鐵路隧道防止二次襯砌脫空

1、鐵路隧道防止二次襯砌脫空引言近年來西部鐵路建設(shè)突飛猛進(jìn)，隧道施工進(jìn)入了高速發(fā)展階段。截止2015年，已通車運(yùn)營鐵路隧道達(dá)上萬座，總長度約7000公里，在建的鐵路隧道三千余座，長度約7000公里。隨著鐵路隧道的總延長不斷增加，我國隧道已經(jīng)進(jìn)入高維修時(shí)期，在鐵路隧道施工中存在的質(zhì)量問題也逐步顯露出來。其中二次襯砌背后脫空導(dǎo)致襯砌產(chǎn)生裂縫，給后期運(yùn)營帶來安全隱患，已成為較為嚴(yán)重的質(zhì)量通病。1. 隧道二襯背后脫空治理意義圍巖、初支和襯砌之間依次較緊密接觸是地下結(jié)構(gòu)區(qū)別于地面結(jié)構(gòu)的主要特征。對(duì)于新奧法施工、復(fù)合式襯砌的隧道，初支與圍巖共同變形、共同承載，在n、田堅(jiān)固地層中，二次襯砌約承受較大的圍巖松散荷

2、載，主要作為安全儲(chǔ)備。但在IV、v軟弱圍巖中，二次襯砌不再是一種單純的安全儲(chǔ)備，而是受力結(jié)構(gòu)的一個(gè)主要組成部分，它承受著50%-70斕巖松散荷載及較大的后期圍巖變形壓力。隧道開挖完成后，圍巖本身應(yīng)力的釋放是一個(gè)緩慢的過程，在圍巖的收斂結(jié)束后、初支變形完全穩(wěn)定之后才開始施做二襯，形成抗荷環(huán)來保證隧道的安全。但是目前的隧道施工現(xiàn)狀，由于進(jìn)度要求，初期支護(hù)往往只是起到一個(gè)臨時(shí)的封閉作用，僅僅是保證連續(xù)向前開挖施工過程安全的作用。當(dāng)圍巖變形過大或初期支護(hù)變形不收斂，又難以及時(shí)補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，需提前施做二襯來保證安全。但二襯混凝土在澆筑過程中常常受到多種因素的影響，在初支與襯砌之間形成空隙，改變了兩者之間本應(yīng)較

3、緊密接觸的受力狀態(tài)，對(duì)結(jié)構(gòu)承載力產(chǎn)生影響，從而減弱了其支護(hù)強(qiáng)度。由于二襯承載著較大的圍巖松散壓力，隧道襯砌背后是否存在脫空將直接影響隧道的安全性能。若有脫空存在，則使圍巖-初支體系施加于襯砌的荷載不連續(xù)，而出現(xiàn)變形增大或裂紋（裂縫）破壞。只是由于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)承載能力余量和初支的過度承載，延遲和減緩了危害發(fā)生的時(shí)間和程度，鑒于此隧道二襯背后脫空防治就顯得尤其重要。2. 隧道二襯背后脫空檢測隧道屬于地下隱蔽工程，一旦建成存在的問題將很難發(fā)現(xiàn)和處理，故在每施工完一段里程后，對(duì)隧道襯砌質(zhì)量進(jìn)行檢測很有必要，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工工藝缺陷，通過調(diào)整參數(shù)進(jìn)行處理，最大限度的保證質(zhì)量。對(duì)于襯砌背后脫空，檢查的方法有鉆孔

4、檢查法和無損檢測法。鉆孔檢查法：采用混凝土取芯鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔檢查。屬于傳統(tǒng)的檢驗(yàn)方法，特點(diǎn)是效率低，偶然性大，代表性差，而且破壞了襯砌的整體性。無損檢測法：地質(zhì)雷達(dá)法。特點(diǎn)是連續(xù)、高效、無損，具有分辨率高、圖像直觀、對(duì)場地條件要求低等優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)方法相該方法可快速準(zhǔn)確地找出隧道襯砌質(zhì)量隱患，有效地解決傳統(tǒng)方法對(duì)襯砌的破壞問題，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，在施工過程中得到普遍應(yīng)用。地質(zhì)雷達(dá)（GroundPenetratingRadar）是利用高頻電磁波在巖體傳播中遇到地質(zhì)界面產(chǎn)生反射的特性，探測異常地質(zhì)體的一種方法。隧道二次襯砌的常見結(jié)構(gòu)為3045cm厚的素混凝土體，中心頻率為1000MH衣線地

5、質(zhì)雷達(dá)GPR勺可探測深度為050cm。二次襯砌的脫空，在圖像上表現(xiàn)為雷達(dá)波的多次高頻反射，三振相明顯，兩組信號(hào)時(shí)程差較大。3. 隧道二襯背后脫空成因（1）光面爆破效果不好，造成隧道局部存在較深的凹坑，初支噴砼平整度達(dá)不到規(guī)范要求，防水板掛設(shè)后形成一個(gè)空腔，因防水板松弛度所限，在混凝土澆筑后形成空洞。（2）防水板（含土工布）掛設(shè)未預(yù)留足夠的松散系數(shù)，如果防水板（含土工布）繃得太緊，則不能緊貼初支基面，使泵送的混凝土不能穿過防水板流動(dòng)到背后的空隙內(nèi)而形成脫空。如果防水板（含土工布）掛設(shè)太松，在混凝土澆筑過程中會(huì)因受擠壓形成褶皺，在褶皺之間留下空隙。（3）端頭模板封堵不密實(shí)，澆筑完成后在等強(qiáng)度過程中

