隧道二襯厚度不足的成因及防控對策

余 琛

（中鐵大橋局集團有限公司第六工程分公司，湖北 武漢 430014）

1 工程概況

曲尺灣隧道是典型的分離式隧道，左、右線的起訖里程與隧道長度分別為ZK18+715-ZK25+492、6777m 和YK18+703-YK25+536、6833m，在連接左線中部里程為ZK22+280的位置設置一道斜井，當施工隊伍進入正洞之后便可以向大小里程同時掘進。此隧道的地質條件比較復雜，其中摻雜軟巖大變形、斷層、破碎帶等多種不良地質；隧道的縱坡約-1.3%；中風化頁巖、灰巖、白云巖都是隧道圍巖的主要組成部分，因此具有非常大的施工難度，結合地形和現場環境，最終決定此隧道采用“新奧法”進行復合式襯砌。整個隧道共設置有車行通道9 個、人行通道10 個、緊急停車帶9 個。進口和出口的洞門分別采用端墻式和環框式。

2 隧道二襯厚度不足的成因

2.1 設計因素

首先，因為有些項目為了壓低工程的整體造價，在設計斷面時不會給III 類-V 類圍巖預留出一定的變形量，但是施工又必須在最大程度上滿足建筑限界的要求，若圍巖出現變形，必然會嵌入到二次襯砌限界之中，因此，二次襯砌的厚度只能小于設計值。

其次，在設計時，將防水卷材的要求降低，能有效降低工程的造價。但是，因為防水材料的柔韌性會對其和圍巖的貼合度造成直接影響，因此要避免防水卷材與支護圍巖秘貼，否則二次襯砌的厚度無法滿足設計要求。

2.2 施工因素

2.2.1 人為原因

第一，當施工人員發現圍巖欠挖時沒有采取妥當的措施進行及時處理，造成某些襯砌的厚度不滿足標準和要求。

第二，沒有對初期支護進行及時的跟進，導致圍巖出現較大的變形，嚴重超出了設計初期預留出的變形量，并直接嵌入在二次襯砌的限界內部。除此之外，即便采取了及時的支護，但因為效果和質量不達標、不理想，未及時進行調整和變更，導致圍巖的變形量太大。

第三，對拱頂進行混凝土施工的過程中，出現管道堵塞時，現場施工人員并沒有仔細查看和分析，便認定已泵滿需要的量，停止混凝土的再泵入，從而導致二次襯砌厚度不滿足標準和要求。

第四，通過輸送泵運送拱頂面混凝土的過程中，將一部分空氣密閉于狹小的空間之內，造成混凝土的振搗不到位，無法有效消除其中含有的大量空氣氣囊，導致拱背位置出現空隙，最終讓襯砌的厚度無法達到要求，無法滿足相關標準。

第五，裸露在外的初期支護錨桿過長，且施工單位沒有及時進行切割，從而造成防水板和圍巖無法緊密貼合，所以二次襯砌的厚度不滿足標準和要求。

第六，在安裝防水板時沒有預留出一定量的松散系數，導致部分區域緊繃，同時，混凝土的泵送壓力無法讓初期支護和防水板緊密貼合，從而導致襯砌的厚度不足。

第七，若參與現場施工的管理人員或技術人員對現場施工需要的混凝土量不清楚時，當原料短缺時會造成攪拌站停工的現象。

第八，為了降低成本施工，節省材料，在實際的施工過程中，偷工減料的行為是一定存在的問題，當調整襯砌臺車的標高之后，襯砌厚度也隨之減少。

2.2.2 技術原因

首先，因為施工測量初期放線時出現差錯，放樣軸線偏離或者挖掘斷面的部分點位不確切，從而導致圍巖超挖或欠挖，最終造成襯砌厚度不達標。襯砌臺車就位測量放樣的不準確，會讓臺車偏位或標高錯誤，從而造成陳其厚度不達標。

其次，在施工過程中使用的混凝土配合比和水灰比太大、混合料的坍落程度較大、振搗密實度不夠等原因，都會導致混凝土在自身重力作用下出現下沉。同時，混凝土因熱脹冷縮產生的徐變，會產生一定的空隙，從而導致襯砌的厚度不夠。

