淺談隧道襯砌脫空的成因與處治

寧小寶

（中鐵一局集團廈門建設工程有限公司，福建 廈門 361000）

1 項目概況

1.1 工程簡介

南龍鐵路設計時速200km/h，共有隧道89座，總長207.13km。隧道工程除明洞采用整體式襯砌外，其余暗洞均采用復合式襯砌結構。在復合襯砌出現(xiàn)脫空時，隨著圍巖應力的改變，極易導致產生集中應力而導致襯砌開裂，尤其是在拱頂襯砌脫空且伴有巖塊脫落時，將會對隧道結構和鐵路運營安全造成極大隱患，因此，做好新建隧道二襯質量的無損檢測十分關鍵。該項目襯砌施工完成后，由第三方檢測單位，采用地質雷達進行缺陷位置、脫空長度驗證，并通過鉆孔對實際脫空位置進行驗證，確保脫空缺陷的位置、類別正確，處理措施合理有效。通過對襯砌脫空缺陷進行分析、整治，對消除隧道襯砌缺陷，控制隧道施工質量，保證鐵路安全運營具有重要意義。

1.2 缺陷判定

根據相關標準和地質雷達、超聲檢測及現(xiàn)場調查結果，綜合考慮襯砌脫空大小對襯砌結構安全性的影響，并對照各項評定標準對襯砌脫空缺陷及缺陷危害予以量化，確定襯砌缺陷危害等級（輕微C、較嚴重B、嚴重A1、極嚴重AA），如表1 所示，進而為襯砌脫空缺陷處治措施的制定提供參考。

表1 缺陷評定標準

2 隧道襯砌脫空的成因分析

經無損檢測后統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，本項目襯砌脫空缺陷主要集中在拱頂位置，局部位于拱墻位置，造成襯砌脫空的主要成因如下。

提升增值稅專用發(fā)票管理水平，包括以下幾個方面：首先應及時取得增值稅專用發(fā)票。在確保交易真實的條件下，供應商提供的材料、土方運輸及租賃費，可由國家稅務機關代開發(fā)票；其次要加強對發(fā)票的認證管理，及時對發(fā)票上的項目進行歸檔處理。避免使用過與未使用的發(fā)票發(fā)生混合，相互抵扣的。此外在發(fā)票認證之前，檢查發(fā)票、合同、單位是否真實、匹配。若存在供應商故意弄虛作假的行為，同時因建立誠信機制，建立黑名單，對于進入黑名單的供應商一律拒絕；最后加強對增值稅資金源頭的管理，做到確定對方已經付款后，才可開具發(fā)票。

2.1 開挖、初支不規(guī)范

隧道爆破開挖施工中，光面爆破效果不理想，存在超挖、欠挖，導致整個開挖輪廓面平整度不滿足要求，個別位置存在凹凸不平的凹坑或鼓包，從而導致防水板安裝施工難度大，并在初支與防水板之間易出現(xiàn)脫空。在后期噴射砼施工時，對于超欠挖的凹坑或鼓包等位置，未按要求噴射平整，以致在二襯背后易形成脫空現(xiàn)象。

2.2 防水板施作質量差

“調”，就是著力調整種植結構。河北省是以種植小麥為主的全國糧食主產區(qū)。各地堅持從實際出發(fā)，因地制宜，因水制宜，宜林則林、宜果則果、宜糧則糧，逐步減少高耗水小麥種植面積，探索走出一條節(jié)水壓采穩(wěn)糧的農業(yè)種植結構調整之路。以保障國家糧食安全為前提，充分利用當地雨熱自然資源，大力發(fā)展高產量、低耗水的農作物，力求做到減地節(jié)水不減產。以保障群眾利益為根本，實行必要的補償政策，利用市場的手段，引導農民轉變傳統(tǒng)種植習慣，自愿改種收益更高的苜蓿、油葵等省水替代作物，達到既節(jié)水又增收的目的。

應用水肥一體化技術結合葡萄各個生長階段的具體要求，避免了水肥過量導致的資源浪費和土壤有害物的殘留，使得葡萄根系壯大，也使其座果率得到增加。實驗表明，相比傳統(tǒng)技術，水肥一體化技術使得果實具有色澤好、糖分高、產量高等特點。

2.3 砼澆筑質量不達標

1）砼澆筑后早期強度較低，自穩(wěn)能力較差，如若襯砌臺車剛度不足或支撐不牢，則極易導致砼出現(xiàn)下沉變形而形成脫空。

為了驗證引用的閾值規(guī)則去噪效果，使用db7小波基和提出的新調節(jié)閾值函數進行去噪.去噪后評價指標如表2所示：可以得出本文引用的閾值規(guī)則是最優(yōu)的.

