隧道二次衬砌厚度不足及脱空原因分析与整治措施

林朋飞，张智超，李振东

（中建二局基础设施建设投资有限公司，北京101100）

1 工程概述

东北地区某新建客运专线项目，全线范围内有十几座中短隧道。通过地质雷达法及打击声法对隧道二次衬砌进行检测，隧道不同程度地出现了衬砌厚度不足和背部空鼓现象。为解决该类问题，保证车辆运行安全，业主和项目部在认真分析的基础上制订了合理可靠的整治措施，较好地解决了这一问题。

2 衬砌厚度不足及脱空的原因

通过分析，衬砌厚度不足及脱空的原因包括：

1）施工管理过程中，施工单位存在偷工减料，未按照验收程序进行工序验收；

2）测量定位放线出现差错，使衬砌模板台车不能准确就位；

3）围岩变形较大段落，隧道开挖时未预留支撑沉落量，支撑可能沉落；

4）二次衬砌施工未根据监控量测结果，在围岩和初期支护变形基本稳定后进行施工；

5）二次衬砌背后防水板未固定牢固，在衬砌混凝土浇筑过程中，使防水板脱落，进入衬砌内部；

6）二次衬砌混凝土浇筑振捣过程中，衬砌背后石块滑落侵入衬砌内。

3 整治措施

通过地质雷达法及打击声法，确定隧道二次衬砌厚度不足及背后空鼓处理范围，对不满足要求的衬砌混凝土进行凿除，凿除深度至设计衬砌厚度。对凿除部位植筋及挂钢筋网片，铺设防水板，采用聚合物胶结混凝土进行灌注，凿除区域下部埋设的透水盲管，对存在的岩体水进行引流至隧道排水沟内。

4 施工方法

4.1 施工流程

测量放线→病害混凝土凿除→埋设透水盲管→防水板铺设→植筋、挂网→安装模板→灌注聚合物胶结混凝土→拆除模板。

4.2 测量放线

通过地质雷达法及打击声法确定二次衬砌病害范围，对病害范围用记号笔进行标记并弹线，凿除宽度比病害位置每侧宽出20cm，用以防水板的焊接。

4.3 病害混凝土凿除

采用风镐对已标记出的混凝土病害范围进行凿除（见图1），凿除深度不小于设计衬砌厚度，之后用钢钎采用小锤敲击，剔除松动的混凝土块，并用高压风枪将混凝土残渣吹洗干净。

图1 病害混凝土凿除示意图

4.4 埋设透水盲管

位于边墙位置的病害混凝土，防水板后面下部埋设φ50mm 透水盲管，并引至衬砌混凝土表面，盲管采用透水土工布包裹，便于衬砌背面山体水及雨水排出，减小水压力，水流引至隧道两侧排水沟。位于拱腰及拱顶位置二衬处理位置不埋设透水盲管，水流由隧道环向、纵横向排水渠道排出。边墙位置透水盲管埋设如图2 所示。

图2 钢筋及透水盲管布置示意图

4.5 防水板铺设

凿除区域新铺设的1.5mm 厚EVA 防水板与凿出的防水板需进行有效连接。

防水板采用双缝热熔自动焊接机焊接。焊接完后的卷材表面留有空气道，用以检测焊接质量。

单条焊缝的有效焊缝宽度不小于15mm。焊接前应先除尽防水板表面的灰尘再进行焊接。防水板搭接宽度必须大于15cm。防水板焊接如图3 所示。

图3 防水板焊接示意图

垂直穿过防水板的HRB400 φ20mm 植入岩层钢筋需加设φ60mm 防腐钢垫片及φ60mm 橡胶垫圈，并使其与铺设的防水板密贴。植入钢筋与防水板连接如图4 所示。

图4 植入钢筋与防水板连接示意图

4.6 植筋及挂网

垂直混凝土面植入钢筋采用HRB400 φ20mm 钢筋，间距20cm，钢筋植入岩体不小于50cm；竖向钢筋采用HRB400 φ14mm 钢筋，间距20cm，植入混凝土层不小于10cm，并与植入钢筋绑扎牢固；水平钢筋采用HRB400 φ8mm 钢筋，间距15cm，并与竖向钢筋绑扎牢固。每个植入点上下打孔穿入，中间用绑扎方式处理。钢筋布置如图2 所示。

钢筋采用涂刷3 层环氧树脂的方法防锈防腐。植筋采用A 级锚固胶进行锚固，质量符合GB 50367—2013《混凝土结构加固设计规范》[1]的规定。

4.7 灌注聚合物胶结混凝土

采用聚合物胶结混凝土对隧道衬砌进行灌注，将乳液、集料及助剂现场进行拌和，其凝结速度快，强度高，收缩小。

模板采用15mm 胶合板，（模板大小根据现场凿除面积而定）采用φ16mm 长40cm 膨胀螺栓固定，植入20cm，间距30cm。灌注过程用橡胶锤敲击模板，保证其密实性。凿除面积较大时，模板厚度及固定方式需通过安全稳定验算，保证其稳固性。

5 结语

二次衬砌处理结束后，对处理部位进行了标记，通过地质雷达监测，隧道衬砌厚度满足设计要求，通过1 年的现场观察，处理部位亦无渗水情况出现，保证了隧道结构质量及列车的运营安全。

本案例中对隧道二次衬砌厚度不足及空鼓进行整治的施工方法操作可行，整治后质量有保证，对同类工程有借鉴意义。同时，也提醒相关从业者，在以后的隧道施工中要加强过程质量管控，避免投入运营后费时费力的缺陷整治工作。