隧道二襯缺陷及病害整治處理及其防治措施分析

趙守東

（中交一公局華中工程有限公司，湖北 武漢 430000）

0 引言

在隧道工程施工建設(shè)中，二次襯砌施工是其重要的組成部分，但是根據(jù)工程實(shí)踐情況來看，在施工技術(shù)等因素的影響下，很容易發(fā)生孔洞、不密實(shí)以及厚度不足等問題，尤其是在拱頂區(qū)域，容易發(fā)生孔隙等質(zhì)量問題，孔隙會導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一定改變，在這種情況下二次襯砌質(zhì)量將會受到很大影響，綜合使用性能會嚴(yán)重下降。因此，在隧道二次襯砌施工過程中，需要準(zhǔn)確掌握容易出現(xiàn)的缺陷問題和病害問題，并對其進(jìn)行有效處理，從而保障隧道二次襯砌工程質(zhì)量。

1 工程概況

該隧道項(xiàng)目處于太行山附近，整體地形為北部較高、西部較低，中間相比于兩側(cè)更高，且地形受到構(gòu)造的影響較為顯著，附近存在大量的原始森林以及河谷，隧道項(xiàng)目整體施工較為復(fù)雜，需要考慮到地形穗隧道施工產(chǎn)生的影響。圖1為路羅隧道線路位置圖。

該隧道速度設(shè)計(jì)為120km/小時(shí)，根據(jù)相關(guān)要求為I級隧道項(xiàng)目，建成后主要用于煤炭資源運(yùn)輸，但是受到地形及結(jié)構(gòu)的影響，隧道施工內(nèi)容較為復(fù)雜，存在多項(xiàng)施工難點(diǎn)。本次隧道項(xiàng)目的使用年限設(shè)計(jì)為100年，隧道工后沉降要求達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；為了保證隧道建設(shè)質(zhì)量，排水需要按照防水、排水等多項(xiàng)方式結(jié)合的模式，根據(jù)工程地質(zhì)實(shí)際情況確定最佳的排水施工措施。本次隧道工程需要嚴(yán)格依據(jù)國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，在隧道使用年限內(nèi)確保其不會出現(xiàn)質(zhì)量問題，依據(jù)設(shè)計(jì)方案對施工材料等進(jìn)行配置，同時(shí)對施工技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，保證施工技術(shù)能夠符合實(shí)際需求；本次隧道工程結(jié)構(gòu)排水防水要求較高，所以需要優(yōu)化混凝土材料配合比，依據(jù)實(shí)際情況增加外加劑，比如減水劑以及引氣劑等，保證基礎(chǔ)材料綜合質(zhì)量。隧道施工戰(zhàn)線長，施工工期緊，給施工組織帶來了很大的難度。隧道洞身穿越斷層破碎帶、交叉垂直節(jié)理、節(jié)理密集帶等不良地質(zhì)帶，地質(zhì)條件復(fù)雜，圍巖巖性差異性較大，圍巖軟硬不均，工序轉(zhuǎn)換頻繁，工藝復(fù)雜。

2 隧道二襯缺陷及病害基本情況及原因分析

2.1 隧道二襯缺陷及病害基本情況

為了保證本次隧道二次襯砌施工質(zhì)量，結(jié)合相關(guān)要求規(guī)定，在施工前需要對其進(jìn)行全面檢測。根據(jù)檢測結(jié)果來看，該隧道項(xiàng)目，在二次襯砌施工中，還存在著多項(xiàng)病害問題，比如密實(shí)程度不足、襯砌裂縫以及鋼架與鋼筋間距設(shè)置沒有達(dá)到要求等多項(xiàng)問題[1]。

