隧道二次衬砌脱空缺陷治理方法研究

隧道二次衬砌脱空缺陷治理方法研究

向 维  

上海隧道工程有限公司   上海市 200000

摘要：在中西部地区，由于地质结构的复杂和独特的地形地貌，高速公路的隧道建设尤为频繁。在这些隧道的建设过程中，施工团队常常面临各种挑战，包括塌方、广泛的地形变形、泥水冲击和瓦斯释放等多种突发地质事件，这些都显著增加了施工的难度和风险。开发并应用科学合理的技术措施来有效减少脱空现象，提高隧道结构的安全性，并降低未来的维护和管理成本，成为隧道衬砌施工中亟待解决的关键技术难题。

关键词：隧道；二次衬砌；脱空缺陷；治理方法

1工程概况

该隧道由两条单独的单线隧道组成，每条隧道的全长都超过了14公里，它是云桂铁路中第三长的一个隧道，也被视为整个云桂铁路项目中最关键的控制性工程。隧道采用的是复合式衬砌设计，施工时使用衬砌台车来进行二次衬砌的浇筑工作。

2隧道二次衬砌脱空原因

初期支护的挑战：在隧道建设中，初期支护的平整度至关重要。如果支护表面存在不平，如凸起或凹陷，特别是在隧道纵坡相对较平缓的情况下，这些不平整的表面可能直接影响衬砌的准确性，导致结构尺寸不合规或产生空洞。混凝土属性的影响：混凝土的物理特性对结构的完整性有显著影响。当混凝土的收缩程度较大或其坍落度不符合要求时，可能会导致振捣工作执行不充分，从而在衬砌背后形成空洞，这是引发衬砌脱空的常见原因之一。防水板铺设的问题：防水板的铺设质量直接影响衬砌的完整性。如果在铺设过程中热熔垫圈焊接不均匀或防水板铺设过紧、不平，可能在衬砌下方形成空洞。施工过程的控制：在衬砌混凝土浇筑过程中，严格的施工控制至关重要。如果施工监督松懈，结合施工人员责任心不足，特别是在衬砌钢筋密集或混凝土易性较差的情况下，仅依靠观察端头模板的方式可能不足以确保质量，容易在浇筑过程中形成空洞。

3隧道衬砌防脱空施工技术措施

3.1测温线布控

在隧道防水板的拱部区域，即顶部120°的范围内，安装了每隔2米一个的温度探头。这些探头通过超细导线相连，并通过隧道端头定型模板的缝隙引出，组成了一个温度检测系统。在混凝土浇筑前，首先记录下环境空气温度和实验中得到的混凝土温度，以此作为后续比较的基准。当混凝土浇筑到拱顶后，使用温度显示器读取每个探头的温度，并与浇筑前的温度进行对比。

通过分析每个探头的温度记录，可以判断混凝土的浇筑状态。如果某个探头显示的温度与之前记录的空气温度接近，通常表明该处的混凝土还未完全浇筑，需要继续施工；如果探头显示的温度接近之前记录的混凝土温度，则表明该处的混凝土已经浇筑完成。这种通过温度探头监控和比较温差的方法，能有效监测混凝土的浇筑质量，从而降低隧道施工中混凝土脱空的风险，确保结构的质量和安全性得到提升。

3.2注水泥净浆处理二衬脱空

在当前阶段，众多工程项目在发现二次衬砌存在空洞或不密实区域时，普遍采用1:1比例的水泥浆进行补救。这种方法因操作简单、成本较低、施工快速且易于实施而备受推崇。特别是对于小型缺陷或流动性较好的细小孔隙，用水泥浆进行修补通常能够取得非常好的效果。大量的现场检测也证实，水泥浆特别适用于处理这些较小的空洞或不密实区域。然而，水泥浆处理存在一定的限制。在某些情况下，一次性注浆可能不能完全填补空隙，通常需要二至三次注浆才能达到理想的填补效果。此外，当防水层的松弛系数较高时，水泥浆可能会从二次衬砌的预留管道中泄漏，这不但可能导致注浆失败，还可能引发人力和物资的浪费。这些问题表明，在使用水泥浆进行修补时需要针对具体情况进行考量，以确保修复工作的效果与成本效益。

