鐵路隧道二次襯砌背后脫空原因分析及整治技術(shù)

楊萬杰

（中鐵十七局集團第六工程有限公司，福建福州 350000）

0 引言

鐵路隧道工程項目的建設(shè)質(zhì)量受到多方面因素影響，后期對隧道工程進行嚴格質(zhì)量檢測是對隧道工程施工單位的約束，也是對隧道運營安全負責(zé)。隧道工程質(zhì)量檢測工作中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量病害就要盡快采取措施進行整治處理，以防病害擴大影響隧道運營安全。二襯結(jié)構(gòu)是隧道中非常重要的支撐及防護結(jié)構(gòu)，二襯背后脫空會導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)滲漏及承載能力減弱，對隧道長期運營非常不利，因此我們在隧道工程施工建設(shè)中要積極做好二襯背后脫空問題的整治，保證隧道運營中襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

1 鐵路隧道施工中二襯結(jié)構(gòu)背后脫空的主要原因分析

通常來講，隧道二襯結(jié)構(gòu)發(fā)生背后脫空問題的主要部位是拱頂及側(cè)壁拱腰，這些部位發(fā)生脫空就會影響襯砌結(jié)構(gòu)的承載能力，在實際工程中發(fā)生二襯背后脫空的常見原因如下：

1.1 光面爆破效果不佳

因為隧道施工中光面爆破效果不佳，導(dǎo)致隧道施工推進中局部出現(xiàn)了較深的坑洞，進而使得初期支護噴射混凝土結(jié)構(gòu)的整體平整度不達標，在進行防水板掛設(shè)施工時出現(xiàn)了空腔，在進行二襯澆筑后就會在其背后出現(xiàn)空洞。

1.2 防水板掛設(shè)不科學(xué)

由于在襯砌結(jié)構(gòu)施工中防水板繃得太緊導(dǎo)致與初支基面結(jié)構(gòu)未緊貼在一起，澆筑混凝土?xí)r無法讓混凝土流到空腔當中而導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)背后出現(xiàn)脫空，但是如果防水板掛設(shè)得太松就會導(dǎo)致混凝土泵送澆筑時將防水板擠壓出褶皺，這些褶皺也會造成襯砌結(jié)構(gòu)空隙的出現(xiàn)。

1.3 拱部混凝土材料不足

端頭模板封堵得不足就會導(dǎo)致混凝土材料發(fā)生泄漏，這樣就會導(dǎo)致拱部混凝土材料填充不足，從而導(dǎo)致空洞的出現(xiàn)。

1.4 施工所用材料質(zhì)量不高

在襯砌混凝土澆筑施工中所用材料質(zhì)量不達標，配合比不科學(xué)，就會導(dǎo)致混凝土坍落度、收縮性不符合隧道施工需求，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生收縮徐變，進而在襯砌結(jié)構(gòu)背后發(fā)生空腔問題，這是當前隧道施工中發(fā)生二襯背后脫空的主要原因。

1.5 混凝土澆筑技術(shù)操作不科學(xué)

在混凝土襯砌結(jié)構(gòu)施工中，拱部混凝土沖頂時澆筑壓力不足或者澆筑采用了不科學(xué)的方式就會導(dǎo)致拱部澆筑不到位，從而導(dǎo)致空洞問題的出現(xiàn)。振搗不夠密實也會導(dǎo)致混凝土澆筑襯砌結(jié)構(gòu)時出現(xiàn)氣孔和空腔，或者在凝固過程中上部混凝土材料下沉，形成拱頂部位襯砌背后空洞。

1.6 混凝土澆筑之后拆管及脫模時機掌握不力

由于在混凝土澆筑之后需要根據(jù)實際凝固情況進行拆管和脫模安排，如果為了保證進度而提前拆管就會造成沒有凝固好的混凝土材料掉落，而如果脫模時機不好也會導(dǎo)致一些混凝土結(jié)構(gòu)載荷過量問題，從而導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)開裂及襯砌脫空病害。

1.7 襯砌臺車底座支撐不足

在隧道施工中通常襯砌臺車都是在軌道上行走的，行駛過程中需要使用工字鋼支撐，但是部分隧道施工中工字鋼發(fā)生丟失或者變形未更換就會導(dǎo)致臺車下沉，臺車就位后作用于軌道上的支腿或者模板支撐牛腿未支撐牢固也會導(dǎo)致臺車下沉，襯砌頂部結(jié)構(gòu)施工就無法保證質(zhì)量，發(fā)生空腔等病害問題。

1.8 未嚴格落實帶模注漿工藝

現(xiàn)隧道施工推行二次襯砌帶模注漿工藝，襯砌澆筑完成后12h 之內(nèi)直接通過拱頂預(yù)埋注漿孔進行帶壓注漿，主要消除拱頂及拱腰由于沖頂不足而產(chǎn)生的空洞。但在施工過程中由于制度推行不到位，不進行帶模注漿或者流于形式注漿壓力不足，造成二襯背后脫空的病害。

