謝云揚(yáng)

（中鐵十五局集團(tuán)第三工程有限公司 四川成都 610000）

1 引言

隧道施工中二次襯砌混凝土的澆筑經(jīng)常受到技術(shù)因素、施工工藝、環(huán)境因素和其他一些人為因素的影響，使二次襯砌局部存在空洞、不密實(shí)等現(xiàn)象，尤其是在拱腰、拱頂部位更易形成脫空，從而改變二襯的整體受力結(jié)構(gòu)，減弱二襯的支護(hù)強(qiáng)度，進(jìn)而直接影響隧道的安全性能和使用壽命。由于此等情況的存在，將使二次襯砌無(wú)法在圍巖和初期支護(hù)受力變形的時(shí)候起到主動(dòng)抵抗變形的作用，只能在變形發(fā)展到一定程度后被動(dòng)支撐承受，而給隧道造成巨大的安全隱患［1］。故分析研究隧道二次襯砌實(shí)體質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生的原因，進(jìn)而總結(jié)出科學(xué)有效的預(yù)防措施，具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程應(yīng)用價(jià)值［2］。

2 工程概況

巴羅二號(hào)隧道全長(zhǎng)5 817m，是玉磨鐵路眾多隧道之一。該隧道地處滇西南，圍巖條件差，圍巖強(qiáng)度主要為Ⅳ、Ⅴ級(jí)，圍巖種類(lèi)多為泥巖、炭質(zhì)泥巖和炭質(zhì)頁(yè)巖，巖體整體性差比較破碎、基巖裂隙水較發(fā)育，且存在滑坡、順層偏壓、有害氣體等不良地質(zhì)條件。

現(xiàn)以巴羅二號(hào)隧道出口工區(qū)二次襯砌施工為例，對(duì)隧道實(shí)體質(zhì)量問(wèn)題成因進(jìn)行分析，并探討施工預(yù)防措施。

3 隧道二襯實(shí)體檢測(cè)情況

根據(jù)鐵路總公司《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)鐵路隧道工程質(zhì)量檢測(cè)工作的通知》（鐵總建設(shè)函［2014］637號(hào)）要求，建設(shè)指揮部組織第三方檢測(cè)單位對(duì)部分已施工隧道進(jìn)行了實(shí)體質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示，各隧道均不同程度地存在二次襯砌厚度不足、二襯脫空、二襯背后脫空、二襯不密實(shí)等現(xiàn)象。

4 原因分析

4.1 產(chǎn)生二襯厚度不足的主要原因

（1）在隧道開(kāi)挖過(guò)程中存在局部欠挖現(xiàn)象，二次襯砌施工前的初支斷面的量測(cè)掃描不能完全反映初支噴射混凝土面是否侵限，造成二襯澆筑后局部厚度不滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）初期支護(hù)施工后，二次襯砌施工不及時(shí)，與初支施工的間隔時(shí)間較長(zhǎng)，期間圍巖和初期支護(hù)受力變形較大，致使初支局部侵限，此情況下澆筑二襯砼從而導(dǎo)致二次襯砌局部厚度不能滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）二襯混凝土澆筑完成后，拱頂回填注漿不到位，對(duì)拱頂存在的空隙未能填充飽滿，導(dǎo)致拱部混凝土厚度不足。

4.2 產(chǎn)生二襯脫空、二襯背后脫空、二襯不密實(shí)的主要原因

（1）隧道開(kāi)挖作業(yè)存在超挖現(xiàn)象，且在巖面形成較深的凹坑，在初期支護(hù)施工時(shí)沒(méi)有將凹坑進(jìn)行處理，導(dǎo)致噴射混凝土后初支面不平順，在土工布、防水板鋪設(shè)后形成空腔，又因?yàn)榉浪邃佋O(shè)松弛度有限，使二襯混凝土澆筑后形成空洞。

（2）防水板鋪設(shè)施工中不能夠掌握防水板合適的張弛度。防水板的鋪設(shè)過(guò)于松弛、預(yù)留的富裕量大時(shí)，在二襯混凝土澆筑過(guò)程中防水板會(huì)因?yàn)槭艿交炷恋臄D壓而形成褶皺，在褶皺與褶皺之間留下空隙［3］；防水板的鋪設(shè)未考慮合適的預(yù)留量而掛設(shè)過(guò)緊時(shí)，由于防水板的限制二襯混凝土不能澆筑飽滿，在防水板與初支面之間留下空隙形成脫空。

（3）二襯混凝土在澆筑時(shí)，由于“三逐兩孔兩振”工藝落實(shí)不到位，導(dǎo)致澆筑的混凝土有不密實(shí)現(xiàn)象，更有甚者混凝土的內(nèi)部會(huì)存在氣孔、空洞等，在自重作用下拱部混凝土下沉形成拱頂脫空［4］。

（4）二襯拱部混凝土澆筑時(shí)，由于施工人員經(jīng)驗(yàn)不足、澆筑方式欠妥、混凝土和易性欠佳、泵送壓力不足等問(wèn)題，不能將拱頂混凝土澆筑飽滿，使二襯拱部出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。