2.2 隧道二襯缺陷及病害成因分析

2.2.1 隧道背后空洞及密實(shí)性不足問題

導(dǎo)致隧道二次襯砌出現(xiàn)空洞以及密實(shí)不足的主要原因包括：①在隧道施工過程中，發(fā)現(xiàn)部分地區(qū)出現(xiàn)了超挖現(xiàn)象，超挖導(dǎo)致施工形成的凹坑深度超過規(guī)定范圍，且在施工前期沒有結(jié)合實(shí)際情況對其進(jìn)行處理最終導(dǎo)致支撐面平整度不符合規(guī)定，因?yàn)槭艿椒浪逅沙诙鹊南拗疲瑥亩诙我r砌澆筑完成后，實(shí)際施工質(zhì)量與設(shè)計(jì)規(guī)范存在偏差。②在本次工程檢查中發(fā)現(xiàn)，防水掛板施工過緊，從而導(dǎo)致與前期支護(hù)結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)了較大的孔隙，該孔隙對于二次襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大負(fù)面影響；同時(shí)由于混凝土澆筑施工壓力過高，從而導(dǎo)致防水板在壓力的作用下被破壞。③因?yàn)榛炷琳駬v不夠充分，所以混凝土骨料之間存在氣孔問題，氣孔會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量受到影響，因此在重力的作用下，于拱頂形成孔洞問題[2]。圖2為本次隧道工程中混凝土澆筑出現(xiàn)的孔洞問題現(xiàn)場圖。④由于泵送壓力不足，且混凝土澆筑方法不夠科學(xué)，在本次隧道工程的拱頂位置出現(xiàn)孔洞問題，導(dǎo)致二次襯砌結(jié)構(gòu)受到很大負(fù)面影響。⑤端頭模板拼接不夠緊密，在混凝土澆筑完成后出現(xiàn)漏漿以及跑漿問題。

2.2.2 二次襯砌厚度不足問題

按照檢測結(jié)果來看，存在二次襯砌厚度不符合要求的問題，該問題發(fā)生原因?yàn)椋孩偎淼篱_挖過程中，部分區(qū)域出現(xiàn)欠挖問題。②因?yàn)樗淼赖刭|(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜，沒有充分重視監(jiān)測工作，導(dǎo)致監(jiān)測工作沒有落實(shí)，在施工過程中預(yù)留變形量沒有按照實(shí)際情況進(jìn)行預(yù)留。③由于兩次施工之間的時(shí)間間隔較長，從而導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯的變形問題，襯砌的實(shí)際厚度與設(shè)計(jì)規(guī)范不符。

2.2.3 二次襯砌混凝土裂縫問題

地基不均沉降導(dǎo)致二次襯砌混凝土出現(xiàn)裂縫問題；二次襯砌厚度不足導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫問題；混凝土質(zhì)量、混凝土強(qiáng)度以及養(yǎng)護(hù)施工等不符合規(guī)范要求；二襯施工初期的支護(hù)水平收斂以及拱頂下沉都沒有達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

3 隧道二襯缺陷及病害整治處理及預(yù)防措施分析

3.1 拱部二次襯砌表面剝落整治處理措施

針對拱部二次襯砌表面起皮剝落的部分，在處理過程中，需要采用開鑿、磨平以及刮平等方式，對起皮剝落部分進(jìn)行清除，防止因車輛行駛引起振動導(dǎo)致其脫落，否則會導(dǎo)致行車安全受到很大負(fù)面影響。

