隧道二襯背后空洞的成因及其處理措施

凌 杰

(廣西路橋工程集團有限公司道橋分公司，廣西 南寧 530011)

0 引言

我國的交通運輸系統是社會經濟發展的重要支柱，其質量的好壞對我國經濟發展及人們出行安全都具有重要意義。隧道背后存在脫空現象，襯砌起不到最初的效果，無法對圍巖及初支起到保護作用，會造成隧道整體性能的不穩定，造成安全事故。因此對其進行空洞防治至關重要，本文結合具體的工程實例，對隧道二襯背后空洞產生的原因進行分析，介紹相應的防治措施，以期提高隧道工程施工質量，消除安全隱患，創造安全穩定的隧道運行環境。

1 隧道二襯概述

隧道二次襯砌是對隧道初期支護及圍巖的重要保護措施，主要是通過混凝土襯砌施工與初期支護形成一個整體的復合式襯砌效果，初期支護完成以后，應在其表面進行混凝土澆筑，提升隧道內襯砌支護效果，并對隧道的外觀、基礎設施等有很好的輔助作用。目前在我國隧道項目施工的過程中，初期支護往往只是作為一項施工輔助措施，主要起到封閉的作用，沒有發揮其應有的支護作用。鑒于以上情況，進行二次襯砌是非常有必要的，不僅可以起到保護作用，還可以對圍巖加以有效防護。

2 隧道二襯背后空洞成因分析

2.1 防水板問題

(1)在防水板初期支護的過程中往往會由于各種原因造成防水板表面平整度差、局部凹陷，導致距離防水板凹陷較近的部位出現空腔現象，進而在混凝土澆筑完成之后產生空腔現象。(2)防水板的掛設不規范同樣會導致隧道頂拱脫空現象的產生。如防水板的掛設過于松弛，就會在進行二襯混凝土的澆筑中受到擠壓造成褶皺的現象。如果防水板掛設過緊，初期的支護面又存在問題就會致使防水板受到很大的壓力，從而導致防水板的質量出現問題。

2.2 混凝土問題

(1)由于各種因素的影響，混凝土施工沒有達到標準要求，對于振搗時間及密實程度都不能很好地把控，混凝土存在氣泡或者孔洞，在澆筑完成后混凝土出現下沉，造成拱頂出現空洞的現象。(2)在進行拱部混凝土澆筑中，沒有掌握好混凝土泵送的壓力值或者混凝土澆筑方法不規范，澆筑質量不合格，沒有達到拱部澆筑的要求，導致產生空洞現象。(3)模板安裝不夠緊密，沒有將混凝土的作用發揮到最大，澆筑過程中由于模板存在縫隙出現漏漿等現象，在混凝土部分流失的狀態下與拱頂形成空洞。(4)混凝土輸送管拆除過早。在混凝土澆筑完成以后，沒有達到穩定的要求之前，要根據施工的具體操作步驟進行輸送管的拆除，如果混凝土還沒有達到強度的要求，就會導致混凝土的塌落，造成脫空的問題出現。(5)在進行二次襯砌的時候，在襯砌臺車底座沒有采取有效的防護措施，出現不穩定的狀況，在現場的施工過程中，臺車通常情況下會使用方木作為支墊，從而起到穩定的作用。如果施工的環境比較潮濕，極易引起方木出現腐爛的現象，在進行混凝土的澆筑過程中會產生很大的壓力，從而引起臺車的下沉和混凝土的變形。

3 隧道二襯背后空洞的防治措施

3.1 規范防水板掛設位置

防水板掛設是造成隧道二襯背后空洞的原因之一。防水板的掛設需要做好充分的前期準備檢查工作。(1)應對初期支護噴射的質量進行檢測，在滿足混凝土質量條件的情況下方可進行施工。(2)對于在施工過程中存在凹凸不平或者欠挖的現象，應該做好噴射找平及鑿除處理，確保表面平整。對于表面外露的鋼筋或者錨桿等進行切除處理，并且做好水泥砂漿抹平工作。(3)防水板掛設完成以后，要根據具體的施工標準對防水板進行檢查，用手托起查看是否與初期支護表面貼合緊密，確保沒有過大的余量問題，使用的防水板的長度要符合規定的要求。對于防水板的掛設需要使用焊接技術的，必須確保定點數量和間距都應該滿足設計要求，確保拱部防水板掛設穩定，避免在混凝土澆筑中發生掉落形成拱部空洞。(4)為保證防水板的掛設符合要求，就必須保證其掛設位置的準確性，具體計算方法如式(1)所示：

