鐵路隧道二襯脫空原因分析及防治研究

陳勝、王軍

（1.中國鐵路南寧局集團有限公司建設部，廣西 南寧 530029；2.中鐵四局集團有限公司第七工程分公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

當前我國鐵路隧道二襯施工中，由于施工設備、工裝、技術及管理水平的差異，導致二次襯砌后方脫空現象頻發，部分隧道還存在著拱頂脫空、襯砌厚度偏薄等問題。二次襯砌后方脫空會引起圍巖支護結構應力變化，特別是在盾構法施工過程中出現失穩現象，會嚴重影響盾構施工及鐵路交通的正常運行。所以，要對隧道二次襯砌后方脫空的原因展開剖析，并提出有針對性的防治對策，這對于強化鐵路隧道二襯建設質量、解決隧道工程中存在的問題、確保通車后的運行安全有著非常重大的意義。

1 鐵路隧道二襯施工質控要點

隨著我國經濟的不斷發展，鐵路隧道建設也隨之迅速壯大。然而，由于國內地質條件復雜、施工水平參差不齊等原因，許多鐵路隧道都存在著二襯脫空現象。為了避免這種情況發生，提出隧道二襯脫空原因分析及防治對策。鐵路隧道二襯施工質控作為決定工程整體質量的主要因素，其要點包括以下六個方面：

其一，施工前的準備工作。在進行隧道二襯施工前，需要做好充分的準備工作。包括清理施工現場、確定施工方案、準備施工材料和設備等，確保施工區域的穩定性和安全性。在施工前應對施工區域進行全面勘察，包括地質條件、地下水位等情況，確保施工方案的合理性和可行性。

其二，施工材料的質量控制。對于鐵路隧道二襯施工，常用的材料有混凝土、鋼筋、防水材料等。在施工過程中，需要對這些材料進行質量控制，包括材料的檢測和試驗，確保其達到相關的標準和要求[1]。

其三，施工工藝的控制。施工過程中，需要按照相關的工藝要求進行施工，包括混凝土澆筑、鋼筋連接、防水處理等。施工工藝應符合相關規范和標準，確保工藝的正確和施工質量的穩定。

其四，施工設備的使用和維護。施工過程中需要使用各種設備和機械，如混凝土攪拌機、起重機等。對于這些設備，相關工作人員需要進行定期的檢查和維護，確保其正常運行和安全可靠。

其五，施工現場的管理。對于隧道二襯施工，施工現場的管理尤為重要。需要對施工現場進行科學組織，確保施工安全和秩序。同時，還需要對施工人員進行培訓，提高其安全意識和技術水平。

其六，施工質量的監督和檢驗。包括對混凝土、鋼筋等施工材料及其施工工藝的檢驗等。在進行隧道二襯施工時，需要按照合理的工藝進行混凝土澆筑、鋼筋安裝等施工。材料的選擇應符合設計要求和標準，并且具有良好的耐久性和承載力，以確保施工質量[2]。

施工過程中，一是需要采取必要的安全措施，以保證施工人員的安全。包括穿戴安全裝備、遵守作業規程等。二是需要嚴格控制施工進度。包括制訂合理的施工計劃、合理調配人力物力等，確保施工按時完成。三是需要做好施工記錄和報告，包括記錄施工過程中的關鍵環節和質量控制情況，并及時向相關部門進行報告和反饋。只有嚴格按照要求進行施工，才能確保隧道二襯的質量和安全性，為鐵路運營提供可靠的保障。

2 鐵路隧道二襯缺陷的成因分析

一是初始投入未到位造成的鐵路隧道二襯脫空。在施工中，為了降低混凝土噴射量，往往采取人工支撐、填充等措施，從而產生了初支孔隙，并最終引起鐵路隧道二襯混凝土背面剝落。這種人為形成的初支孔隙多出現在前期建設的隧道中，隨著現代隧道探測技術的不斷進步，該問題已越來越少。

二是由于不能正確安裝防水面板而造成的漏斗。當巷道初始支護表面平整度較差時，如果錨桿片懸掛的松弛程度不足，會使錨桿片與初始支護接觸不緊密，從而在錨桿片后方產生空洞；如果防水板懸吊過于松散，在二次襯砌過程中，會因為被擠壓而產生折痕，折痕部位會形成間隙，造成二次襯砌脫落。在初期施工過程中，如果防水面板后方的錨固點數量不足，在鐵路隧道二襯混凝土澆筑過程中受到撞擊時，防水面板也會掉落，從而引起鐵路隧道二襯脫空[3]。

