隧道二次襯砌厚度不足及脫空原因分析與整治措施

林朋飛，張智超，李振東

（中建二局基礎設施建設投資有限公司，北京101100）

1 工程概述

東北地區(qū)某新建客運專線項目，全線范圍內(nèi)有十幾座中短隧道。通過地質(zhì)雷達法及打擊聲法對隧道二次襯砌進行檢測，隧道不同程度地出現(xiàn)了襯砌厚度不足和背部空鼓現(xiàn)象。為解決該類問題，保證車輛運行安全，業(yè)主和項目部在認真分析的基礎上制訂了合理可靠的整治措施，較好地解決了這一問題。

2 襯砌厚度不足及脫空的原因

通過分析，襯砌厚度不足及脫空的原因包括：

1）施工管理過程中，施工單位存在偷工減料，未按照驗收程序進行工序驗收；

2）測量定位放線出現(xiàn)差錯，使襯砌模板臺車不能準確就位；

3）圍巖變形較大段落，隧道開挖時未預留支撐沉落量，支撐可能沉落；

4）二次襯砌施工未根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果，在圍巖和初期支護變形基本穩(wěn)定后進行施工；

5）二次襯砌背后防水板未固定牢固，在襯砌混凝土澆筑過程中，使防水板脫落，進入襯砌內(nèi)部；

6）二次襯砌混凝土澆筑振搗過程中，襯砌背后石塊滑落侵入襯砌內(nèi)。

3 整治措施

通過地質(zhì)雷達法及打擊聲法，確定隧道二次襯砌厚度不足及背后空鼓處理范圍，對不滿足要求的襯砌混凝土進行鑿除，鑿除深度至設計襯砌厚度。對鑿除部位植筋及掛鋼筋網(wǎng)片，鋪設防水板，采用聚合物膠結(jié)混凝土進行灌注，鑿除區(qū)域下部埋設的透水盲管，對存在的巖體水進行引流至隧道排水溝內(nèi)。

4 施工方法

4.1 施工流程

測量放線→病害混凝土鑿除→埋設透水盲管→防水板鋪設→植筋、掛網(wǎng)→安裝模板→灌注聚合物膠結(jié)混凝土→拆除模板。

4.2 測量放線

通過地質(zhì)雷達法及打擊聲法確定二次襯砌病害范圍，對病害范圍用記號筆進行標記并彈線，鑿除寬度比病害位置每側(cè)寬出20cm，用以防水板的焊接。

4.3 病害混凝土鑿除

采用風鎬對已標記出的混凝土病害范圍進行鑿除（見圖1），鑿除深度不小于設計襯砌厚度，之后用鋼釬采用小錘敲擊，剔除松動的混凝土塊，并用高壓風槍將混凝土殘渣吹洗干凈。

圖1 病害混凝土鑿除示意圖

4.4 埋設透水盲管

位于邊墻位置的病害混凝土，防水板后面下部埋設φ50mm 透水盲管，并引至襯砌混凝土表面，盲管采用透水土工布包裹，便于襯砌背面山體水及雨水排出，減小水壓力，水流引至隧道兩側(cè)排水溝。位于拱腰及拱頂位置二襯處理位置不埋設透水盲管，水流由隧道環(huán)向、縱橫向排水渠道排出。邊墻位置透水盲管埋設如圖2 所示。

圖2 鋼筋及透水盲管布置示意圖

4.5 防水板鋪設

鑿除區(qū)域新鋪設的1.5mm 厚EVA 防水板與鑿出的防水板需進行有效連接。

防水板采用雙縫熱熔自動焊接機焊接。焊接完后的卷材表面留有空氣道，用以檢測焊接質(zhì)量。

單條焊縫的有效焊縫寬度不小于15mm。焊接前應先除盡防水板表面的灰塵再進行焊接。防水板搭接寬度必須大于15cm。防水板焊接如圖3 所示。

圖3 防水板焊接示意圖

垂直穿過防水板的HRB400 φ20mm 植入巖層鋼筋需加設φ60mm 防腐鋼墊片及φ60mm 橡膠墊圈，并使其與鋪設的防水板密貼。植入鋼筋與防水板連接如圖4 所示。

圖4 植入鋼筋與防水板連接示意圖

4.6 植筋及掛網(wǎng)

垂直混凝土面植入鋼筋采用HRB400 φ20mm 鋼筋，間距20cm，鋼筋植入巖體不小于50cm；豎向鋼筋采用HRB400 φ14mm 鋼筋，間距20cm，植入混凝土層不小于10cm，并與植入鋼筋綁扎牢固；水平鋼筋采用HRB400 φ8mm 鋼筋，間距15cm，并與豎向鋼筋綁扎牢固。每個植入點上下打孔穿入，中間用綁扎方式處理。鋼筋布置如圖2 所示。

鋼筋采用涂刷3 層環(huán)氧樹脂的方法防銹防腐。植筋采用A 級錨固膠進行錨固，質(zhì)量符合GB 50367—2013《混凝土結(jié)構(gòu)加固設計規(guī)范》[1]的規(guī)定。

4.7 灌注聚合物膠結(jié)混凝土

采用聚合物膠結(jié)混凝土對隧道襯砌進行灌注，將乳液、集料及助劑現(xiàn)場進行拌和，其凝結(jié)速度快，強度高，收縮小。

模板采用15mm 膠合板，（模板大小根據(jù)現(xiàn)場鑿除面積而定）采用φ16mm 長40cm 膨脹螺栓固定，植入20cm，間距30cm。灌注過程用橡膠錘敲擊模板，保證其密實性。鑿除面積較大時，模板厚度及固定方式需通過安全穩(wěn)定驗算，保證其穩(wěn)固性。

5 結(jié)語

二次襯砌處理結(jié)束后，對處理部位進行了標記，通過地質(zhì)雷達監(jiān)測，隧道襯砌厚度滿足設計要求，通過1 年的現(xiàn)場觀察，處理部位亦無滲水情況出現(xiàn)，保證了隧道結(jié)構(gòu)質(zhì)量及列車的運營安全。

本案例中對隧道二次襯砌厚度不足及空鼓進行整治的施工方法操作可行，整治后質(zhì)量有保證，對同類工程有借鑒意義。同時，也提醒相關從業(yè)者，在以后的隧道施工中要加強過程質(zhì)量管控，避免投入運營后費時費力的缺陷整治工作。