Z=2rsin(β/2)=2rsin(180L/2r)

(1)

Z——掛設位置；

L——A、B間弧長；

r——半徑。

3.2 加強混凝土澆筑的過程控制

混凝土澆筑是二次襯砌施工過程中的重要工序：(1)在拱部混凝土施工前，要確保混凝土配合比符合施工要求，可以適當采用膨脹混凝土以提高澆筑質量。(2)混凝土澆筑過程中應進行相應的振搗工作，確保振搗無氣泡出現，最大限度地避免在拱部形成空氣夾層。(3)拱部混凝土澆筑過程中應按施工標準進行混凝土澆筑，保證泵管的長度深入接近拱頂的部位。拱部混凝土澆筑過程中應該注意留置觀察孔，以方便技術人員或者質檢人員隨時了解澆筑情況。拱部端頭板安裝時必須要確保其緊密程度，必要時可采取符合標準的粘接材料進行粘接，從而避免漏漿現象的產生。(4)應加強混凝土澆筑工作的過程監督力度，在混凝土澆筑的過程中必須設專人進行監督管理，混凝土澆筑完成后在達到一定強度條件下，方可拆除輸送管，及時關閉窗口，降低混凝土掉落的可能性。

3.3 襯砌臺車支墊穩固，并定期檢修

除上述措施外，襯砌臺車支墊穩定性也起著至關重要的作用。(1)要做好臺車附近的文明施工，禁止無關人員進入施工現場，避免支墊方木受到積水等問題的長期浸泡。(2)現場管理人員應該及時對臺車穩定性進行檢查，避免混凝土澆筑后對臺車造成壓力產生下降。襯砌臺車在使用中應當做好日常維護和檢查工作，保證施工作業的順利進行。

4 脫空的處理

針對脫空現象的產生應采取有效措施進行處理，提高整體施工效果。二襯混凝土施工前，在拱頂部位與防水板緊貼位置應做好縱向注漿管的布置工作，每隔5～8 m分別布置豎向注漿口。對于注漿管的材料選擇可以采用φ50 mm聚乙烯管，同時做好注漿切口處理。混凝土施工完成一定的工作量后，可以利用現代化的無損檢測設備對已經施工完成的混凝土進行背后空洞檢測，如果沒有問題可繼續施工；如果存在問題則需要進行注漿處理。注漿過程中可以單純地采取水泥漿或者砂漿進行填充，注漿水泥砂漿所采用的水泥漿應盡量選擇早強水泥。嚴格按照檢測結果的要求進行水灰比的配合，可在水泥中摻入速凝劑或者其它添加劑，提升水泥漿質量及縮短其凝結時間。注漿應在完全滿足二襯強度的條件下進行，根據現場的實際情況及實驗結果確定注漿壓力的選擇。

5 工程實例

5.1 工程概況

河池一號隧道處于黔中高原向廣西盆地過渡地帶，地貌以丘陵為主，局部為峰叢洼地，埋深最大為252 m，隧道區大部分地段基巖出露，小部分地段被第四系殘坡積物覆蓋。進出口無斷裂、滑坡、崩塌等不良地質，洞口邊坡工程地質條件較好，邊坡基本穩定。隧道進口有偏壓現象，橫向坡度約11°～54°，右側洞壁偏薄。隧道出口處在雨季均為澇積水，施工中須注意防排水施工措施。主要穿越的圍巖級別為Ⅴ級、Ⅳ級、Ⅲ級圍巖，其中Ⅴ級圍巖310 m，占14%，Ⅳ級圍巖691 m，占32%，Ⅲ級圍巖1 195 m，占54%。河池一號隧道為分離式隧道，單洞長2 196 m，左行線起止樁號為ZK58+905～ZK60+013，長1 108 m，右行線起止樁號為K58+940～K60+028，長1 088 m，其中ZK58+910～ZK58+927為半明半暗段施工。

