铁路隧道二次衬砌背后脱空原因分析及整治技术

杨万杰

（中铁十七局集团第六工程有限公司，福建福州 350000）

0 引言

铁路隧道工程项目的建设质量受到多方面因素影响，后期对隧道工程进行严格质量检测是对隧道工程施工单位的约束，也是对隧道运营安全负责。隧道工程质量检测工作中发现了质量病害就要尽快采取措施进行整治处理，以防病害扩大影响隧道运营安全。二衬结构是隧道中非常重要的支撑及防护结构，二衬背后脱空会导致衬砌结构渗漏及承载能力减弱，对隧道长期运营非常不利，因此我们在隧道工程施工建设中要积极做好二衬背后脱空问题的整治，保证隧道运营中衬砌结构的稳定性。

1 铁路隧道施工中二衬结构背后脱空的主要原因分析

通常来讲，隧道二衬结构发生背后脱空问题的主要部位是拱顶及侧壁拱腰，这些部位发生脱空就会影响衬砌结构的承载能力，在实际工程中发生二衬背后脱空的常见原因如下：

1.1 光面爆破效果不佳

因为隧道施工中光面爆破效果不佳，导致隧道施工推进中局部出现了较深的坑洞，进而使得初期支护喷射混凝土结构的整体平整度不达标，在进行防水板挂设施工时出现了空腔，在进行二衬浇筑后就会在其背后出现空洞。

1.2 防水板挂设不科学

由于在衬砌结构施工中防水板绷得太紧导致与初支基面结构未紧贴在一起，浇筑混凝土时无法让混凝土流到空腔当中而导致衬砌结构背后出现脱空，但是如果防水板挂设得太松就会导致混凝土泵送浇筑时将防水板挤压出褶皱，这些褶皱也会造成衬砌结构空隙的出现。

1.3 拱部混凝土材料不足

端头模板封堵得不足就会导致混凝土材料发生泄漏，这样就会导致拱部混凝土材料填充不足，从而导致空洞的出现。

1.4 施工所用材料质量不高

在衬砌混凝土浇筑施工中所用材料质量不达标，配合比不科学，就会导致混凝土坍落度、收缩性不符合隧道施工需求，导致混凝土结构发生收缩徐变，进而在衬砌结构背后发生空腔问题，这是当前隧道施工中发生二衬背后脱空的主要原因。

1.5 混凝土浇筑技术操作不科学

在混凝土衬砌结构施工中，拱部混凝土冲顶时浇筑压力不足或者浇筑采用了不科学的方式就会导致拱部浇筑不到位，从而导致空洞问题的出现。振捣不够密实也会导致混凝土浇筑衬砌结构时出现气孔和空腔，或者在凝固过程中上部混凝土材料下沉，形成拱顶部位衬砌背后空洞。

1.6 混凝土浇筑之后拆管及脱模时机掌握不力

由于在混凝土浇筑之后需要根据实际凝固情况进行拆管和脱模安排，如果为了保证进度而提前拆管就会造成没有凝固好的混凝土材料掉落，而如果脱模时机不好也会导致一些混凝土结构载荷过量问题，从而导致衬砌结构开裂及衬砌脱空病害。

1.7 衬砌台车底座支撑不足

在隧道施工中通常衬砌台车都是在轨道上行走的，行驶过程中需要使用工字钢支撑，但是部分隧道施工中工字钢发生丢失或者变形未更换就会导致台车下沉，台车就位后作用于轨道上的支腿或者模板支撑牛腿未支撑牢固也会导致台车下沉，衬砌顶部结构施工就无法保证质量，发生空腔等病害问题。

1.8 未严格落实带模注浆工艺

现隧道施工推行二次衬砌带模注浆工艺，衬砌浇筑完成后12h 之内直接通过拱顶预埋注浆孔进行带压注浆，主要消除拱顶及拱腰由于冲顶不足而产生的空洞。但在施工过程中由于制度推行不到位，不进行带模注浆或者流于形式注浆压力不足，造成二衬背后脱空的病害。