（5）二襯混凝土澆筑時(shí)襯砌臺(tái)車(chē)自由端端頭模板封閉不密實(shí)，二襯混凝土澆筑后的凝固過(guò)程中出現(xiàn)跑漿、漏漿現(xiàn)象，使二襯混凝土施工縫處脫空、拱部脫空現(xiàn)象發(fā)生［5］。

（6）混凝土的和易性差，在二襯澆筑過(guò)程中出現(xiàn)離析現(xiàn)象，加之振搗作業(yè)不到位，使?jié)仓蟮幕炷脸霈F(xiàn)不密實(shí)的情況。

（7）二襯澆筑完成后，在混凝土尚未形成足夠的自穩(wěn)能力時(shí)拆除泵送管，拱部混凝土有部分隨泵送管掉落，使二襯拱部形成漏斗狀脫空。

5 防治措施

5.1 嚴(yán)格控制超欠挖

（1）加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工人員對(duì)爆破方案的執(zhí)行力度。要求測(cè)量人員使用全站儀對(duì)周邊眼進(jìn)行測(cè)量放樣，減少人工操作誤差，提高爆破效果。

（2）優(yōu)化爆破方案，施工中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圍巖實(shí)際情況對(duì)周邊眼開(kāi)眼的位置稍作調(diào)整：對(duì)比已開(kāi)挖段爆破效果硬巖可布在原周邊眼輪廓線稍外5～10 cm，軟巖可將周邊眼向內(nèi)調(diào)整5～10 cm［6］，改善超欠挖狀態(tài)。

5.2 提高噴射混凝土施工質(zhì)量

（1）噴射混凝土作業(yè)時(shí)嚴(yán)格按照要求埋設(shè)鋼筋頭并以此控制噴射混凝土的厚度，通過(guò)適當(dāng)加密埋設(shè)的鋼筋頭數(shù)量，來(lái)改善初支面的噴射平整度。

（2）噴射混凝土施工間歇，安排施工人員人工處理噴砼面，確保噴射混凝土面平順。

（3）因地質(zhì)原因產(chǎn)生超挖的一次噴射混凝土不能保證噴射混凝土面平整的，安排下一循環(huán)噴射混凝土施工時(shí)進(jìn)行補(bǔ)噴平整。

5.3 規(guī)范土工布、防水板鋪設(shè)

（1）二襯防排水施工前先把噴射砼表面外露的錨桿頭和鋼筋露頭齊根切除，再使用水泥砂漿進(jìn)行抹平處理；將初支面斷面掃描工作納入工序管理，防排水施工前進(jìn)行斷面掃描，根據(jù)掃描成果安排施工人員對(duì)侵限噴射混凝土進(jìn)行鑿除；另外對(duì)初期支護(hù)噴射混凝土表面凹坑深寬比大于1／10的用水泥砂漿填平，確保初支面平順。

（2）土工布要與噴射混凝土表面密貼鋪設(shè)，確保平順，沒(méi)有褶皺和隆起現(xiàn)象。

（3）防水板的焊接固定要合理掌握松弛程度，使防水板鋪設(shè)后與基面起伏一致、平順自然?，F(xiàn)場(chǎng)施工中發(fā)現(xiàn)，使用超聲波焊機(jī)進(jìn)行防水板施工時(shí)，由于人員、設(shè)備問(wèn)題會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)焊穿防水板現(xiàn)象，影響隧道防水板施工質(zhì)量，經(jīng)項(xiàng)目部考察分析后，更換使用磁焊槍進(jìn)行防水板焊接，使防水板焊接速度明顯提升、焊接質(zhì)量顯著改善并避免了焊穿防水板的現(xiàn)象（見(jiàn)圖1）?，F(xiàn)已將磁焊槍焊接工藝全標(biāo)段范圍內(nèi)推廣使用。

圖1 磁焊槍焊接施工及焊接效果

5.4 加強(qiáng)混凝土澆筑過(guò)程的控制

（1）二次襯砌混凝土在拌和站集中拌和，生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)膮f(xié)調(diào)工作由現(xiàn)場(chǎng)管理人員和拌和站調(diào)度配合完成。優(yōu)秀的調(diào)度工作能保證混凝土及時(shí)入模，減少和避免混凝土供應(yīng)不及時(shí)或者滯留現(xiàn)場(chǎng)過(guò)久對(duì)砼澆筑產(chǎn)生不良影響。

（2）二襯混凝土的振搗工作要嚴(yán)格按照“三逐兩孔兩振”工藝中“兩振”的要求使用附著式振搗器振搗和插入式振搗器振搗相結(jié)合的方式進(jìn)行。振搗要合理有效，避免重復(fù)振搗和過(guò)振。一塊區(qū)域振搗完畢后，需要改變插入式振搗器在混凝土中的水平位置時(shí)，要將振搗器保持震動(dòng)豎向緩慢提出不能直接在混凝土中水平拖動(dòng)振搗器，也不能持插入式振搗器驅(qū)趕混凝土進(jìn)行澆筑振搗［7］。附著式振搗器使用時(shí)應(yīng)該設(shè)獨(dú)立的控制開(kāi)關(guān)，單獨(dú)開(kāi)啟，單次振搗的振搗時(shí)間還應(yīng)控制在10～15 s。