2）砼澆筑施工中，布料窗口打開過少，僅少量個別窗口開啟實施澆筑，未嚴格落實“逐孔、多孔”澆筑，導致與布料窗口距離較遠的位置因澆筑壓力不足而形成空洞，造成拱頂空洞處形成脫空。

3）砼澆筑施工中，拱頂空間逐漸變小，而拱部位置又未按要求布設排氣孔或排氣孔發(fā)生堵塞，導致空氣排出困難、形成氣囊，此時泵送砼難以進入，而澆筑作業(yè)人員由于經驗不足導致拱頂出現(xiàn)“假滿”，由此就會導致二襯背后出現(xiàn)脫空。

4）隧道二襯施工中，二襯臺車附著式振搗器布設數量不滿足要求，致使砼振搗不到位、不密實，從而導致拱頂位置砼因自重發(fā)生下沉坍落形成脫空。

5）掛防水板前未對一襯開挖輪廓線進行量測推算二襯砼的澆筑方量，以致實際二襯砼澆筑方量不足，僅憑作業(yè)人員以往經驗判斷，難免會造成二襯注漿不到位而導致二襯背后出現(xiàn)脫空。

3）注漿材料 脫空缺陷位置采用無收縮水泥砂漿（二襯脫空處）和超細水泥漿（砼不密實處）注漿回填，1∶1 無收縮超細水泥漿二次補壓密實。其中，注漿材料用水泥為425 號普通硅酸鹽水泥，砂子為粒徑≤2.5mm 中細砂（過篩），水灰比為0.6∶1～1∶1，灰砂比為1∶1～1∶2.5。

在無信號控制的人行橫道處行人二次過街延誤，包括首次過街的等待時間、安全島等待時間、穿越過街過程中的延誤組成[6]。三部分的延誤之和是指行人在等待可穿越間隙的過程中產生的延誤，這一延誤主要與機動車流量、行人流量、車頭時距等因素有關，行人一次過街延誤可確定為下：

2.4 拱頂帶模注漿不達標

注漿管道未按規(guī)范進行預埋，或砼澆筑時保護不當，導致注漿管發(fā)生堵塞，致使砼注漿回填中斷，無法順利達到襯砌兩端，從而在兩端堵頭位置形成空洞，并出現(xiàn)襯砌厚度不達標的情況；其次，襯砌帶模注漿技術交底不到位，造成注漿施工中壓力把控不準、注漿量不夠，從而導致拱頂注漿不夠密實，局部空隙未填滿，拱頂注漿效果不夠理想，并出現(xiàn)二襯背后脫空。

3 隧道襯砌脫空的處治措施

3.1 初支背后脫空處治

1）鉆注漿孔 在二襯背后空洞位置，采用?42 鉆頭的人工風鉆，按照1.5m 為一間隔進行鉆孔，每處空洞缺陷鉆孔數量應≥3 個，鉆孔深度應結合實際脫空深度，直至鉆通拱頂脫空位置的二襯厚度并找到脫空位置，鉆孔參數如表2 所示。

突突突，突突突……底柱身后三挺馬克沁突然怒吼起來，不到最后時刻，底柱是不動用高處這座碉堡內機槍的，這是五連的底牌，輕易不肯暴露目標。

采用無損檢測對初支砼脫空的具體范圍及密實度進行確定，并結合檢測情況合理選擇脫空整治措施，具體分為如下3 種情況：①對初支背后脫空面積較大或深度較深的位置，應將脫空缺陷處的砼進行鑿除，并根據脫空的實際深度選擇是掛設單層還是多層網片噴射砼進行處理；②對初支背后脫空不嚴重或圍巖與砼間僅有少量空隙，但二襯砼的厚度及質量滿足要求的情況下，可采用注漿的方式對脫空位置進行壓漿回填，使脫空的空隙填充密實；③對于砼密實度不達標造成的輕微脫空，可將不密實位置鑿除后掛網補噴即可。

