隧道二次衬砌空洞的成因及措施

摘要:隧道二次衬砌空洞是当今隧道工程中普遍存在的质量问题之一，本文聚分析了隧道二次衬砌空洞产生的原因并提出了解决措施。

关键词:隧道；二次衬砌；空洞；对策

中图分类号：U45文献标识码： A 文章编号：

“百年大计,质量第一”,“质量责任重于泰山”,“质量终身制”,监理要始终保持清醒的头脑,统一认识,强调事先提示,事中控制,事后检查。而重点控制是原材料检测、施工测量、施工工艺和成品检验,要全过程严管。

随着我国公路建设的发展,公路等级、质量要求越来越高。在公路隧道二次建设过程中,隧道二次衬砌空洞是一种常见质量缺陷。有些空洞是由施工原因造成的,这种空洞多发生在衬砌上部,而且, 二次衬砌空洞会造成衬砌厚度不足、结构受力特性劣化，并由此引起衬砌裂损、渗漏水、掉块甚至坍塌，由于隧道内光线昏暗,能见度差,出现裂缝后难以及时发现,往往导致同类裂缝在整条隧道中多次出现。

根据新奥法理论,围岩是承载结构的主体,锚喷支护仅承受部分松散荷载和围岩形变压力。在Ⅵ、Ⅴ类围岩中,二次衬砌为安全储备,并承受部分流变荷载、地震力等,不承受地层荷载和水压力;在Ⅵ、Ⅴ类围岩中,衬砌除承受部分流变荷载、地震力外,还承受部分围岩形变压力(围岩变形未稳定时)。两隧道围岩均较好,衬砌的施工均在围岩变形稳定后进行,并且排水设施完善,排水状况良好,拆模后,衬砌主要承受自重及围岩弹性抗力。

衬砌空洞成因及对策：

1、混凝土收缩造成脱空。衬砌采用泵送混凝土,水灰比大且砂细,早期强度低。拌合物粘聚性和保水性较差,浇筑振捣容易使混凝土均匀性受到影响,同时,混凝土收缩变形大。

避免混凝土收缩产生空洞的主要方法是通过添加减水剂、泵送剂来降低混凝土水灰比，提高混凝土的流动性，或通过加入适量的膨胀剂，用以抵消混凝土的收缩。由于收缩形成的空洞一般很小（

2、泵送压力不足或混凝土流动性不足造成脱空。次衬砌采用混凝土泵通过输送管压入模板，因任何原因造成的输送泵压力不足都会导致模板内混凝土压力不足而不能充分灌满模板，尤其是距离泵送孔较远的位置。混凝土流动的动力来自输送泵，阻力包括：输送管对混凝土的粘滞力和摩阻力、将混凝土提升到拱顶位置的势能损失、泵送口处的局部损失，以及模板和衬砌钢筋对混凝土的粘滞力合摩阻力等。衬砌钢筋对混凝土的阻力不可忽视，在许多工程中都存在有钢筋区段比无钢筋区段衬砌空洞更多、更大的现象。

对此，在施工前应注意输送泵的检查和维护，确保足够的泵送压力；通过加入泵送剂、减水剂等方法，提高混凝土的流动性，在有钢筋区段应特别注意；每次浇筑之后，应对泵送管进行清洗，避免混凝土粘结在管壁上，增大混凝土的输送阻力。

3、泵送口角度不合理或选择不当就会造成脱空。模板台车拱顶一般设置有三个或三个以上的泵送孔，这些泵送孔大多垂直模板设置。混凝土从管内进入模板，流动方向改变为 90°，由此带来的压力损失很大，造成衬砌远端脱空。为了减少这种压力损失，可以将两端的泵送孔调整为60°。笔者在安徽、江西等地的对比实践表明，这能极大地减少衬砌脱空的发生。

另外，在有的区段，隧道坡度较明显，此时如果仍采用中间孔泵送的方法，较高的一段则很难浇筑密实，如果采用低位孔泵送，则衬砌脱空更为明显。因此，在隧道坡度很小时，推荐采用中间孔泵送；坡度较大时，应从高位孔泵送。

