隧道二次衬砌背后脱空的防治

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1、隧道二次衬砌背后脱空的防治张立兴，杨文平（屮交一航局笫四工程有限公司兰渝铁路项目部）摘要：随着隧道在线路屮占的比巫增犬，其在施工过程屮的质量问题也愈发明显。文章介绍了隧道衬砌背后脱空治理的必要性及检测方法，进行了成因分析和对脱空的处理，并结合工程实践经验从施工和施工管理角度提出了防治的具体措施，对现场施工减小二衬脱空具有指导意义。关键词：铁路隧道；二衬脱空；成因；防治措施1引言近年来西部铁路建设突飞猛进，隧道施工进入了高速发展阶段。截止2010年，已通车运营铁路隧道达8900余座，总长度约6000公里，在建

2、的铁路隧道2500余座，长度约5000公里⑴。随着铁路隧道的总延长不断增加，我国隧道已经进入高维修时期，在铁路隧道施工中存在的质量问题也逐步显露出来。其中二次衬砌背后脱空导致衬砌产生裂缝，给后期运营带来安全隐患，已成为较为严重的质量通病。2隧道二衬背后脱空治理必要性围岩、初支和衬砌Z间依次较紧密接触是地下结构区别于地面结构的主要特征。对于新奥法施工、复合式衬砌的隧道，初支与围岩共同变形、共同承载，在II、III坚固地层中，二次衬砌约承受30%围岩松散荷载，主要作为安全储备。但在IV、V软弱围岩中，二次衬砌不

3、再是一种单纯的安全储备，而是受力结构的一个主要组成部分，它承受着50%~70%围岩松散荷载及较大的后期围岩变形压力⑵。隧道开挖完成后，围岩本身应力的释放是一个缓慢的过程，在圉岩的收敛结束后、初支变形完全稳定之后才开始施做二衬⑶，形成抗荷环来保证隧道的安全。但是目前的隧道施工现状，由于进度要求，初期支护往往只是起到一个临时的封闭作用，仅仅是保证连续向前开挖施工过程安全的作用。当围岩变形过大或初期支护变形不收敛，又难以及时补强时，需提前施做二衬来保证安全⑵。但二衬混凝土在浇筑过程中常常受到多种因素的影响，在初支

4、与衬砌之间形成空隙，改变了两者之间本应较紧密接触的受力状态，对结构承载力产生影响，从而减弱了其支护强度。由于二衬承载着较大的围岩松散压力，隧道衬砌背后是否存在脱空将直接影响隧道的安全性能。若有脱空存在，则使围岩-初支体系施加于衬砌的荷载不连续，而出现变形增大或裂纹（裂缝）破坏。只是rtr于结构的设计承载能力余量和初支的过度承载，延迟和减缓了危害发生的时间和程度，鉴于此隧道二衬背后脱空防治就显得尤其重要。3隧道二衬背后脱空检测隧道属于地下隐蔽工程，一旦建成存在的问题将很难发现和处理，故在每施工完一段里程后，对

5、隧道衬砌质量进行检测很有必，及时发现施工工艺缺陷，通过调整参数进行处理，最大限度的保证质量。对于衬砌背后脱空，检查的方法有钻孔检查法和无损检测法。钻孔检查法：采用混凝土取芯钻机进行钻孔检查，如图1。属于传统的检验方法，特点是效率低,偶然性大，代表性差,而且破坏了衬砌的整体性。图1二衬钻芯取样无损检测法：地质雷达法，如图2。特点是连续、高效、无损，具有分辨率高、图像直观、对场地条件要求低等优点。与传统方法相比，该方法可快速准确地找出隧道衬砌质量隐患，冇效地解决传统方法对衬砌的破坏问题，具有显著的社会效益和经济

6、效益，在施工过程中得到普遍应用。地质雷达（GroundPenetratingRadar）是利用高频电磁波在岩体传播中遇到地质界面产生反射的特性，探测异常地质体的一种方法。隧道二次衬砌的常见结构为30〜45cm厚的素混凝土体,中心频率为1000MHz天线地质雷达GPR的可探测深度为0〜50cm。二次衬砌的脱空，在图像上表现为雷达波的多次高频反射，三振相明显，两组信号吋程差较大⑷，见图3。图2隧道无损检测图3地质雷达扫描图像4隧道二衬背后脱空成因分析隧道二衬背后脱空主要集中在拱顶和侧壁拱腰等部位。从二衬背后脱空

7、部位分析，总结得出大致有以下儿个原因：（1）光面爆破效果不好，造成隧道局部存在较深的凹坑，初支喷轮平整度达不到规范要求，防水板挂设后形成一个空腔，因防水板松弛度所限，在混凝土浇筑后形成空洞。（2）防水板（含土工布）挂设未预留足够的松散系数，如果防水板（含土工布）绷得太紧，则不能紧贴初支基面，使泵送的混凝土不能穿过防水板流动到背后的空隙内而形成脱空。如果防水板（含土工布）挂设太松，在混凝土浇筑过程中会因受挤压形成褶皱，在褶皱之间留下空隙。（3）端头模板封堵不密实，浇筑完成后在等强度过程屮从接缝里漏浆、跑浆，使

8、拱部混凝土下落，形成空洞。（4）施工时对原材料质量控制不严，砂粒过细，施工配合比水灰比偏大、混合料坍落度过大，浇筑后混凝土收缩徐变，形成空洞。或隧道处于较陡纵坡上（20%。），浇筑后混凝土收缩徐变，在上坡端出现脱空。（5）混凝土在浇筑过程中振捣不密实，内部存在气孔、空洞等，上部混凝土浇筑完成后在口重作用下下沉，在拱部造成空洞。（6）拱部混凝土浇筑时，由于泵送压力或浇筑方式，致使拱顶位置浇筑不到位留下空洞。（7）拆