2 铁路隧道二次衬砌背后脱空整治技术具体应用

2.1 工程概述

新建浦城至梅州铁路建宁至冠豸山段某隧道二次衬砌背后脱空问题，采用了如下整治措施：

2.2 具体整治施工技术

针对部分衬砌拱墙背后脱空问题，先检查衬砌厚度是否满足设计要求，如衬砌厚度不满足设计要求，应进行欠厚严重程度判定，一般可采用M50 水泥砂浆注浆处理，但严重影响衬砌稳定的如衬砌欠厚超过20cm则需要返工整改。

（1）凿除、切割缺陷范围以内的二次衬砌。凿除混凝土时，缺口应内宽外窄，形成倒梯形。切口表面应粗糙，但结构应致密，不得留有松散、气泡、裂隙等结构，然后采用钢丝刷清理后用水冲洗，并在施工期间保持壁面洁净。凿毛标准为凹凸差不小于6mm 的粗糙面。

（2）若存在局部欠挖，初期支护侵入二次衬砌轮廓线内，则对欠挖部分采用人工凿除进行扩挖至设计外轮廓线，按原设计重新施作初期支护。

（3）严格按照设计要求做好隧道的防排水系统，对损坏的防水板进行重新修复、焊接，确保防水板与初期支护密贴。

（4）当二次衬砌为素混凝土时，在凿除的衬砌四周中部植入φ20 钢筋，环、纵向间距20cm，植入深度50cm。当二次衬砌为钢筋混凝土时，利用混凝土衬砌钢筋，如有缺失需植筋恢复。

（5）打设自进式中空注浆锚杆，锚杆长度5m，环、纵向间距60cm。每根锚杆在二次衬砌内、处侧外包两道遇水膨胀橡胶止水条。

（6）沿新旧混凝土结合部，刷涂水泥基渗透结晶型防水涂料，以增强新旧混凝土粘结力。

（7）按照设计要求重新施作凿除范围的二次衬砌（灌注高一等级细石混凝土并预留不少于2 根注浆孔）。二衬完成后检查衬砌厚度强度达到设计要求后，对衬砌背后空洞进行注浆回填密实，注浆要求同原设计，确保二衬与围岩密贴。

（8）对新施作的二次衬砌表面进行打磨，在新混凝土表面并向既有混凝土四周延伸lm 范围内刮涂水泥基渗透结晶型防水涂料二遍，涂抹厚度不应小于2.0mm。

3 提高二衬背后脱空整治效果的措施

3.1 提高二衬病害原因分析的科学性

虽然二衬背后脱空问题发生的原因较为多样，但其主要表现就是衬砌欠厚、衬砌防水结构褶皱及衬砌材料集中等，针对这些问题进行综合分析后，根据隧道施工的具体需求进行整治方案的选取是确保整治效果的重要措施。而在之后的隧道施工中要根据前期衬砌质检问题的分析成果科学安排施工，为隧道施工整体质量优化提供助推力。

3.2 优化二衬施工及整治技术团队的综合能力

衬砌结构的重要性是毋庸置疑的，隧道施工重要安排技术过硬的施工团队进行二衬施工操作，并要在整治技术施工中选用技能水平达标且质控意识较强的技术人员进行一线操作，这样才能够保证二衬结构的承载能力。

4 结束语

总之，在我国隧道工程施工中为了保证衬砌结构总体承载能力，必须对其进行严格检测，如果二衬结构背后出现脱空问题就要采取措施对其进行整治处理，本文以某铁路隧道工程二衬背后脱空的整治措施为例探讨了提升二衬结构稳定性与支撑安全性的技术措施，为同仁实际隧道施工提供了一些参考。在隧道病害整治及处理工作中，要积极提升方案设计及一线施工人员的综合能力，保证病害处理措施具有针对性，且技术操作严谨、稳定，为隧道项目后期长期运营提供安全保障。