2 鐵路隧道二次襯砌背后脫空整治技術(shù)具體應(yīng)用

2.1 工程概述

新建浦城至梅州鐵路建寧至冠豸山段某隧道二次襯砌背后脫空問題，采用了如下整治措施：

2.2 具體整治施工技術(shù)

針對部分襯砌拱墻背后脫空問題，先檢查襯砌厚度是否滿足設(shè)計要求，如襯砌厚度不滿足設(shè)計要求，應(yīng)進行欠厚嚴重程度判定，一般可采用M50 水泥砂漿注漿處理，但嚴重影響襯砌穩(wěn)定的如襯砌欠厚超過20cm則需要返工整改。

（1）鑿除、切割缺陷范圍以內(nèi)的二次襯砌。鑿除混凝土?xí)r，缺口應(yīng)內(nèi)寬外窄，形成倒梯形。切口表面應(yīng)粗糙，但結(jié)構(gòu)應(yīng)致密，不得留有松散、氣泡、裂隙等結(jié)構(gòu)，然后采用鋼絲刷清理后用水沖洗，并在施工期間保持壁面潔凈。鑿毛標準為凹凸差不小于6mm 的粗糙面。

（2）若存在局部欠挖，初期支護侵入二次襯砌輪廓線內(nèi)，則對欠挖部分采用人工鑿除進行擴挖至設(shè)計外輪廓線，按原設(shè)計重新施作初期支護。

（3）嚴格按照設(shè)計要求做好隧道的防排水系統(tǒng)，對損壞的防水板進行重新修復(fù)、焊接，確保防水板與初期支護密貼。

（4）當二次襯砌為素混凝土?xí)r，在鑿除的襯砌四周中部植入φ20 鋼筋，環(huán)、縱向間距20cm，植入深度50cm。當二次襯砌為鋼筋混凝土?xí)r，利用混凝土襯砌鋼筋，如有缺失需植筋恢復(fù)。

（5）打設(shè)自進式中空注漿錨桿，錨桿長度5m，環(huán)、縱向間距60cm。每根錨桿在二次襯砌內(nèi)、處側(cè)外包兩道遇水膨脹橡膠止水條。

（6）沿新舊混凝土結(jié)合部，刷涂水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料，以增強新舊混凝土粘結(jié)力。

（7）按照設(shè)計要求重新施作鑿除范圍的二次襯砌（灌注高一等級細石混凝土并預(yù)留不少于2 根注漿孔）。二襯完成后檢查襯砌厚度強度達到設(shè)計要求后，對襯砌背后空洞進行注漿回填密實，注漿要求同原設(shè)計，確保二襯與圍巖密貼。

（8）對新施作的二次襯砌表面進行打磨，在新混凝土表面并向既有混凝土四周延伸lm 范圍內(nèi)刮涂水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料二遍，涂抹厚度不應(yīng)小于2.0mm。

3 提高二襯背后脫空整治效果的措施

3.1 提高二襯病害原因分析的科學(xué)性

雖然二襯背后脫空問題發(fā)生的原因較為多樣，但其主要表現(xiàn)就是襯砌欠厚、襯砌防水結(jié)構(gòu)褶皺及襯砌材料集中等，針對這些問題進行綜合分析后，根據(jù)隧道施工的具體需求進行整治方案的選取是確保整治效果的重要措施。而在之后的隧道施工中要根據(jù)前期襯砌質(zhì)檢問題的分析成果科學(xué)安排施工，為隧道施工整體質(zhì)量優(yōu)化提供助推力。

3.2 優(yōu)化二襯施工及整治技術(shù)團隊的綜合能力

襯砌結(jié)構(gòu)的重要性是毋庸置疑的，隧道施工重要安排技術(shù)過硬的施工團隊進行二襯施工操作，并要在整治技術(shù)施工中選用技能水平達標且質(zhì)控意識較強的技術(shù)人員進行一線操作，這樣才能夠保證二襯結(jié)構(gòu)的承載能力。

4 結(jié)束語

總之，在我國隧道工程施工中為了保證襯砌結(jié)構(gòu)總體承載能力，必須對其進行嚴格檢測，如果二襯結(jié)構(gòu)背后出現(xiàn)脫空問題就要采取措施對其進行整治處理，本文以某鐵路隧道工程二襯背后脫空的整治措施為例探討了提升二襯結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與支撐安全性的技術(shù)措施，為同仁實際隧道施工提供了一些參考。在隧道病害整治及處理工作中，要積極提升方案設(shè)計及一線施工人員的綜合能力，保證病害處理措施具有針對性，且技術(shù)操作嚴謹、穩(wěn)定，為隧道項目后期長期運營提供安全保障。