5.2 二次襯砌施工準備及施工方法

5.2.1 二次襯砌施工準備

(1)施工所用原材質量及其儲存運輸方式應符合規定；

(2)地下水引、排工作，基礎部位殘土及積水清理干凈；

(3)防水層或噴涂層表面粉塵應清除并進行灑水濕潤；

(4)施工所用工器具必須經過檢查，并進行試運轉。

5.2.2 二次襯砌施工方法

本工程隧道二次襯砌混凝土采用C25S8防水混凝土，除Ⅴ級圍巖淺埋段采用鋼筋混凝土外，其余Ⅳ、Ⅲ級圍巖地段為素混凝土。隧道二襯應在圍巖及初期支護變形基本穩定后進行施工。為保證仰拱在施工過程中不影響正常交通運輸，二次襯砌的施工應按照“先仰拱、后拱墻，先施做仰拱、仰拱回填，然后液壓整體模板臺車襯砌”的順序進行施工。在本項目的Ⅴ級圍巖地段。二次襯砌與掌子面的工作距離應控制在50～60 m，Ⅳ級圍巖區域應在90～100 m，Ⅲ級圍巖區域≤150 m。在二次襯砌施工過程中應采用全斷面液壓整體模板臺車進行混凝土澆筑。澆筑所用混凝土應采用集中拌合混凝土，罐車運輸，混凝土輸送泵入模，插入式搗固器配合附著式搗固器搗固。緊急停車帶地段采用自制的可調式模板臺架、大塊模板襯砌。行車、行人通道襯砌采用模板臺架，組合鋼模板襯砌。

5.2.3 二次襯砌施工質量保證措施及處理效果

(1)為保證鋼筋工程的施工質量，在鋼筋綁扎的過程中應采用移動式多功能作業平臺進行，減少對已綁扎鋼筋的踩踏。鋼筋加工應在集中的加工棚進行加工，鋼筋綁扎時對防水板進行防護，以免其被劃破。

(2)模板臺車的配備應根據施工段進行設置，保證每個洞口各配備一臺，模板臺車一般長度為10.5 m，為了配合模板臺車順利進入工作位置，邊墻電纜槽底板以下部分人工立模先行澆注，并預埋臺車固定螺栓。

(3)為保證混凝土澆筑過程中的連續性及材料質量，應在洞口周圍最佳輸送距離位置進行設置，混凝土罐車運輸到澆注地點后輸送泵送入模板，分層澆注搗固密實，一次澆注長度不得>10.0 m。混凝土強度達到5.0 MPa以上時方能拆模，脫模后混凝土表面采用灑水養護不得少于14 d。

(4)襯砌施工縫設橡膠止水帶，施工時止水帶的位置應確保準確，用特制夾具固定或采用專業粘接劑進行粘接，以防混凝土澆注過程中對橡膠止水帶接縫位置造成破壞。

(5)通過對防水板、混凝土及鋼筋施工過程進行控制首先能夠保證防水板表面的平整度及位置的正確性，使其最大程度地發揮防水作用；其次，通過對混凝土施工原材料質量及施工質量的控制能夠保證混凝土的施工質量滿足工程施工要求；最后，加強對鋼筋的施工質量控制可以保證襯砌范圍內鋼筋受力符合規范要求，并可以使其最大程度地與混凝土緊密結合，增大其受壓及抗拉強度。

6 結語

綜上所述，隧道施工是一項極其復雜的過程，由于其受到的影響因素影響較多，極易產生質量問題。二襯背后空洞就是比較常見的一種現象，襯砌背后空洞會導致隧道整體穩定性降低，在達到某種特定條件時甚至會發生混凝土掉落等問題，給車輛的通行和人們的生命安全造成威脅。所以在二襯混凝土施工完成后，應對其進行質量檢測，從而確保二襯質量能夠滿足隧道整體質量要求，為隧道安全運行奠定良好基礎。