3.2 二次襯砌厚度不足、背后空洞以及不密實(shí)整治處理措施

依據(jù)本次工程的二次襯砌病害實(shí)際情況，采用檢測、錨桿、鋼帶以及回填注漿等措施對其進(jìn)行整治處理，在充分考慮到二次襯砌破壞引起的病害問題基礎(chǔ)上，通過減少拆換的方式進(jìn)行整治，具體措施包括：（1）二次襯砌監(jiān)測處理措施。對于二次襯砌存在厚度不足等問題的區(qū)域，需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，且二次襯砌表面沒有裂縫、沒有漏水、沒有空洞以及存在多重病害問題的施工段，通過采用觀測、監(jiān)測以及實(shí)時(shí)治理的方式進(jìn)行處理。（2）回填注漿處理措施。針對二次襯砌有效厚度在設(shè)計(jì)厚度75%以上，或二次襯砌有效厚度在60%-75%之間、連續(xù)長度低于5m的二次襯砌，二次襯砌表面不存在裂紋、沒有漏水，但是二次襯砌背后存在孔洞或不密實(shí)的，應(yīng)用回填注漿措施進(jìn)行整治，注漿采用水泥凈漿或水泥砂漿，注漿管采用直徑為40mm的特殊結(jié)構(gòu)鋼花管，鋼花管頂部距離孔洞頂面不超過20mm，注漿管在孔洞位置2m設(shè)置一個注漿口孔，每段不少于3個注漿孔，注漿壓力設(shè)計(jì)為0.1-0.5MPa，注漿水灰比設(shè)計(jì)為0.5:1-1:1之間，灰砂比設(shè)計(jì)為1:1-1:2之間。（3）錨桿加固處理措施。針對有效厚度在60%-75%之間、連續(xù)長度低于5m的二次襯砌，但是二次襯砌表面存在裂縫，沒有滲漏水、二次襯砌背后沒有空洞等疊加缺陷的，本次工程中采用自動式中空注漿錨桿對二次襯砌背后圍巖進(jìn)行注漿處理，通過注漿能夠有效提高二次襯砌背后圍巖承載能力，從而降低二次襯砌背后圍巖對于二襯的地層壓力；在治理過程中，錨桿長度和布置間距按照圍巖級別和單雙線進(jìn)行確定，單線隧道、二到三級圍巖中，錨桿長度設(shè)計(jì)為2.5m，布置間距設(shè)置為1.5m（環(huán)向）＊1.2m（縱向）；四到五級圍巖中，錨桿長度設(shè)計(jì)為3.5m，布置間距設(shè)計(jì)為1.2m（環(huán)向）＊1.2m（縱向）；雙線隧道二到三級圍巖中，錨桿長度設(shè)計(jì)為3.5m，布置間距設(shè)置為1.5m（環(huán)向）＊1.2m（縱向）；四到五級圍巖中，錨桿長度設(shè)計(jì)為4.5m，布置間距設(shè)計(jì)為1.2m（環(huán)向）＊1.2m（縱向）[3]。（4）錨桿與鋼帶加固處理措施。對于部分厚度不足、連續(xù)長度沒有超過5m的二次襯砌，如果其設(shè)計(jì)要求能夠達(dá)到相關(guān)規(guī)定，且外觀良好、沒有裂縫等病害疊加的二襯段，或二次襯砌表面存在開裂、錯動等病害達(dá)到A1級的，本次工程中采用錨桿與鋼帶結(jié)合的加固處理措施；在處理過程中，鋼帶采用W260鋼帶，鋼帶縱向間距設(shè)計(jì)為1.0m，鋼帶利用錨桿外部露出端部的墊板進(jìn)行加固；錨桿采用自進(jìn)型中空注漿錨桿，布局間距設(shè)計(jì)為1.2m（環(huán)向）＊1.2m（縱向）；錨桿長度依據(jù)單雙線進(jìn)行確定，單線隧道、二到三級圍巖中，錨桿長度設(shè)計(jì)為3.0m、二到三級圍巖中，錨桿長度設(shè)計(jì)為4.0m；雙線隧道二到三級圍巖中，錨桿長度設(shè)計(jì)為4.0m、二到三級圍巖中，錨桿長度設(shè)計(jì)為5.0m；在加固過程中，加固范圍內(nèi)的缺陷部位需要向周圍延伸不低于1m。（5）預(yù)應(yīng)力錨桿與鋼帶加固處理措施。針對有效厚度低于設(shè)計(jì)厚度60%但是不低于10cm、連續(xù)長度低于5m的二次襯砌，同時(shí)二次襯砌混凝土能夠滿足設(shè)計(jì)要求規(guī)范，外表良好、沒有裂縫等病害疊加的二襯施工段，還有二次襯砌表面存在開裂、錯動等病害達(dá)到AA級的，本次工程中采用預(yù)應(yīng)力錨桿與鋼帶結(jié)合的加固處理措施；在具體施工過程中，縱向鋼帶采用W260型鋼材，環(huán)向鋼材應(yīng)用W250平鋼鋼材，鋼帶環(huán)向和縱向距離都設(shè)置為100cm，結(jié)合其他加固方式，確保鋼帶能夠保持穩(wěn)定，從而能夠避免多項(xiàng)問題發(fā)生；在拱頂45°范圍內(nèi)采用自進(jìn)式中空注漿錨桿，其他兩端采用預(yù)應(yīng)力錨桿和自進(jìn)式中空注漿錨桿交錯布置，間距設(shè)計(jì)為1.0m（環(huán)向）＊1.0m（縱向），預(yù)應(yīng)力錨桿施加的預(yù)應(yīng)力為60kN，錨桿的具體長度設(shè)計(jì)，需要依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，不同情況下需要采用不同長度的錨桿；針對雙線隧道的錨桿設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)方案中已經(jīng)表明，錨桿設(shè)計(jì)長度為5～8m；（6）鑿除、植筋以及鋼筋混凝土嵌補(bǔ)、錨桿以及鋼帶加固處理措施。針對有效厚度低于設(shè)計(jì)厚度60%，連續(xù)長度低于5m的二次襯砌，在通過現(xiàn)場檢查后發(fā)現(xiàn)存在開裂以及其他問題的，本次工程采用鑿除、植筋、鋼筋混凝土嵌補(bǔ)、錨桿或鋼帶加固的處理措施；在對混凝土進(jìn)行鑿除時(shí)，缺口形狀需要控制為內(nèi)部寬、外部窄，構(gòu)成倒梯形，切口表面需要較為粗糙，但是結(jié)構(gòu)需要致密，不能存在氣孔以及孔洞問題；之后采用鋼絲刷對其進(jìn)行沖洗和處理，保證壁面整潔；針對孔洞周圍的其他部分，為了防止二次襯砌出現(xiàn)病害問題，采用鋼筋加固措施，鋼筋安裝距離設(shè)計(jì)以及型號，根據(jù)孔洞的實(shí)際情況進(jìn)行確定，在實(shí)際應(yīng)用中具有良好的效果；植筋采用A級錨固劑進(jìn)行加固；在混凝土澆筑前，需要依據(jù)設(shè)計(jì)方案對隧道排水防水系統(tǒng)進(jìn)行檢測，如果防水板出現(xiàn)破損，需要對其進(jìn)行修復(fù)，保證防水板與初期支護(hù)連接緊密；在澆筑過程中，向預(yù)留鉆孔內(nèi)澆筑C35微膨脹混凝土，并對其進(jìn)行充分振搗；澆筑鉆孔封口區(qū)域需要預(yù)埋注漿管，以便于后期對進(jìn)行壓漿[4]。