3 治理措施

3.1 控制施工質量

施工質量控制達不到預定或理想的效果是導致公路隧道二次襯砌厚度不滿足要求的重要原因，因此，對施工質量進行有效預防和控制就非常有必要。將質量和標準嚴格控制在施工現場，并做到精細化、有針對性地施工管理，從各方面對公路隧道的施工狀況進行全過程的質量控制，只有這樣，才能將隧道襯砌厚度不滿足要求的現狀從源頭上徹底解決。

3.2 加固補強襯砌結構

3.2.1 注漿回填

首先，對于公路隧道施工而言，最常見的就是因拱背空洞或脫空導致襯砌厚度不滿足條件的問題，注漿回填法對這種現狀比較適用。

其次，施工步驟為：明確加固范圍和加固量→鉆孔→注漿管預留→注漿→封堵注漿管口。

最后，注意事項：①施工所使用的水泥砂漿、混凝土都需要具備良好的流動性；②鉆孔預留注漿管時，要保證管口和圍巖之間預留出5-10cm 的空隙；③注漿速度需要按照相關標準和施工要求進行有效控制，不能太快；④要將注漿管借助膨脹螺栓和鋼板固結在已有的襯砌上；⑤注漿完畢后要等到漿液具備自穩能力才能對注漿口進行封堵。

3.2.2 拆除重建

首先，當二次襯砌的實際厚度和規定標準值之間相差太大，且襯砌完全喪失基本功能的情況下，可以考慮使用拆除重建的方法。

其次，施工步驟為：臨時支撐架設→拆除原結構→安裝臨時支護→新襯砌結構施做。

最后，注意事項：①施工開始之前，制定關于臨時支護和臨時支撐的方案，在最大程度上減少隧道塌方或掉塊事故的發生；②拆除全部不符合標準、不合格的襯砌結構，控制其對于合格襯砌的影響；③將連接鋼筋添加在新舊襯砌交界的位置，以確保混凝土的正常銜接。

3.2.3 掛網噴漿

首先，在內輪廓補強的眾多方法中，掛網噴漿法是其中的一種，高分子材料砂漿、STRC、混凝土、GFRC、普通砂漿都是噴漿材料。當二次襯砌的實際厚度與設計值相差不大、混凝土裂縫太多但對于隧道本身的承載能力與穩定不會產生較大的影響時，可以考慮使用掛網噴漿法。

其次，施工步驟為：鑿除已被破壞區域→封閉裂縫→鋼筋網補掛→混凝土或鋼纖維混凝土噴漿→灌注防水砂石→整平。

最后，注意事項：①密切關注噴漿的均勻程度和厚度；②在最大程度上保證外觀的良好；③要盡量保證其和原來的襯砌結構有相似的外觀。

表1 內輪廓補強法施工厚度對比表

3.2.4 局部嵌補

首先，當襯砌厚度不滿足要求是因為圍巖欠挖導致時可以考慮使用局部嵌補的方法。

其次，施工步驟為：鑿除部分襯砌→鑿除欠挖圍巖→處理圍巖錨噴→鋼筋網補強→混凝土澆筑。

最后，注意事項：①原有襯砌的結構整體性和穩定性已經被破壞是此方法的使用前提；②使用局部嵌補的方法進行補救和治理后，并不能完全促進整體結構穩定性的提升，因此，若情況并不特殊且棘手，建議慎用。

3.2.5 套襯砌補強

首先，對于套襯砌補強法而言，其本身就是補強內輪廓的方法，適用于建筑限界富裕、但襯砌結構厚度和設計值之間存在較大差距的情況。

其次，施工步驟為：原有襯砌混凝土鑿毛→錨栓連接→補強鋼筋網鋪設→混凝土澆筑。

最后，注意事項：①盡量保證舊襯砌鑿面在0.6-1cm之內且深度均勻；②要處置好新舊混凝土之間的施工縫隙和錨栓。

4 結語

首先，促進機械化作業程度的有效提升，保證工程的進度和質量。

其次，通常情況下，二次襯砌的厚度相對來說設計比較保守，安全系數和工程造價通常都比較高，在確保安全的同時，需要根據實際情況優化二次襯砌的厚度，從而減少工程的投資。

最后，當條件允許時，針對地質情況較差的地段，可以考慮使用具有良好的整體抗壓和抗拉性能的鋼纖維混凝土作為隧道二次襯砌的用料。