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中，二次襯砌施工是其重要的組成部分，但是根據工程實踐情況來看，在施工技術等因素的影響下，很容易發生孔洞、不密實以及厚度不足等問題，尤其是在拱頂區域，容易發生孔隙等質量問題，孔隙會導致襯砌結構出現一定改變，在這種情況下二次襯砌質量將會受到很大影響，綜合使用性能會嚴重下降。因此，在隧道二次襯砌施工過程中，需要準確掌握容易出現的缺陷問題和病害問題，并對其進行有效處理，從而保障隧道二次襯砌工程質量。

1 工程概況

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

該隧道速度設計為120km/小時，根據相關要求為I級隧道項目，建成后主要用于煤炭資源運輸，但是受到地形及結構的影響，隧道施工內容較為復雜，存在多項施工難點。本次隧道項目的使用年限設計為100年，隧道工后沉降要求達到標準規范；為了保證隧道建設質量，排水需要按照防水、排水等多項方式結合的模式，根據工程地質實際情況確定最佳的排水施工措施。本次隧道工程需要嚴格依據國家規定標準，在隧道使用年限內確保其不會出現質量問題，依據設計方案對施工材料等進行配置，同時對施工技術進行優化，保證施工技術能夠符合實際需求；本次隧道工程結構排水防水要求較高，所以需要優化混凝土材料配合比，依據實際情況增加外加劑，比如減水劑以及引氣劑等，保證基礎材料綜合質量。隧道施工戰線長，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、交叉垂直節理、節理密集帶等不良地質帶，地質條件復雜，圍巖巖性差異性較大，圍巖軟硬不均，工序轉換頻繁，工藝復雜。

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量，結合相關要求規定，在施工前需要對其進行全面檢測。根據檢測結果來看，該隧道項目，在二次襯砌施工中，還存在著多項病害問題，比如密實程度不足、襯砌裂縫以及鋼架與鋼筋間距設置沒有達到要求等多項問題[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性不足問題

導致隧道二次襯砌出現空洞以及密實不足的主要原因包括：①在隧道施工過程中，發現部分地區出現了超挖現象，超挖導致施工形成的凹坑深度超過規定范圍，且在施工前期沒有結合實際情況對其進行處理最終導致支撐面平整度不符合規定，因為受到防水板松弛度的限制，從而在二次襯砌澆筑完成后，實際施工質量與設計規范存在偏差。②在本次工程檢查中發現，防水掛板施工過緊，從而導致與前期支護結構之間出現了較大的孔隙，該孔隙對于二次襯砌結構產生很大負面影響；同時由于混凝土澆筑施工壓力過高，從而導致防水板在壓力的作用下被破壞。③因為混凝土振搗不夠充分，所以混凝土骨料之間存在氣孔問題，氣孔會導致混凝土結構質量受到影響，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的孔洞問題現場圖。④由于泵送壓力不足，且混凝土澆筑方法不夠科學，在本次隧道工程的拱頂位置出現孔洞問題，導致二次襯砌結構受到很大負面影響。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

按照檢測結果來看，存在二次襯砌厚度不符合要求的問題，該問題發生原因為：①隧道開挖過程中，部分區域出現欠挖問題。②因為隧道地質環境較為復雜，沒有充分重視監測工作，導致監測工作沒有落實，在施工過程中預留變形量沒有按照實際情況進行預留。③由于兩次施工之間的時間間隔較長，從而導致襯砌結構出現明顯的變形問題，襯砌的實際厚度與設計規范不符。

2.2.3 二次襯砌混凝土裂縫問題

地基不均沉降導致二次襯砌混凝土出現裂縫問題；二次襯砌厚度不足導致混凝土出現裂縫問題；混凝土質量、混凝土強度以及養護施工等不符合規范要求；二襯施工初期的支護水平收斂以及拱頂下沉都沒有達到穩定狀態。

3 隧道二襯缺陷及病害整治處理及預防措施分析

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，對起皮剝落部分進行清除，防止因車輛行駛引起振動導致其脫落，否則會導致行車安全受到很大負面影響。