3.3 二次襯砌缺陷及病害有效預(yù)防措施

為了避免隧道工程二次襯砌出現(xiàn)缺陷問題，在施工作業(yè)時(shí)，需要做好預(yù)防工作，可以采用的預(yù)防措施包括：①因?yàn)楸敬喂こ讨胁糠质┕ざ蔚牡刭|(zhì)情況較差，會導(dǎo)致二次襯砌施工受到很大影響，所以針對該區(qū)域必須采用科學(xué)的解決方法。根據(jù)對地質(zhì)情況的監(jiān)測，需要在管線施工前進(jìn)行超前支護(hù)，并嚴(yán)格控制注漿施工質(zhì)量，盡量縮短開挖距離，并做好爆破保護(hù)工作，防止因爆破使得二次襯砌施工質(zhì)量受到影響；通過科學(xué)的施工技術(shù)應(yīng)用，使得本次二次襯砌工程施工質(zhì)量問題得以良好解決，二次襯砌施工質(zhì)量能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。地質(zhì)較差的作業(yè)段存在多項(xiàng)影響二次襯砌施工質(zhì)量的因素，需要在施工過程中進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對后續(xù)措施進(jìn)行調(diào)整，從而防止發(fā)生病害問題。②監(jiān)測工作對于二次襯砌施工具有重要意義，所以在施工過程中，需要加強(qiáng)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，并積極創(chuàng)新監(jiān)測技術(shù)與監(jiān)測方法，確保二次襯砌施工過程中存在的問題能夠通過監(jiān)測工作及時(shí)發(fā)現(xiàn)，從而能夠提高施工質(zhì)量。監(jiān)測工作需要落實(shí)在二次襯砌施工全過程，以實(shí)際情況為基礎(chǔ)，通過數(shù)據(jù)的形式體現(xiàn)出二次襯砌的質(zhì)量情況，為后續(xù)施工打下牢固基礎(chǔ)。③混凝土澆筑過程控制措施。為了避免二次襯砌出現(xiàn)質(zhì)量問題，則必須做好混凝土澆筑質(zhì)量控制工作，重點(diǎn)加強(qiáng)澆筑過程中的裂縫控制、溫度控制以及孔洞控制，確保二次襯砌成體施工質(zhì)量符合要求?；炷翝仓|(zhì)量控制對于隧道施工而言具有重要意義，是保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵所在，所以必須加強(qiáng)澆筑過程中的施工質(zhì)量控制，結(jié)合隧道項(xiàng)目的具體要求以及現(xiàn)實(shí)情況，在施工期間對其進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整[5]。

4 結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合具體工程案例，對二次襯砌缺陷及病害的形成原因進(jìn)行分析，并提出多項(xiàng)有效的二次襯砌缺陷病害的整治處理措施和預(yù)防措施，希望能夠?qū)ξ覈淼拦こ淌┕て鸬揭欢ǖ慕梃b作用，為我國隧道工程建設(shè)提供支持，從而全面促進(jìn)我國現(xiàn)代化公路工程建設(shè)質(zhì)量提高與強(qiáng)化。