浅谈隧道二衬厚度不足产生原因和预防措施

方元煌

摘 要：随着我国经济的快速发展，建设的发展空间也会更加广阔。工程涉及到的主体有路基、桥梁、隧道。而隧道作为山区铁路的常见组成部分，隧道衬砌混凝土施作质量的好坏直接影响到后期的铁路运营安全和寿命。

关键词：隧道工程；二衬；厚度；预防措施

引言

在铁总2018年1月1日正式实施的铁路建设项目质量安全红线管理规定中，工程实体方面的第一条规定就是隧道衬砌厚度和混凝土强度不足问题。在隧道工程施工中，衬砌混凝土质量控制是关键工序之一，对其质量控制要求较高，本人多年从事隧道工程的监理工作总结了一些经验，本文将从多个方面阐述针对如何防止隧道衬砌施工质量控制中引起二衬厚度不足的原因，提出一些看法和意见，希望能为国内隧道衬砌施工质量控制提供一些借鉴和参考的价值。

一、二衬基面侵限造成二次衬砌厚度不足的原因和预防措施。

二衬基面是指初期支护混凝土喷射后形成的表面。对于III、II级隧道没有钢架的初期支护，即在围岩基面上素喷混凝土面，如果出现基面侵限未经处理就马上施作二衬必然会造成二衬厚度不足。首先谈谈造成二衬基面侵限的原因，有以下几个方面：

1.测量放线误差或操作不当引起侵限；

2.开挖爆破过程效果控制不好造成欠挖引起侵限；

3.浅埋段没有根据实际沉降变形数据进行分析造成预留变形量不足引起侵限；

4.施工工序衔接不紧密，作业进度较慢，仰拱未及时成环导致初支累积变形侵限；

5.由于施工工艺不到位喷射混凝土表面凹凸不平，并又经过多次补喷控制不好引起侵限。

基于以上原因，为了防止二衬基面侵限造成二衬混凝土厚度不足，我认为应该采取以下措施。（1）测量人员、开挖爆破人员及支护人员要经过专业技术培训，做好技术交底。认真做好开挖前测量放线，准确控制隧道平面坐标、高程及断面。随时调整爆破各种参数，争取最佳光面爆破，改进各种施工工艺来避免欠挖；（2）在开挖爆破后立钢架前要采用断面扫描仪进行轮廓断面扫描，发现欠挖立即处理。这样可以减少因欠挖造成二衬基面侵限；（3）根据施工进度情况及时调整工序，做到初支及仰拱尽快闭环，加强围岩及初支的测量频率、数据分析及对隧道施工间的质量检验和评定工作，确保隧道工程质量以及施工安全。

二、衬砌背后空洞造成二衬厚度不足的原因和预防措施

根据铁路隧道设计规范要求，隧道衬砌与围岩必须紧密贴合。而在实际施工过程中，衬砌与围岩之间常常存在空隙，或者是两者之间填补不够密实，造成留有夹缝。这两种情况都被称之为“背后空洞”。在隧道施工过程中，由于施工设备、施工技术水平、施工工艺等原因，很难确保隧道衬砌背后回填完全密实。衬砌背后容易存在空洞或回填不密的情况。如果一旦出现二衬背后空洞，那么就很容易造成二衬混凝土厚度不足。以下几个方面都是容易引起衬砌背后空洞的原因：

1、初期支护面不平顺引起防水板与初支面间的空洞。

初期支护表面不平顺存在有较大的凹凸，在后期衬砌施工過程中难免就会产生空洞和厚度不足。更重要的是产生空洞和厚度不足的位置往往不固定，有时在顶部，有时也有可能在边墙。如果隧道二衬产生了空洞或厚度不足，就会改变混凝土的受力条件。在局部会出现积水和应力集中，使得后期运营存在极大的安全隐患。

那么为了防止防水板与初支面间的空洞，应该采取什么措施呢？首先，应该对初期支护面不平顺的位置补喷混凝土。很多单位都知道为了初支面不平顺要及时补喷，但是如果在补喷过程没有注意控制，或者工人的技术存在问题把凹凸的部位都一起补喷了，这样施作就造成了凸的部位反复补喷，更容易造成侵限。这也是上述二衬基面侵限的一个原因。到底初支面该如何控制才能确保与防水板密贴且不易造成空洞？根据现场验收经验来看，采用1米的靠尺进行量测，凹凸物之间的深长比（D/L）不应大于1/20，D是两凹凸之间凹入的深度，L是两凹凸之间距离，L不大于1米。采用这样验收后，还应在二衬施工前对初期支护面采取断面扫描，发现初期支护侵入二衬部位要及时进行凿除。这样能大大解决防水板与初支面空洞和初支面侵限问题，该做法可以大大减少二衬混凝土厚度不足的问题。

