劉雪娟

（中鐵上海工程局集團第一工程有限公司，安徽 蕪湖241000）

1 引言

隧道襯砌必須有足夠的強度、耐久性和一定的抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性。實際施工中，襯砌質量缺陷時有發(fā)生，勢必對襯砌結構功能的實現(xiàn)產(chǎn)生不良影響。本文結合在建鐵路隧道項目，介紹了隧道襯砌常見的缺陷類型，分析了導致襯砌常見缺陷的原因，提出了預防隧道襯砌缺陷發(fā)生的措施。

2 缺陷類型

隧道襯砌常見的質量缺陷有空洞、脫空、不密實等。（1）空洞：依據(jù)《鐵路運營隧道襯砌安全等級評定暫行規(guī)定》（鐵運函〔2014〕174 號），襯砌背后未回填深度及直徑大于10cm，即屬于有空洞。（2）脫空：襯砌背后未回填深度及直徑小于10cm（不含），多沿隧道縱向呈帶狀分布。（3）不密實：襯砌背后全部用填料回填，但填料內空隙較大。

3 檢測方法

3.1 地質雷達法

地質雷達法是利用介質對電磁波的反射特性，對介質內部的構造和缺陷（或其他不均勻體）進行探測，適用于檢測襯砌厚度、襯砌背后的回填密實度和襯砌內部鋼架、鋼筋等分布。

3.2 工業(yè)內窺鏡驗證

對地質雷達法檢測到缺陷的部位，采用工業(yè)內窺鏡進行驗證，鉆取直徑25mm，厚度約為二次襯砌厚度的通道，清除通道內的雜物，然后將探頭推進到通道內，探頭上安裝有攝像頭，可在儀器上觀察通道內的情況，從而對缺陷處進行直觀驗證。

4 工程現(xiàn)狀及原因分析

4.1 工程現(xiàn)狀

對承建的5 座隧道進行調查分析，結果顯示，因襯砌脫空、空洞、不密實導致的缺陷發(fā)生率為6.5%～8.5%，缺陷平均發(fā)生率為7.8%，如表1 所示。

表1 隧道缺陷率統(tǒng)計表

4.2 原因分析

導致隧道襯砌缺陷的原因主要有以下幾個方面。

隧道圍巖光面爆破效果差，造成隧道開挖輪廓凹凸不平，噴射混凝土施工時未完全充填不平整處。TB 10753—2018《高速鐵路隧道工程施工質量驗收標準》規(guī)定，噴射混凝土表面平整度應符合兩突出物之間的深長比≤1/20 的規(guī)定。如果2 次測量間距過大，測量頻次不足，則不能獲得縱向方向相鄰1m 之間的斷面數(shù)據(jù)，因此，不能及時發(fā)現(xiàn)初期支護不平整處。若遺漏的不平整處沒有及時補噴整治，很可能導致二次襯砌形成脫空或空洞。

防水板鋪設過緊，二次襯砌混凝土被防水板阻斷而不能完全充填凹陷位置，導致防水板與初期支護面不密貼，形成脫空或空洞。防水板鋪設過松，施工時會形成褶皺，在二次襯砌與防水板之間形成脫空。防水板的固定間距不合理也可能導致脫空或空洞發(fā)生，尤其在拱部，如果固定位置過大，泵送混凝土壓力不足時，致使防水板與初期支護之間形成脫空或空洞。

二次襯砌混凝土和易性差，砂漿石子分離，流動性差，加之混凝土施工時，布料不、振搗方法不當，因模板臺車開窗不合理，導致漏振、過振等，使局部砂、石集中，導致襯砌缺陷發(fā)生。

澆筑拱頂時，隨著拱頂空間的逐漸減小，空氣難以排出，并且由于空氣壓力的作用，混凝土會難以進入，導致作業(yè)人員誤以為已澆筑完成[1]，采取何種措施使作業(yè)人員能直觀地判斷拱頂混凝土是否灌注密實，有效預防拱頂脫空，需要思考和研究。

5 預防措施

5.1 改進初期支護斷面測量

將傳統(tǒng)的斷面測量儀萊卡全站儀替換為新型Trimbies×10掃描儀，該掃描儀可實現(xiàn)三維影像掃描，通過縱向全斷面連續(xù)掃描，更全面更準確地發(fā)現(xiàn)噴射混凝土不平整的缺陷，并及時補噴，為后續(xù)二次襯砌施工提供平整初期支護面，有效減少因初期支護不平整引起的二次襯砌脫空及空洞缺陷。

5.2 規(guī)范防水板鋪設施工

防水板施工松緊應留有余量，實鋪長度與初期支護基面弧長的比值可為10∶8，同時防水板固定點間距在拱部應加密，可為0.5～0.8m，邊墻可為0.8～1.0m，且呈梅花形排列，并在基面凹凸較大處增加固定點。

5.3 優(yōu)化二次襯砌混凝土施工

由于拱頂部位的特殊性，5 座隧道拱頂部位缺陷發(fā)生率占缺陷總數(shù)量的63%，并且脫空是拱頂部位的主要缺陷，因此，合理設計沖頂混凝土的配合比及做好施工控制尤為重要。

配合比設計時可參考以下幾點：（1）根據(jù)CECS 203:2006《自密實混凝土應用技術規(guī)程》的要求，水粉比控制在0.80～1.15，單位體積粉體量控制在0.16～0.23，單位體積漿體量控制在0.32～0.40。（2）適當提高粉煤灰摻量，大量試驗資料研究表明，粉煤灰有“微粒效應”“活性效應”“減水效應”及“界面效應”，可以明顯改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土可泵性、密實性[2]。（3）機制砂中石粉含量控制在15%～20%。有關試驗研究也表明,機制砂中的石粉可以完善混凝土顆粒級配，增加漿體數(shù)量，改善工作性[3]。同時，合理布置二次襯砌模板臺車開窗數(shù)量，規(guī)范振搗，避免漏振、過振等，也是保證二次襯砌施工質量的有效措施。

5.4 拱頂采取有效防脫空措施

拱頂部位采取2 個措施防止脫空：（1）在拱頂防水板上布置防脫空觸頭，并與液位繼電器相連，當混凝土充滿后繼電器全部由綠燈變成紅燈；（2）為防止混凝土澆筑時沖頂現(xiàn)象導致脫空裝置誤指示，在臺車高端距邊緣30cm 處預留一處觀察孔，指示燈全部亮紅燈，同時有濃砂漿通過觀察孔溢出，即認為混凝土充滿。

6 工程應用

選取了“隧道5”進行了實際應用。改進措施后，本座隧道襯砌空洞、脫空、不密實缺陷發(fā)生率由7.8%下降至2.3%，襯砌質量改善率達71%。隧道襯砌質量的改善，帶來了良好的社會效益，同時，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。

7 結語

保證襯砌質量，減少襯砌缺陷，是工程界持續(xù)研究和探討的課題。導致隧道缺陷的原因繁多而復雜，本文分析了導致隧道襯砌空洞、脫空、不密實缺陷的主要原因，提出了預防措施，通過實際工程應用，驗證了預防措施能有效改善隧道襯砌質量，對確保鐵路運營安全具有重要意義。