3.1.2 施工要點

根據地質雷達、超聲檢測報告顯示，該項目初支背后脫空深度＜10cm，且已澆筑的二襯砼厚度及質量均滿足要求，故采取注漿回填對脫空位置進行處理，如圖1 所示，具體操作步驟如下。

圖1 初支背后脫空處治示意圖

1）對于檢測發(fā)現(xiàn)的脫空缺陷位置應增加檢測頻率，以進一步明確脫空缺陷實際面積及位置。

2）打設R25N 自進式中空注漿錨桿對脫空四周圍巖予以注漿處理，確保拆換二襯過程中圍巖的穩(wěn)定性，中空注漿錨桿長度為5m，環(huán)向間距設置為1.2×1.2m，注漿壓力控制在0.3～0.5MPa，漿液為1∶1 水泥漿。

3）二襯拆換時應控制每次拆除長度＜1m，二襯拆除過程中須加強支護變形監(jiān)測，并根據圍巖類型增設臨時鋼架支護，其中，Ⅳ級圍巖臨時鋼架采用I20a 工字鋼架，Ⅴ級圍巖臨時鋼架采用I22a 工字鋼架，每榀間隔為60cm。

4）臨時支護完成后，采用?42 鋼花管及1∶1無收縮水泥砂漿，對初支背后脫空位置予以注漿回填，注漿壓力控制在0.3～0.5MPa。

學校課堂教學發(fā)揮的是學生身邊的小團體的教育引導作用，當前，各學校實行的是班級化的管理和課堂教學，學生在班級中主動參與教育教學活動，成為班級的主流文化，學生在共同學習中會主動融入全班的學習和生活，使自己成為班級的一員，都希望自己被班級、被同學、被教師接受，都能在學習中成長，豐富自己的知識和能力，提高自己的專業(yè)化水平，主動參與、會學習是核心要素，也是在班級中存在的硬性條件，要相信學習，在大的主流文化下會學是一個客觀存在，學生只要會學，我們教學就有了實在的意義。

6）在新舊砼的接茬位置，按要求予以鑿毛處理，均勻涂刷砼界面劑，并設置兩條止水帶。

3.2 二襯背后脫空處治

根據地質雷達、超聲檢測報告顯示，對于二襯背后脫空的處理，主要分為兩種情況，一是，已澆筑二襯砼厚度＞設計厚度90%的地段，可采取注漿加固對脫空進行處理；二是，已澆筑二襯砼厚度＜設計厚度90%的地段，可先鑿除二襯砼并植筋進行加強處理。

3.2.1 二襯砼厚度＞設計厚度90%地段

對于已經澆筑的二襯結構厚度大于設計厚度90%的空洞地段，可采用對空洞位置進行注漿回填的方法進行處理，具體處理流程如下。

3.1.1 處治方案

表2 鉆孔參數

2）安注漿管 安裝?42mm 馬牙扣鋼花管，鋼管長度根據脫空深度而定，鋼管頂端與脫空處的頂面距離應≤2cm，外露端長度15cm，外露端設置絲口連接閘閥與注漿管，安裝完成后用塑膠泥封閉孔口四周。

在大多數經銷商持幣觀望，進退兩難的同時，湖南省湘潭市朝暉農業(yè)生產資料有限公司李中南欣喜地說：“我已經把所有的錢都用來儲復合肥了，前期買斷的部分已經出現(xiàn)了150元/噸左右的溢價?！崩钪心线M一步介紹，從今年的8月份開始，他就采取“邊采邊銷”的方式準備冬儲，一有錢就往廠家付，最終在9月15日前買斷，與去年相比提前了10天。就目前的復合肥廠家報價看來，可以說李中南的操作十分成功，用他自己的話說就是“今年基本可以穩(wěn)賺不賠了”。