2、二衬混凝土模注缺陷引起空洞。

隧道的二衬施工是采用隧道衬砌台车进行。二衬浇筑混凝土的顺序是自下而上，两侧通过工作窗口和最后冲顶口布料，由于衬砌台车和已开挖围岩形成的是一个封闭空间，整个二衬混凝土浇筑过程中内部空间是否饱满难以直接观察，尤其是在采用个别窗口布料和冲顶的时候会形成了空洞。二衬混凝土浇筑砼供应不及时、和易性不好、振捣不到位也是造成局部背后空洞的一个原因。另外，隧道开挖往往要比设计值断面要大，有的技术员由于经验不足，现场使用混凝土的量按照设计值进行，从而造成二衬浇筑没到顶，形成顶部空洞。

为了防止二衬混凝土背后的空洞，应该采取以下措施：（1）加强现场的管理，确保混凝土出厂及到场合格。（2）要严格落实逐窗分仓分层浇注工艺，振捣到位。振捣要分插入式振捣器结合附着式振捣器相结合方式振捣，还要通过工艺性试验得出控制附着式振捣器开启的时间，保证混凝土不离析并密实。（3）要做好混凝土养生，减少因养生不到位引起的混凝土本身收缩、徐变较大而造成的空隙。

三、防排水施作不当引起二衬厚度不足的原因和预防措施

隧道防水遵循“以排为主，截、排、堵相结合”的施工方针，整个防排水系统少不了防水板和止水带。如果防水板和止水带铺设不当，会形成新的病害源。常见有以下两种情况，（1）隧道纵、环向施工缝部位施作背贴式橡胶止水带和中埋式钢边止水带。当背贴式止水带与防水板粘接不牢固，在混凝土浇筑时，混凝土跑到背贴止水带与防水板之间，止水带受挤压变形切割混凝土产生的厚度不足；当中埋式止水带固定不牢，在浇筑混凝土时受到挤压变形褶皱或跑位易形成板缝空洞或切割混凝土。（2）防水板铺设松紧度不合适造成混凝土厚度不足。当防水板铺设过紧，阻挡混凝土与初支面密贴也有可能受混凝土自重原因会使防水板焊点脱落或开裂，脱落或开裂的防水板就会切割混凝土而造成厚度不足；当防水板铺设过于松驰，又容易产生防水板褶皱造成混凝土厚度不足。

为了防止出现上述这些问题，除了做好防水板和止水带施工质量控制外，还应从施工的工艺，方法和设备入手。首先，想要防止止水带切割混凝土问题，就要做好背贴式止水带与防水板粘连度，采用胶水粘接牢固；中埋式止水带施工时，上下要设置“V”卡具，并且中埋式止水带端头部位要用角钢做成一个夹具，夹具夹住中埋止水带，然后再用一个拉力器拉住角钢，确保中埋止水带拉紧和顺直。其次，防水板固定点间距要按拱部小于50cm、拱腰小于100cm进行布设，更要注意防水板固定点焊接要牢固。对于铺设松紧度的控制，要按防水板长度与隧道轮廓长度比等于10：8的要求布置。对于防水板搭接宽度、焊缝，要严格按照防水板施工要求施作到位。防水板施作完成后，再采用断面扫描仪扫描，通过扫描的数据来判断是否侵限。

四、采用带模注浆解决二次衬砌厚度不足问题

传统注浆是在二衬混凝土达到一定强度时进行拆模后再单独进行注浆，这种工序称作‘脱模注浆。而‘带模注浆是在二衬浇筑混凝土后混凝土初凝前进行注浆。由于传统的脱模注浆是在脱模后并且混凝土达到100%设计强度后进行注浆，注浆过程会受到注浆压力的限制，压力不能超过0.2MPa，否则会影响二衬的质量；本人根据现场经验，推荐采用带模注浆的方式。带模注浆是在混凝土初凝之前进行注浆，不会出现压力过大对已凝结混凝土造成的破坏。注浆压力可以不必限制在0.2MPa之下。注浆压力限制的放宽，带来的是注浆效果的改善。带模注浆可对拱顶浮渣进行及时包裹，而且能在一定程度上修复衬砌施工冷缝缺陷，补强补厚。而且由于带模注浆是初凝以前注浆完成，注浆泵退出后不会在混凝土中留下孔洞，注浆材料和已灌浇筑的混凝土可以有效结合混成一体。带模注浆可以让混凝土结构表面无空洞，内部无异物，结构无缺陷。另：注浆材料的选取，推荐采用“微膨脹水泥砂浆”，防止本身收缩、徐变再次产生空隙而造成二次衬砌厚度不足。

结语

隧道二衬厚度不足问题是十分普遍的，并且对隧道危害较大。造成厚度不足的原因多种多样，在施工过程中通过基面靠尺检测和多次断面扫描、防排水合理铺设、混凝土模注过程、带模注浆、采用合适的注浆料等多方面的措施来加以控制。在一定程度上能避免隧道衬砌厚度不足问题，以达到“内实外美”的目的。

参考文献

[1]王修伟.浅谈隧道二次衬砌施工质量控制措施[J].科技视界。2014（01）：355+361.

[2]陈春.浅析隧道二衬空洞的成因及防治加固.福建建材，2015

（作者单位：上海先行建设监理有限公司）