁、隧道。而隧道作為山區(qū)鐵路的常見組成部分，隧道襯砌混凝土施作質(zhì)量的好壞直接影響到后期的鐵路運(yùn)營安全和壽命。

關(guān)鍵詞：隧道工程；二襯；厚度；預(yù)防措施

引言

在鐵總2018年1月1日正式實(shí)施的鐵路建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量安全紅線管理規(guī)定中，工程實(shí)體方面的第一條規(guī)定就是隧道襯砌厚度和混凝土強(qiáng)度不足問題。在隧道工程施工中，襯砌混凝土質(zhì)量控制是關(guān)鍵工序之一，對其質(zhì)量控制要求較高，本人多年從事隧道工程的監(jiān)理工作總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，本文將從多個方面闡述針對如何防止隧道襯砌施工質(zhì)量控制中引起二襯厚度不足的原因，提出一些看法和意見，希望能為國內(nèi)隧道襯砌施工質(zhì)量控制提供一些借鑒和參考的價值。

一、二襯基面侵限造成二次襯砌厚度不足的原因和預(yù)防措施。

二襯基面是指初期支護(hù)混凝土噴射后形成的表面。對于III、II級隧道沒有鋼架的初期支護(hù)，即在圍巖基面上素噴混凝土面，如果出現(xiàn)基面侵限未經(jīng)處理就馬上施作二襯必然會造成二襯厚度不足。首先談?wù)勗斐啥r基面侵限的原因，有以下幾個方面：

1.測量放線誤差或操作不當(dāng)引起侵限；

2.開挖爆破過程效果控制不好造成欠挖引起侵限；

3.淺埋段沒有根據(jù)實(shí)際沉降變形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析造成預(yù)留變形量不足引起侵限；

4.施工工序銜接不緊密，作業(yè)進(jìn)度較慢，仰拱未及時成環(huán)導(dǎo)致初支累積變形侵限；

5.由于施工工藝不到位噴射混凝土表面凹凸不平，并又經(jīng)過多次補(bǔ)噴控制不好引起侵限。

基于以上原因，為了防止二襯基面侵限造成二襯混凝土厚度不足，我認(rèn)為應(yīng)該采取以下措施。（1）測量人員、開挖爆破人員及支護(hù)人員要經(jīng)過專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，做好技術(shù)交底。認(rèn)真做好開挖前測量放線，準(zhǔn)確控制隧道平面坐標(biāo)、高程及斷面。隨時調(diào)整爆破各種參數(shù)，爭取最佳光面爆破，改進(jìn)各種施工工藝來避免欠挖；（2）在開挖爆破后立鋼架前要采用斷面掃描儀進(jìn)行輪廓斷面掃描，發(fā)現(xiàn)欠挖立即處理。這樣可以減少因欠挖造成二襯基面侵限；（3）根據(jù)施工進(jìn)度情況及時調(diào)整工序，做到初支及仰拱盡快閉環(huán)，加強(qiáng)圍巖及初支的測量頻率、數(shù)據(jù)分析及對隧道施工間的質(zhì)量檢驗(yàn)和評定工作，確保隧道工程質(zhì)量以及施工安全。

二、襯砌背后空洞造成二襯厚度不足的原因和預(yù)防措施

根據(jù)鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范要求，隧道襯砌與圍巖必須緊密貼合。而在實(shí)際施工過程中，襯砌與圍巖之間常常存在空隙，或者是兩者之間填補(bǔ)不夠密實(shí)，造成留有夾縫。這兩種情況都被稱之為“背后空洞”。在隧道施工過程中，由于施工設(shè)備、施工技術(shù)水平、施工工藝等原因，很難確保隧道襯砌背后回填完全密實(shí)。襯砌背后容易存在空洞或回填不密的情況。如果一旦出現(xiàn)二襯背后空洞，那么就很容易造成二襯混凝土厚度不足。以下幾個方面都是容易引起襯砌背后空洞的原因：