6）砼澆筑時的供應不及時，造成拱頂澆筑時出現(xiàn)中斷，且澆筑間歇時間超過砼初凝時間，導致出料口發(fā)生堵塞，并在局部澆筑不密實的位置形成冷縫及空洞而造成拱頂脫空。

4）注漿作業(yè) 注漿時采用由低向高進行灌注，注漿初始壓力為0.1～0.2MPa，隨著注漿的進行逐步加壓，直至相鄰高處注漿孔出現(xiàn)冒漿，然后拆除注漿嘴，封閉低處注漿孔，并從相鄰高處注漿孔繼續(xù)注漿，直至所有注漿孔全部完成注漿，最后一處注漿孔注漿時，應控制注漿終壓為0.3～0.5MPa，且持續(xù)注漿10min 無進漿即可結束注漿。

5）封孔作業(yè) 注漿停止后，立即將孔口閥門封閉，拆除注漿管路并清洗干凈，然后將外露部分的鋼花管切除，待孔口處漿液凝固后，用塑膠泥將孔口封堵密實，并確保封堵后的孔口結構無滲漏水。

3.2.2 襯砌厚度＜設計厚度90%地段

例4：學生調試水動力小車的視頻，可以在“速度/時間流逝”選項中修改“幀頻率”，獲得時光流逝的效果，在有限的時間段概括的展示學生長時間多次反復安裝調試的過程。幀頻率值越大，時間流逝效果越明顯。幀頻率值大于1且素材區(qū)間不變，會產生頻閃效果。幀頻率值大于1且素材區(qū)間縮短，則會產生時間流逝效果。

對于已經澆筑的二襯結構厚度小于設計厚度90%的空洞地段，可采用先鑿除二襯并植筋的方法進行處理，具體處理流程如下。

5）完成初支背后空洞的注漿回填并滿足強度要求后，重新掛設防水板，將防水板損壞位置重新焊接、修補，使防水板與初期支護緊密貼合。然后，重新澆筑拱墻位置的二襯砼，并預留好拱頂注漿管，二襯砼達到設計強度后再次對初支背后脫空進行補壓，持續(xù)注漿10min直至回填密實。

防水板掛設時的松弛度掌握不好，或安設時固定不牢靠，均會對二襯背后脫空造成影響，主要表現(xiàn)為以下幾個方面：①防水板掛設時預留松弛度過松，防水板易出現(xiàn)褶皺，并不斷“堆積疊加”，導致二襯背后形成假象澆滿，并在防水板與初支之間形成“脫空”；②防水板掛設時的預留松弛度過緊，使得后期二襯砼澆筑施工中，防水板不斷繃緊，造成防水板焊點位置發(fā)生脫焊，并在防水板上部位置形成脫空，嚴重時還會導致在邊墻防水板與仰拱的搭接處發(fā)生脫焊，出現(xiàn)防水板切割二襯砼的情況；③部分防水板雖然松弛度掌握較好，但因其墊圈固定點數量不足或在凹坑處固定點未加密，使得砼澆筑時防水板出現(xiàn)下墜，從而造成防水板的下方堆積、上方緊繃，并與噴射砼間出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。

1）缺陷鑿除 將二襯砼厚度＜設計厚度90%范圍內的砼全部鑿除，然后鑿除脫空缺陷周邊松散的砼，鑿除后邊緣位置修整平齊、圓順，不得有凸出的交角；鑿除缺陷砼時，缺口按照“內寬外窄”的倒梯形進行操作，切口表面應粗糙但砼結構密實，且無氣泡、開裂及松散等問題，切口表面采用鋼絲刷清洗，并用水沖洗干凈，確保施工期間避免干凈無雜質，鑿毛處理成為凹凸差≥6mm 的粗糙面。

1.2.2 課前準備 對照組：由教師在上課前將患者的診斷告知護生，通過查閱資料、閱讀相關疾病的知識點。教師根據教學大綱要求設計問題，并將學生進行分組，每組 8～10 人，選定組長，布置學習內容和問題。