（3）二襯砼澆筑過(guò)程要嚴(yán)格執(zhí)行“三逐兩孔兩振”施工工藝。二襯混凝土的澆筑應(yīng)該按從下往上順序逐窗入模，在澆筑拱部混凝土?xí)r還要確保使用2～3孔入料。二襯襯砌臺(tái)車(chē)的前進(jìn)方向拱頂模板封閉時(shí)必須預(yù)留觀察窗口，方便施工人員通過(guò)檢查窗口隨時(shí)掌握拱頂混凝土的澆筑情況［8］，使二襯拱部混凝土的澆筑達(dá)到飽滿效果。

（4）二次襯砌砼澆筑后的拆管，要等澆筑的混凝土有一定的自穩(wěn)能力后進(jìn)行，避免混凝土掉落造成拱頂脫空。

5.5 其他注意事項(xiàng)

（1）初期支護(hù)鋼架安裝過(guò)程中要嚴(yán)格檢查鋼架縱向連接鋼筋的焊接是否牢靠；鋼架與鋼架單元間、鋼架與錨桿、鋼架與鎖腳錨管等焊接是否牢固，務(wù)必確保初支噴射混凝土施工后結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定可靠。

（2）二次襯砌土工布、防水板鋪設(shè)施工前要先檢查初期支護(hù)，避免初支背后空洞或噴砼不密實(shí)的情況，若發(fā)現(xiàn)初支有空洞或不密實(shí)的情況立即安排注漿，復(fù)檢合格后方能進(jìn)行防排水施工。

（3）二襯鋼筋安裝施工時(shí)，采用簡(jiǎn)易卡具對(duì)二襯鋼筋進(jìn)行定位，并按要求預(yù)留鋼筋保護(hù)層厚度。

（4）二襯模板臺(tái)車(chē)就位后還要對(duì)臺(tái)車(chē)各節(jié)點(diǎn)的連接情況進(jìn)行檢查，確保連接牢靠無(wú)錯(cuò)動(dòng)移位現(xiàn)象，還要對(duì)模板進(jìn)行觀察，檢查模板是否扭曲或者翹曲變形，若有必須對(duì)模板進(jìn)行校正并重新定位臺(tái)車(chē)以保證二襯凈空［9］。

（5）使用附著式振搗器進(jìn)行振搗作業(yè)時(shí)，操作必須遵循短時(shí)間、多次數(shù)的原則，防止二襯模板臺(tái)車(chē)因?yàn)檎饎?dòng)而產(chǎn)生移位或彈性變形，影響混凝土澆筑效果。

（6）二襯混凝土澆筑完成后，隧道的拱腰和拱頂部位會(huì)不同程度地存在脫空和不密實(shí)現(xiàn)象，作為脫空和不密實(shí)情況的補(bǔ)救措施，必須進(jìn)行回填注漿，并納入工序管理［10］。現(xiàn)場(chǎng)管理人員全過(guò)程旁站注漿作業(yè)，確保拱頂回填注漿的效果。

（7）二襯砼澆筑完成后，安排施工人員對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)［11］，防止水分損失過(guò)快，在混凝土表面出現(xiàn)片狀或粉狀脫落及干縮裂紋。

（8）二次襯砌施作的時(shí)機(jī)要把控到位，重視監(jiān)控量測(cè)工作，以量測(cè)成果指導(dǎo)施工，確保在圍巖真正趨于穩(wěn)定的情況下澆筑二襯混凝土。隧道一般采用新奧法施工，但實(shí)際施工過(guò)程中往往忽視施工量測(cè)工作，并未真正地按新奧法的要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)的施工管理，在圍巖是否收斂穩(wěn)定的確認(rèn)上，一般通過(guò)人眼觀察、經(jīng)驗(yàn)判斷來(lái)代替實(shí)際量測(cè)，不能做到以量測(cè)資料指導(dǎo)施工確定正確的施工時(shí)機(jī)［12］。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)加強(qiáng)施工工藝控制和強(qiáng)化過(guò)程管理，巴羅二號(hào)隧道出口工區(qū)施工完成的二襯混凝土實(shí)體質(zhì)量全面改觀，經(jīng)第三方實(shí)體檢測(cè)，無(wú)一處二襯厚度不足，僅3處二次襯砌背后輕微脫空，現(xiàn)已進(jìn)行注漿填充處理，并自檢合格。由此得出：在隧道施工過(guò)程中通過(guò)嚴(yán)格控制超欠挖，提高噴射混凝土的施工質(zhì)量，規(guī)范土工布、防水板的鋪設(shè)，加強(qiáng)二襯砼澆筑過(guò)程的控制等措施可預(yù)防大多數(shù)二襯砼實(shí)體質(zhì)量問(wèn)題的產(chǎn)生，對(duì)二次襯砌實(shí)體質(zhì)量的提升起積極作用。