三是由于二次襯砌和模架造成的滑落。鐵路隧道二襯臺車基座支承不當，導致鐵路隧道二襯，混凝土在灌漿過程中或灌漿結束后，發生變形和沉降，形成鐵路隧道二襯拱凹陷，鐵路隧道二襯的?？蜻B接不緊密，造成漏漿和漏模，以及混凝土未凝固時由于自身重量而沉降，造成鐵路隧道二襯底板脫落。

四是鐵路隧道二次襯砌施工時出現的脫?，F象。二次襯砌施工過程中，由于臺車布孔開度不統一，造成布孔不均勻、振搗不緊實，不得不在澆筑完后用附加振動器進行振搗，導致混凝土沉降，從而造成拱頂脫落；在下段鐵路隧道二襯施工過程中，因混凝土澆筑段的循環通風口發生阻塞，在鐵路隧道二襯拱部位產生氣泡，導致鐵路隧道二襯后壁出現空腔，二次襯砌施工中，如果混凝土澆筑不及時、和易性不好，或振動不當，都會造成二次襯砌部位脫空[4]。

五是在施工過程中，由于拱頂灌漿管沒有埋入或在施工過程中發生阻塞，造成拱頂回填液的灌漿施工不能正常進行。常規的拱頂灌漿施工是在鐵路隧道二襯混凝土結構滿足要求后進行，但由于灌漿管發生阻塞，從而導致鐵路隧道二襯拱頂出現孔隙。

六是其他因素所致的二次襯砌背面缺孔。鐵路隧道二襯混凝土在硬化過程中，會發生化學反應而收縮變形，如果是利用人工經驗進行判斷，或者鐵路隧道二襯混凝土方量計算出現錯誤等，都可能導致缺陷的產生。

3 鐵路隧道二襯缺陷的防治策略

3.1 注漿處理

注漿處理是一種常用的鐵路隧道二襯缺陷的防治策略。鐵路隧道二襯是指在隧道內壁使用混凝土或鋼板等材料進行加固，以增強隧道的結構穩定性和抗壓能力。然而，由于施工能力、材料質量或使用年限等原因，隧道二襯可能出現裂縫、脫落或滲水等問題，而這些缺陷如果不及時處理，會對隧道的安全運行形成威脅。注漿處理是一種通過注入特定的漿液材料來修復隧道二襯缺陷的方法。該方法主要利用注漿材料的滲透性和充填性能，將漿液注入缺陷處，實現填補裂縫、加固脫落部分、阻止水滲透等目的。常用的注漿材料包括水泥漿、聚氨酯漿、環氧樹脂漿等[5]。

注漿處理的優勢在于能夠針對不同類型的缺陷進行精確修復。對于裂縫缺陷，可以選擇低黏度的注漿材料，利用其滲透性填充裂縫，增強鐵路隧道二襯的整體強度。對于脫落缺陷，可以選擇高填充性注漿材料，將其注入脫落部分，使其重新黏結于隧道壁上。對于滲水缺陷，可以選擇具有防水性能的注漿材料，將其注入滲水路徑，阻止水的進入。在進行注漿處理時，需要進行充分的現場勘測和缺陷評估，確定缺陷的類型、位置和嚴重程度，選擇合適的注漿材料和注漿方式。注漿處理需要專業的施工團隊和設備，以確保操作規范和質量可控。

注漿處理的效果通常較為顯著，能夠有效修復隧道二襯的缺陷，提高隧道的結構穩定性和安全運行能力。注漿處理還具有施工周期短、成本相對較低的優勢，能夠快速恢復隧道的使用功能，減少對鐵路運輸的影響。然而，注漿處理也存在一些限制和注意事項。

一是注漿材料的選擇需要根據隧道二襯的材質、缺陷類型和性質來確定，以確保其與隧道材料和環境相容性良好，減少不必要的化學反應和損害。

二是施工過程需要控制注漿壓力、流量和速度等參數，避免過度注漿導致鐵路隧道二襯破壞或局部應力增大。

三是注漿處理后需要進行嚴密的監測和檢測，以確保處理效果符合預期，并及時采取調整措施?？傮w而言，注漿處理是一種有效的鐵路隧道二襯缺陷修復方法，可以快速、精確地修復各種類型的缺陷，提高隧道的安全性和可靠性。隨著技術的不斷發展和創新，注漿處理在鐵路隧道維護和管理中將發揮越來越重要的作用[6]。