1、初期支護(hù)面不平順引起防水板與初支面間的空洞。

初期支護(hù)表面不平順存在有較大的凹凸，在后期襯砌施工過程中難免就會產(chǎn)生空洞和厚度不足。更重要的是產(chǎn)生空洞和厚度不足的位置往往不固定，有時在頂部，有時也有可能在邊墻。如果隧道二襯產(chǎn)生了空洞或厚度不足，就會改變混凝土的受力條件。在局部會出現(xiàn)積水和應(yīng)力集中，使得后期運(yùn)營存在極大的安全隱患。

那么為了防止防水板與初支面間的空洞，應(yīng)該采取什么措施呢？首先，應(yīng)該對初期支護(hù)面不平順的位置補(bǔ)噴混凝土。很多單位都知道為了初支面不平順要及時補(bǔ)噴，但是如果在補(bǔ)噴過程沒有注意控制，或者工人的技術(shù)存在問題把凹凸的部位都一起補(bǔ)噴了，這樣施作就造成了凸的部位反復(fù)補(bǔ)噴，更容易造成侵限。這也是上述二襯基面侵限的一個原因。到底初支面該如何控制才能確保與防水板密貼且不易造成空洞？根據(jù)現(xiàn)場驗(yàn)收經(jīng)驗(yàn)來看，采用1米的靠尺進(jìn)行量測，凹凸物之間的深長比（D/L）不應(yīng)大于1/20，D是兩凹凸之間凹入的深度，L是兩凹凸之間距離，L不大于1米。采用這樣驗(yàn)收后，還應(yīng)在二襯施工前對初期支護(hù)面采取斷面掃描，發(fā)現(xiàn)初期支護(hù)侵入二襯部位要及時進(jìn)行鑿除。這樣能大大解決防水板與初支面空洞和初支面侵限問題，該做法可以大大減少二襯混凝土厚度不足的問題。

2、二襯混凝土模注缺陷引起空洞。

隧道的二襯施工是采用隧道襯砌臺車進(jìn)行。二襯澆筑混凝土的順序是自下而上，兩側(cè)通過工作窗口和最后沖頂口布料，由于襯砌臺車和已開挖圍巖形成的是一個封閉空間，整個二襯混凝土澆筑過程中內(nèi)部空間是否飽滿難以直接觀察，尤其是在采用個別窗口布料和沖頂?shù)臅r候會形成了空洞。二襯混凝土澆筑砼供應(yīng)不及時、和易性不好、振搗不到位也是造成局部背后空洞的一個原因。另外，隧道開挖往往要比設(shè)計(jì)值斷面要大，有的技術(shù)員由于經(jīng)驗(yàn)不足，現(xiàn)場使用混凝土的量按照設(shè)計(jì)值進(jìn)行，從而造成二襯澆筑沒到頂，形成頂部空洞。

為了防止二襯混凝土背后的空洞，應(yīng)該采取以下措施：（1）加強(qiáng)現(xiàn)場的管理，確保混凝土出廠及到場合格。（2）要嚴(yán)格落實(shí)逐窗分倉分層澆注工藝，振搗到位。振搗要分插入式振搗器結(jié)合附著式振搗器相結(jié)合方式振搗，還要通過工藝性試驗(yàn)得出控制附著式振搗器開啟的時間，保證混凝土不離析并密實(shí)。（3）要做好混凝土養(yǎng)生，減少因養(yǎng)生不到位引起的混凝土本身收縮、徐變較大而造成的空隙。

三、防排水施作不當(dāng)引起二襯厚度不足的原因和預(yù)防措施

隧道防水遵循“以排為主，截、排、堵相結(jié)合”的施工方針，整個防排水系統(tǒng)少不了防水板和止水帶。如果防水板和止水帶鋪設(shè)不當(dāng)，會形成新的病害源。常見有以下兩種情況，（1）隧道縱、環(huán)向施工縫部位施作背貼式橡膠止水帶和中埋式鋼邊止水帶。當(dāng)背貼式止水帶與防水板粘接不牢固，在混凝土澆筑時，混凝土跑到背貼止水帶與防水板之間，止水帶受擠壓變形切割混凝土產(chǎn)生的厚度不足；當(dāng)中埋式止水帶固定不牢，在澆筑混凝土?xí)r受到擠壓變形褶皺或跑位易形成板縫空洞或切割混凝土。（2）防水板鋪設(shè)松緊度不合適造成混凝土厚度不足。當(dāng)防水板鋪設(shè)過緊，阻擋混凝土與初支面密貼也有可能受混凝土自重原因會使防水板焊點(diǎn)脫落或開裂，脫落或開裂的防水板就會切割混凝土而造成厚度不足；當(dāng)防水板鋪設(shè)過于松馳，又容易產(chǎn)生防水板褶皺造成混凝土厚度不足。