2）植筋處理 鑿除缺陷砼時，應對出現(xiàn)破損、缺失的既有鋼筋進行植筋恢復，對銹蝕鋼筋采用鋼絲刷進行除銹，銹蝕嚴重的進行替換。對二襯背后脫空沒有鋼筋的地段，采用植筋進行處理（如若脫空處鋼筋完好，可直接利用現(xiàn)有鋼筋），植筋處理分為兩種情況：①二襯背后脫空長度＞2m 的地段：在脫空缺陷周圍，二襯中部按照環(huán)、縱向間距20cm，深度50cm，植入B16 鋼筋，并與180 格柵鋼架主筋采用機械套筒連接牢靠，格柵鋼架主筋為B25 鋼筋，鋼架間采用B22鋼筋以60cm 間隔進行連接，鋼架高18cm，最后采用A 級錨固劑對植筋進行錨固；②二襯背后脫空長度＜2m 的地段：在脫空缺陷周圍，二襯中部按照環(huán)、縱向間距20cm，深度30cm、50cm 交替，植入?16 鋼筋，并采用A 級錨固劑對植筋進行錨固。

3）掛防水板 植筋處理完成后，根據原設計要求重新掛設防水板，并對防水板損壞位置重新焊接、修補，使防水板與初期支護緊密貼合，進而有效規(guī)避襯砌結構的滲漏水病害。

4）注漿錨桿 在脫空缺陷鑿除后的一定范圍內，按照環(huán)、縱向間距60×60cm，打設長度5m的R25N 自進式中空注漿錨桿，并對每根靠近防水板與二襯內側的錨桿外部包裹兩道遇水膨脹止水條。通過錨桿自注漿對圍巖予以加固處理，確保鑿除二襯過程中圍巖的穩(wěn)定性。

5）切面處理 對缺陷位置的二襯砼切面進行清理，并用水清洗干凈，然后對新舊砼接茬面均勻涂刷界面劑，以增加新舊砼的粘結性能，使新舊砼粘結形成整體。

6）鋪設模板 在二襯表面鋪設模板，模板處預留好灌料孔，兩端采用M16×200 膨脹螺栓，雙螺帽固定牢靠，每塊模板固定螺栓應≥4 塊，錨固深度20cm，對于長度較長的模板可采用中空注漿錨桿進行固定，完成錨固后按要求進行拉拔試驗。

回顧成長的過程中，他經歷了各種各樣的考驗，有胸帶紅花的時候，也有經歷挫折的時候；有手捧獎狀的時候，也有垂頭喪氣的時候。但是，他認為困難和教訓在前行的道路上是不可避免的，只要認真總結經驗，克服缺點就會振作精神，努力開創(chuàng)未來。

7）灌注回填 將C35 微膨脹砼經預留的灌料孔灌入空洞處，然后使用插入式振搗器振搗密實。封口模板進行特殊設計，在與頂端靠近位置預留30×30 孔洞澆筑最后一塊板，孔洞位置通過傳統(tǒng)“剎尖”進行封口處理。最后，在封口位置預埋一根R25N 注漿管，在灌注砼達到設計強度要求后，通過注漿管對空洞位置壓注1∶1 無收縮水泥漿，注漿壓力為0.2MPa。

8）拆模驗收 在砼強度滿足規(guī)范要求后，將防護模板拆除，并對二襯表面進行打磨處理，然后在新砼表面及舊砼四周延伸1m 范圍內，按照每1m2至少1.5kg 的用量，分兩遍均勻涂抹厚度≥2mm 的水泥基滲透結晶型防水涂料。最后，組織第三方檢測單位，再次對襯砌脫空缺陷位置進行復檢，檢測合格后結束作業(yè)。

4 結語

隧道襯砌的脫空問題危害巨大，若不及時加以妥當處治，則會極大程度上影響到隧道支護結構的安穩(wěn)承荷，甚至會引發(fā)襯砌脫落、支護系統(tǒng)崩潰、隧道崩塌等重大事故，故須切合項目實際對其予以著重防控與及時妥當處治，以確保隧道得以長久安穩(wěn)通行。