3.2 離縫、脫空處理

離縫和脫空是鐵路隧道二襯常見的缺陷問題，對此需要采取一系列的防治策略來保障隧道的安全和穩定運行。針對離縫問題，可以采取以下措施。

第一，定期進行巡視和檢測，及時發現離縫問題。

第二，加強施工質量控制，確保鐵路隧道二襯的施工質量，減少離縫問題的發生概率。

第三，采用適當的填縫材料進行修補，對離縫較為嚴重的區域進行加固處理，提高鐵路隧道二襯的整體穩定性。

針對脫空問題，可以采取以下防治策略。一是加強隧道施工過程中的質量控制，確保鐵路隧道二襯與地基的緊密貼合，減少脫空問題的出現概率。二是進行定期檢測和維修，發現脫空問題及時修補，防止其擴大。三是采用適當的補充材料填充脫空部位，恢復鐵路隧道二襯的完整性。四是進行加固處理，對脫空嚴重的區域進行補強施工，提高鐵路隧道二襯的抗震和承載能力。除了以上防治策略，還應加強管理和監督，確保施工人員嚴格按照規范操作，杜絕施工過程中的疏忽和錯誤。

同時，加強對隧道使用過程中的監測和維護，及時發現并處理隧道二襯的缺陷問題，避免出現嚴重的安全事故。在脫空帶內，灌漿劑應與原有的襯墊作為一個整體，以避免原有的襯墊落下或孤立地施加壓力。對于二次襯砌拱頂后方出現的空洞，原則上利用施工中預留的灌漿孔進行灌漿處理；對于二次襯砌后拱和側壁出現的空洞，原則上采用打眼注漿的方法進行回填。

還可以考慮引入新的技術手段來防治離縫和脫空問題。一種方法是采用攝像監測技術，通過安裝攝像頭對隧道內部進行實時監測，及時發現離縫和脫空問題并進行修補。另一種方法是采用無損檢測技術，利用超聲波、電磁波等無損檢測方法，對鐵路隧道二襯進行全面檢測，及早發現問題并進行修復。此外，應加強對施工人員的培訓和技術指導，提高其施工技能和質量意識，減少施工過程中的瑕疵和缺陷。同時，加強對材料供應商的監督和管理，并對材料進行質量檢測和驗收，確保其符合相關標準。隧道管理部門還應建立健全隧道維護體系，制訂維護計劃，定期進行隧道維護和檢修工作，及時解決離縫和脫空問題，以保障隧道的長期安全運營。通過定期巡視、加強施工質量管理、采用適當的填縫材料和補充材料、進行加固處理、引入新的技術手段、加強管理和監督以及建立健全維護體系等措施，可以有效防治隧道二襯的離縫和脫空問題，確保隧道的安全和穩定運行。

3.3 施工質控及技術管理

鐵路隧道二襯缺陷的防治策略涉及施工質控及技術管理方面的措施。在施工前應進行詳細的工程勘察和設計，并根據地質情況選擇合適的鐵路隧道二襯結構類型和材料，確保施工方案科學合理。在施工過程中，要嚴格按照施工規范和技術要求進行操作，確保鐵路隧道二襯施工質量和工藝達到設計要求。以下是具體的防治策略：

一是質量控制。建立完善的質量管理體系，要求包含施工質量檢查、質量驗收、質量追蹤等環節，確保鐵路隧道二襯施工質量符合國家標準和規范要求。

二是施工技術管理。采用先進的施工技術和設備，確保施工操作的準確性和穩定性。同時，要加強施工現場的監督和管理，確保施工人員技術合格、操作規范。

三是材料選擇。選擇符合標準的鋼筋混凝土、預應力混凝土等二襯材料。同時，要對材料進行嚴格的檢測和試驗，確保材料的質量達到要求。

四是防水防腐。在鐵路隧道二襯施工中，要加強防水防腐工作，采用合適的防水材料和防腐涂料，確保鐵路隧道二襯的防水防腐性能。

五是定期檢測和維護。在隧道二襯施工完成后，要定期進行檢測和維護，及時發現并修復鐵路隧道二襯的缺陷，防止其進一步惡化。

4 結語

隨著我國鐵路建設的發展，對隧道施工提出更高要求，而對隧道二襯支護結構進行優化設計，提高其安全性和穩定性，是鐵路建設中亟待解決的問題。為了使我國的鐵路交通達到更高的水平，本文對隧道二次襯砌背后脫空、回填不密實等質量問題及其成因展開剖析，進一步明確隧道二次襯砌混凝土施工質量管理的重要性，并對相關防治技術進行了研究，以期尋求改進和完善，這對于提升隧道二次襯砌施工質量、保證鐵路交通安全運行有著十分重要的作用。