隧道二衬背后空洞分析及防治措施(中铁11局)

隧道二衬背后空洞分析及防治措施

高速铁路隧道病害较多，其中二衬背后空洞病害较为常见且危害大。隧道二衬背后空洞将显著改变其结构受力状态，特别是在隧道开通后随着列车高速通过，产生较大的瞬间气压将增大二衬结构受拉破坏的可能性，进而影响到高铁营运安全。因此施工过程中必须严格执行相关工艺、工法要求，杜绝二衬背后空洞情况的发生。

一、常见空洞分类

二衬背后空洞按照位置分四类。一是初支空洞；二是防水板与初支间的空洞；三是二衬混凝土与防水板间空洞；四是二衬端头“两带”（环向背贴式止水带、中埋式止水带）与二衬混凝土之间的空洞。

二、空洞原因分析

（一）初支空洞

1.超挖后为减少喷射混凝土量，人为采用支挡、填塞杂物等方法，造成初支空洞；

2.喷射混凝土施工过程中围岩掉块未及时清理，造成初支背后空洞；

3.岩面渗水散流，未进行有效处理，导致喷射混凝土被渗蚀、冲刷后形成空洞；

4.喷射混凝土施工时未严格按照施工工艺要求施工，钢架周边存在喷射盲区，喷射不到位形成空洞。

（二）防水板与初支间空洞

1.初支平整度较差，防水板很难与初支密贴，形成空洞；

2.防水板铺设时松弛度不足，局部紧绷，在防水板与喷射混凝土面之间形成空洞；铺设防水板松弛度过大，固定点数不足，在二衬混凝土浇筑时受冲击，防水板脱落、褶皱，形成空洞。

（三）二衬混凝土与防水板间空洞

1.二衬混凝土浇筑时仅仅利用个别窗口，布料不均，混凝土依靠振捣流动至其他各窗口，流动距离过长，易造成粒料分布不均，混凝土不密实，浇筑完成后受自重下沉引起拱部脱空；下坡施工时，浇注段与上循环之间会形成空气囊（拱部）而造成衬砌背后空洞；

2.二衬混凝土冲顶时供应不及时、和易性不好、振捣不到位，造成局部形成空洞，而在拱顶带模注浆时注浆孔堵塞、注浆材料性能差、注浆工序操作不当等情况下，注浆不能完全消除二衬顶部空洞；

3.混凝土本身收缩、徐变较大，致使衬砌与防水板间出现空隙，此种原因造成的空隙一般小于2cm。

（四）衬砌端头“两带”（环向背贴式止水带、中埋式止水带）与衬砌混凝土之间的空洞。

1.环向背贴式止水带与防水板粘接不牢固，混凝土浇筑时止水带受挤压变形形成板缝空洞；

2.中埋式止水带固定不牢，混凝土浇筑时受挤压变形跑边、褶皱形成板缝空洞；

3.混凝土浇筑时端头堵缝采用土工布，下板二衬混凝土浇筑时未及时清理，形成空洞。

三、二衬防空洞措施

通过上述分析可知，影响二衬空洞的因素涉及施工的各个环节，需从开挖、初支、防水板铺设、砼浇筑、砼振捣、养护等环节加以控制。工艺控制要点如下：

1.加强开挖控制，从源头上控制混凝土超耗量，提高工效，杜绝人为原因造成空洞。黄土隧道采用机械人工相结合开挖方式，尽量减少对围岩扰动，开挖后及时封闭，防止围岩失稳掉块；石质隧道采用聚能水压爆破、光面爆破，减少对围岩扰动，减少超挖量。

2.岩面有渗水时，在喷射混凝土前预埋排水盲管，做好集中引排措施，避免围岩面水散流，造成喷射混凝土与围岩粘连不牢，后期流水渗蚀、冲刷混凝土形成空洞。

3.加强钢架周边喷射混凝土施工工艺控制，分片喷射自下而上进行，先喷钢架与壁面间混凝土，再喷射两榀钢架之间混凝土，保证钢架周边喷射混凝土无盲区。

4.喷射混凝土施工时设置厚度控制标识，对施工人员做好技能培训和交底，严格控制喷射混凝土表面平整度，保证防水板铺设平顺。

5.防水板铺设松紧适度。固定点间距拱部按照50cm要求布置，拱腰按照80cm要求布置。防水板搭接长度、焊缝及固定点焊接，严格按防水板施工作业要求施工到位。

6.二衬混凝土浇筑严格落实逐窗分层浇筑工艺要求，振捣到位。每层窗口间安装一台附着式振动器，并安设一个对应专用电表，入模窗口、附着式振动器和集中控制柜开关统一编号管理，集中操作控制。混凝土边入模边振捣，每次入模时，混凝土振实振平。四层及四层以

下窗口采用“插入式振捣棒与附着式振动器”相结合方式振捣，五层窗口采用带压入模。各预留孔洞封堵到位，拱部浇筑预留通气孔，防止下坡施工时，浇注段与上循环之间会形成空气囊（拱部）而造成衬砌背后空洞。冲顶补方时，保证混凝土及时供应、和易性良好，冲顶孔使用顺序按照坡度方向，由下及上，充分利用附着式振动器辅助振捣密实，同时利用拱顶密贴度监控仪，实时监控二衬冲顶情况。现场填写二衬施工可溯源管理信息表，为分析二衬混凝土施工情况提供基础数据，以便总结分析采取相应有效措施，指导后续二衬施工，提高二衬浇筑质量。

7.严格执行带模注浆工艺要求。二衬浇筑完成4-6个小时后开始带模注浆。拱顶带模注浆施工工序：安装RPC注浆管并固定—衬砌混凝土浇筑—安装注浆组合件——浆液拌制—注浆—拆卸注浆组件、衬砌脱模—衬砌混凝土表面清理—养护；现场主要有四个注浆孔，原则上除4#孔外每一个注浆孔均需注浆，但在注浆过程中进行其他孔注浆时未注浆的孔流出达到相同密度的浆体时，该孔也可封闭，不进行注浆。注浆过程中主要以台车上部压力表和端模出浆情况来作为注浆双控标准。如果端头模板圆弧最高点漏浆，先停止注浆，及时对浆漏处进行封堵，然后继续注浆，直至浆体与制浆机中一致，然后更换下一个注浆孔。注浆时如果台车处压力表超过1.0Mpa,直接转至下一注浆孔。及时跟进带模注浆情况，注浆异常时，一次一分析，不断总结提高注浆质量。

8.改善作业环境。隧道衬砌台车作业平台二端增设鼓风机，降低

工作面温度，改善操作人员工作环境。

9.“两带”（环向背贴式止水带、中埋式止水带）均采取加固措施。背贴式止水带利用衬砌端头环向内层主筋顶撑牢固，使之与防水板密贴，并用胶水与防水板粘接，再利用纵向衬砌Φ14构造筋水平支撑，环向间距按照40cm控制；中埋式止水带采用ψ8“U”筋进行固定，环向间距按照拱部40cm,拱腰以下60cm控制；每板二衬拆模后检查端头情况，及时清理堵缝土工布。

10.利用好自创轨行式自动控湿标养台车，做好二衬混凝土养生工作，减少因养护不到位引起的混凝土自身收缩、徐变而引起的砼与防水板间空洞。

11.对每板二衬做好敲击自检，一板不落，在衬砌施工150m后即安排雷达检测，以便能够及早发现问题，制定解决方案。通过不断总结分析，改进工装和调整施工工艺，减少后续施工衬砌空洞现象的发生，促进衬砌混凝土施工质量的总体提高。