3.2 二次襯砌厚度不足、背后空洞以及不密實整治處理措施

依據本次工程的二次襯砌病害實際情況，采用檢測、錨桿、鋼帶以及回填注漿等措施對其進行整治處理，在充分考慮到二次襯砌破壞引起的病害問題基礎上，通過減少拆換的方式進行整治，具體措施包括：（1）二次襯砌監測處理措施。對于二次襯砌存在厚度不足等問題的區域，需要結合實際情況進行調整，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、監測以及實時治理的方式進行處理。（2）回填注漿處理措施。針對二次襯砌有效厚度在設計厚度75%以上，或二次襯砌有效厚度在60%-75%之間、連續長度低于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的，應用回填注漿措施進行整治，注漿采用水泥凈漿或水泥砂漿，注漿管采用直徑為40mm的特殊結構鋼花管，鋼花管頂部距離孔洞頂面不超過20mm，注漿管在孔洞位置2m設置一個注漿口孔，每段不少于3個注漿孔，注漿壓力設計為0.1-0.5MPa，注漿水灰比設計為0.5:1-1:1之間，灰砂比設計為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行確定，單線隧道、二到三級圍巖中，錨桿長度設計為2.5m，布置間距設置為1.5m（環向）＊1.2m（縱向）；四到五級圍巖中，錨桿長度設計為3.5m，布置間距設計為1.2m（環向）＊1.2m（縱向）；雙線隧道二到三級圍巖中，錨桿長度設計為3.5m，布置間距設置為1.5m（環向）＊1.2m（縱向）；四到五級圍巖中，錨桿長度設計為4.5m，布置間距設計為1.2m（環向）＊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、連續長度沒有超過5m的二次襯砌，如果其設計要求能夠達到相關規定，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、錯動等病害達到A1級的，本次工程中采用錨桿與鋼帶結合的加固處理措施；在處理過程中，鋼帶采用W260鋼帶，鋼帶縱向間距設計為1.0m，鋼帶利用錨桿外部露出端部的墊板進行加固；錨桿采用自進型中空注漿錨桿，布局間距設計為1.2m（環向）＊1.2m（縱向）；錨桿長度依據單雙線進行確定，單線隧道、二到三級圍巖中，錨桿長度設計為3.0m、二到三級圍巖中，錨桿長度設計為4.0m；雙線隧道二到三級圍巖中，錨桿長度設計為4.0m、二到三級圍巖中，錨桿長度設計為5.0m；在加固過程中，加固范圍內的缺陷部位需要向周圍延伸不低于1m。（5）預應力錨桿與鋼帶加固處理措施。針對有效厚度低于設計厚度60%但是不低于10cm、連續長度低于5m的二次襯砌，同時二次襯砌混凝土能夠滿足設計要求規范，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、錯動等病害達到AA級的，本次工程中采用預應力錨桿與鋼帶結合的加固處理措施；在具體施工過程中，縱向鋼帶采用W260型鋼材，環向鋼材應用W250平鋼鋼材，鋼帶環向和縱向距離都設置為100cm，結合其他加固方式，確保鋼帶能夠保持穩定，從而能夠避免多項問題發生；在拱頂45°范圍內采用自進式中空注漿錨桿，其他兩端采用預應力錨桿和自進式中空注漿錨桿交錯布置，間距設計為1.0m（環向）＊1.0m（縱向），預應力錨桿施加的預應力為60kN，錨桿的具體長度設計，需要依據實際情況進行調整，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計，在設計方案中已經表明，錨桿設計長度為5～8m；（6）鑿除、植筋以及鋼筋混凝土嵌補、錨桿以及鋼帶加固處理措施。針對有效厚度低于設計厚度60%，連續長度低于5m的二次襯砌，在通過現場檢查后發現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、錨桿或鋼帶加固的處理措施；在對混凝土進行鑿除時，缺口形狀需要控制為內部寬、外部窄，構成倒梯形，切口表面需要較為粗糙，但是結構需要致密，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病害問題，采用鋼筋加固措施，鋼筋安裝距離設計以及型號，根據孔洞的實際情況進行確定，在實際應用中具有良好的效果；植筋采用A級錨固劑進行加固；在混凝土澆筑前，需要依據設計方案對隧道排水防水系統進行檢測，如果防水板出現破損，需要對其進行修復，保證防水板與初期支護連接緊密；在澆筑過程中，向預留鉆孔內澆筑C35微膨脹混凝土，并對其進行充分振搗；澆筑鉆孔封口區域需要預埋注漿管，以便于后期對進行壓漿[4]。

3.3 二次襯砌缺陷及病害有效預防措施

為了避免隧道工程二次襯砌出現缺陷問題，在施工作業時，需要做好預防工作，可以采用的預防措施包括：①因為本次工程中部分施工段的地質情況較差，會導致二次襯砌施工受到很大影響，所以針對該區域必須采用科學的解決方法。根據對地質情況的監測，需要在管線施工前進行超前支護，并嚴格控制注漿施工質量，盡量縮短開挖距離，并做好爆破保護工作，防止因爆破使得二次襯砌施工質量受到影響；通過科學的施工技術應用，使得本次二次襯砌工程施工質量問題得以良好解決，二次襯砌施工質量能夠達到標準要求。地質較差的作業段存在多項影響二次襯砌施工質量的因素，需要在施工過程中進行嚴密監測，根據監測結果對后續措施進行調整，從而防止發生病害問題。②監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，需要加強監測技術的應用，并積極創新監測技術與監測方法，確保二次襯砌施工過程中存在的問題能夠通過監測工作及時發現，從而能夠提高施工質量。監測工作需要落實在二次襯砌施工全過程，以實際情況為基礎，通過數據的形式體現出二次襯砌的質量情況，為后續施工打下牢固基礎。③混凝土澆筑過程控制措施。為了避免二次襯砌出現質量問題，則必須做好混凝土澆筑質量控制工作，重點加強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量符合要求?；炷翝仓|量控制對于隧道施工而言具有重要意義，是保證施工質量的關鍵所在，所以必須加強澆筑過程中的施工質量控制，結合隧道項目的具體要求以及現實情況，在施工期間對其進行優化與調整[5]。

4 結語

綜上所述，本文結合具體工程案例，對二次襯砌缺陷及病害的形成原因進行分析，并提出多項有效的二次襯砌缺陷病害的整治處理措施和預防措施，希望能夠對我國隧道工程施工起到一定的借鑒作用，為我國隧道工程建設提供支持，從而全面促進我國現代化公路工程建設質量提高與強化。