4、防水层松铺不足造成脱空。由于超欠挖的普遍存在，加上初期支护施工质量不佳，初期支护表面经常出现纵向或环向凹凸起伏。在初期支护表面不平整时，如果防水层铺挂过紧，二次衬砌混凝土将被防水层阻断而不能完全充填凹陷位置，因此形成边墙空洞。如果混凝土泵送压力过大，则可能挤破防水层，造成渗漏水。为了防止此类空洞的出现，衬砌施工前应严格按规范要求进行初期支护平整度检查，不满足要求的应进行补喷整平；同时，防水层的铺挂必须保证足够的松铺系数。

5、封口不当造成脱空。混凝土灌满并达到一定压力后，二次衬砌浇筑即可结束，此时需要停止泵送并封闭泵送口。在封口方法上，目前仍有大量单位采取拆管后用编织袋、土工织物封堵泵送口的方法。采用这种方法时，拆除输送管后混凝土在自重作用下会向下流出模板，直接导致泵送口对应拱顶衬砌脱空，这是衬砌中部脱空的主要原因。

对此，应该采用阀门方法进行封口，在泵送口与输送管之间增设一个阀门，阀门与衬砌模板、阀门与输送管之间均采用螺栓和法兰盘连接。当泵送结束后，先把阀门与衬砌模板的连接螺栓取下，将挡板复位关闭阀门后再重新用螺栓连接。此后再取下阀门与输送管间的螺栓，拆下输送管。这样，已经进入模板内的混凝土就不会流出。

二次衬砌除拱圈用模板台车外,其余大部分部进行。如仰拱,先检查基底,有无虚渣、积水、木材、废弃杂物、油污,同时检查仰拱格栅钢架,深度、宽度。等完成仰拱喷射砼后,再检查钢筋布置(Ⅰ、Ⅱ类围岩)。若是仰拱回填,则要检查片石是否清洁,有无风化石,摆放是否符合规范要求,掺量是否超过规定,片石四周是否有混凝土,有无空洞,否则责令承包单位改正或返工。拱圈衬砌前,全面检查初期支护情况,有无尖锐物,露管头、钢筋、流水、喷射砼开裂。无钉铺设防水板后,还要检查横向排水盲管,纵向排水盲管,三通接头,钢筋布置,间距、直径,旧砼凿毛。

二次衬砌现多分部浇筑。像左、右仰拱及上部回填,左、右边墙基础;左、右电缆沟;左、右排水沟。这样施工缝就增加了很多。新、旧砼凿毛不彻底,方向不对,坡度不合适,边上大多留有一点光面,就会给渗、漏水、冒水留下不少通道(当然还有一些其他因素在内),还会影响整体砼强度,裂缝也多发生在这些地方;这些都是隧道二次衬砌工程中常出现的问题，当然隧道二次衬砌空洞也是常见问题之一。

衬砌脱空的预防对策：通过加入泵送剂、减水剂来减少混凝土收缩；保证输送泵压力和混凝土的流动性，在有钢筋区段，应加大混凝土的流动性；模板台车顶部两端采用斜交泵送口，在有坡度的隧道中选择高位泵送口浇筑；保证初期支护的平整度和防水层的松铺系数；封口应采用阀门方法。

隧道施工监控量测是保证工程质量的重要措施,也是判断围岩和衬砌是否稳定,保证施工安全,指导施工顺序,进行施工管理,提供设计信息的重要手段,也是设计、施工中必不可少的一个重要环节。所以要加强隧道二次衬砌的质量就要加强隧道施工监测。

结语：防止或减少隧道二次衬砌的质量问题,可以说是所有隧道工作者的共识,要达到防止或减少质量问题,除了设计上的因素外,其余均可说是属于技术和管理上的问题。而各施工单位所掌握的技能差异性很大,然而更关键的方面在于施工管理意识和施工水平不尽人意。若能更进一步强化施工管理,加大对衬砌技能的投入,相信隧道二次衬砌质量问题一定会得以较好的解决。

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