為了防止出現(xiàn)上述這些問題，除了做好防水板和止水帶施工質(zhì)量控制外，還應(yīng)從施工的工藝，方法和設(shè)備入手。首先，想要防止止水帶切割混凝土問題，就要做好背貼式止水帶與防水板粘連度，采用膠水粘接牢固；中埋式止水帶施工時，上下要設(shè)置“V”卡具，并且中埋式止水帶端頭部位要用角鋼做成一個夾具，夾具夾住中埋止水帶，然后再用一個拉力器拉住角鋼，確保中埋止水帶拉緊和順直。其次，防水板固定點(diǎn)間距要按拱部小于50cm、拱腰小于100cm進(jìn)行布設(shè)，更要注意防水板固定點(diǎn)焊接要牢固。對于鋪設(shè)松緊度的控制，要按防水板長度與隧道輪廓長度比等于10：8的要求布置。對于防水板搭接寬度、焊縫，要嚴(yán)格按照防水板施工要求施作到位。防水板施作完成后，再采用斷面掃描儀掃描，通過掃描的數(shù)據(jù)來判斷是否侵限。

四、采用帶模注漿解決二次襯砌厚度不足問題

傳統(tǒng)注漿是在二襯混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度時進(jìn)行拆模后再單獨(dú)進(jìn)行注漿，這種工序稱作‘脫模注漿。而‘帶模注漿是在二襯澆筑混凝土后混凝土初凝前進(jìn)行注漿。由于傳統(tǒng)的脫模注漿是在脫模后并且混凝土達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行注漿，注漿過程會受到注漿壓力的限制，壓力不能超過0.2MPa，否則會影響二襯的質(zhì)量；本人根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，推薦采用帶模注漿的方式。帶模注漿是在混凝土初凝之前進(jìn)行注漿，不會出現(xiàn)壓力過大對已凝結(jié)混凝土造成的破壞。注漿壓力可以不必限制在0.2MPa之下。注漿壓力限制的放寬，帶來的是注漿效果的改善。帶模注漿可對拱頂浮渣進(jìn)行及時包裹，而且能在一定程度上修復(fù)襯砌施工冷縫缺陷，補(bǔ)強(qiáng)補(bǔ)厚。而且由于帶模注漿是初凝以前注漿完成，注漿泵退出后不會在混凝土中留下孔洞，注漿材料和已灌澆筑的混凝土可以有效結(jié)合混成一體。帶模注漿可以讓混凝土結(jié)構(gòu)表面無空洞，內(nèi)部無異物，結(jié)構(gòu)無缺陷。另：注漿材料的選取，推薦采用“微膨脹水泥砂漿”，防止本身收縮、徐變再次產(chǎn)生空隙而造成二次襯砌厚度不足。

結(jié)語

隧道二襯厚度不足問題是十分普遍的，并且對隧道危害較大。造成厚度不足的原因多種多樣，在施工過程中通過基面靠尺檢測和多次斷面掃描、防排水合理鋪設(shè)、混凝土模注過程、帶模注漿、采用合適的注漿料等多方面的措施來加以控制。在一定程度上能避免隧道襯砌厚度不足問題，以達(dá)到“內(nèi)實(shí)外美”的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]王修偉.淺談隧道二次襯砌施工質(zhì)量控制措施[J].科技視界。2014（01）：355+361.

[2]陳春.淺析隧道二襯空洞的成因及防治加固.福建建材，2015

（作者單位：上海先行建設(shè)監(jiān)理有限公司）