6、從接縫里漏漿、跑漿，使拱部混凝土下落，形成空洞。（4）施工時(shí)對(duì)原材料質(zhì)量控制不嚴(yán)，砂粒過細(xì)，施工配合比水灰比偏大、混合料坍落度過大，澆筑后混凝土收縮徐變，形成空洞?；蛩淼捞幱谳^陡縱坡上（20%）,澆筑后混凝土收縮徐變，在上坡端出現(xiàn)脫空。（5）混凝土在澆筑過程中振搗不密實(shí)，內(nèi)部存在氣孔、空洞等，上部混凝土澆筑完成后在自重作用下下沉，在拱部造成空洞。（6）拱部混凝土澆筑時(shí)，由于泵送壓力或澆筑方式，致使拱頂位置澆筑不到位留下空洞。（7）拆管過早、提前脫模。盲目追求施工進(jìn)度，在混凝土未初凝前現(xiàn)場施工人員急于拆管，造成未自穩(wěn)的混凝土掉落形成漏斗，或提前脫模，使低強(qiáng)度混凝土過量承載，導(dǎo)致襯砌開裂和下沉造成

7、襯砌脫空。（8）襯砌臺(tái)車底座支撐不牢固。在現(xiàn)場施工過程中，臺(tái)車多采用方木支墊行車軌道，由于襯砌臺(tái)車附近較潮濕，方木容易糟爛，在混凝土澆筑過程中或澆筑后方木被壓變形引起臺(tái)車下沉，形成頂部襯砌空洞。（9）主觀上對(duì)二次襯砌存在著片面認(rèn)識(shí)，認(rèn)為圍巖壓力是由錨噴砼承受的，二次襯砌僅僅起到安全儲(chǔ)備作用。錯(cuò)誤的施工指導(dǎo)思想導(dǎo)致了施工馬虎，造成二次襯砌部分脫空。4. 隧道二襯背后脫空的處理4.1 拱頂檢查拱頂預(yù)留注漿管：為避免襯砌脫空及方便處理，在澆注襯砌混凝土前，每隔58m在拱頂最高處緊貼防水板位置預(yù)埋通長縱向注漿管。用鋼筋往返插入預(yù)留的鋼管內(nèi)，若插入順利不受阻擋，證明注漿管未堵塞，否則堵塞，將堵塞的注漿管

8、做好標(biāo)識(shí)。沿縱向注漿管方向在距堵塞的注漿孔50cm處鉆孔，安裝小20注漿管，砼孔口縫用膠密封，待膠凝結(jié)后方能注漿。4.2 邊墻打設(shè)回填注漿孔：拱頂回填注漿應(yīng)納入工序，在襯砌脫模前及時(shí)進(jìn)行。注漿材料采用高結(jié)石率的水泥漿或微膨脹水泥漿，注漿壓力應(yīng)達(dá)到0.2mpa。注漿過程中發(fā)現(xiàn)吸漿量過大時(shí)應(yīng)停止注漿，查明原因后采取處理措施。在鉆孔過程中，如有操作人員操作不當(dāng)導(dǎo)致防水板被打穿，可采用擴(kuò)孔修補(bǔ)的方法進(jìn)行處理，即在打穿部位人工擴(kuò)孔，擴(kuò)孔范圍半徑不大于10cm,將防水板修補(bǔ)后采用掛模澆筑微膨脹混凝土封堵。4.3 注漿施工注漿液拱腰部位采用水泥砂漿，拱頂脫空部位采用細(xì)石混凝土回填。在脫空位置下邊緣處孔內(nèi)注漿

9、。注漿過程中，密切觀察注漿流量、注漿壓力及周圍的襯砌情況。當(dāng)脫空位置上邊緣處孔內(nèi)流出漿液立即用木塞封閉檢并保持緩慢注漿，注漿終壓力持壓5分鐘后即可結(jié)束，然后用速凝水泥進(jìn)行堵孔，保證漿液不會(huì)順著注漿管外側(cè)流出。注漿應(yīng)在二襯強(qiáng)度達(dá)到100%后方可進(jìn)行。注漿時(shí)襯砌表面如出現(xiàn)有滲漏水部位，可改用壓注水泥-水玻璃或其他化學(xué)漿液進(jìn)行注漿堵水。4.4 注漿效果及復(fù)查注漿完成后，必須對(duì)注漿效果進(jìn)行檢查，以確?；靥钭{的質(zhì)量，對(duì)于不符合要求的地段必須進(jìn)行補(bǔ)孔注漿。檢查的方法有理論分析法和無損檢測法。分析法主要是對(duì)鉆孔記錄進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)分析，檢查每孔是否達(dá)到注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。無損檢測法：用地質(zhì)雷達(dá)在注漿位置進(jìn)行檢測，檢查背后有無空洞。5. 結(jié)束語二襯背后