3.3可视化端头模

在隧道施工过程中，为了确保二次衬砌的质量，采用了CHY系列的隧道台车端头模板。这种模板设计为硬质可视化端头模板，具备足够的刚度和强度来承受混凝土的压力。端头模板的一个显著特点是其可视化窗口，这些窗口是用透明的有机玻璃制成，允许操作人员直接观察到混凝土的灌注情况，确保混凝土能够均匀、密实地浇筑。此外，端头模板的设计包括一个5厘米宽的橡胶带，该橡胶带安装在模板与初期支护岩壁之间，有效防止混凝土在浇筑过程中发生漏浆现象。模板上的可视窗口不仅便于操作人员实时监控混凝土的流动和充填状态，还有助于确保止水带正确居中安置，避免在拱顶和侧墙间由于混凝土易性差或钢筋过密而产生的空洞或空腔。在二次衬砌台车就位后，操作人员可以通过撑开对夹止水带的可视化端模和紧固橡胶带来调整，从而在浇筑混凝土时，通过模板的可视窗口持续监控混凝土的充填状态，从侧墙到拱顶，及时发现并处理任何可能的空洞或不密实区域。完成混凝土浇筑后，模板的拆卸同样高效。操作人员通过使用伸缩功能的端头板将止水带压紧，结束后，利用伸缩杆和合龙堵头板轻松取出端模。若隧道存在超挖或欠挖的情况，也可通过垫块进行调整。这种模板的安装与拆卸过程既简单又快速，极大地提高了工作效率和节省了劳动力。

3.4注浆

3.4.1浆液配制

在注浆工程中，建议将浆液直接在施工现场进行配制，以确保新鲜度和质量。使用袋装的水泥和砂，运至现场后即按需混合使用，这有助于保持材料的质量。推荐使用硅酸盐水泥和细度模数在1.9到2.1之间的细沙，这样的材料组合有助于提高注浆的效果和稳定性。现场应配备电子台秤和足够的储浆桶，以便准确计量和存储配好的浆液。将水泥和砂按照预定的配合比例加入到搅拌机中，混合时间控制在3至5分钟，确保材料充分混合均匀。搅拌完毕后，将浆液转移至储浆桶中储存。为了保持注浆作业的流畅进行，需要持续监控储浆桶中的浆液量。整个拌和过程中，严格控制水泥和添加剂的用量，并定期检测浆液的浓度，以保证施工质量和安全。

3.4.2现场注浆

在处理隧道二次衬砌脱空的注浆作业中，首先要为每一个钻孔进行编号，以便清晰地安排注浆的先后顺序。在隧道的横截面上，注浆应按照从边墙到拱腰再到拱顶的顺序进行；而在隧道的纵向上，则应从下坡端向上坡端逐步推进。在注浆的整个过程中，监控设备的运行状况和各注浆孔的活动情况是非常重要的。所有的注浆孔都应该有明确的标记，特别是那些针对具体缺陷开设的孔。在注浆时要特别注意观察二次衬砌的模板缝隙，检查是否有漏浆或串浆的情况发生。如果发现有漏浆或串浆，应立即采取适当的措施进行封堵，以确保注浆的质量和效果。这些细致的步骤和监控措施有助于确保隧道衬砌的结构安全性和持久性。

3.4.3拔管及封堵

首先需要拆除所有的注浆管道。对于那些埋藏在衬砌内部的注浆管孔口，可以使用手持砂轮沿着孔的根部进行切割以去除这些管道。之后，应彻底清除衬砌内部混凝土表面的任何损坏或残留物。清理完毕后，取适量事先调配好的底胶，均匀涂抹在已清理干净的缺陷部位上。注浆工作完成后，还需仔细清理掉任何可见的注浆痕迹，保持衬砌的整洁。此外，大约在完成注浆一个月后，应安排对隧道进行复测，以确保注浆效果达到预期目标，确保衬砌结构的稳固性和持久性。

结论

在处理隧道二次衬砌的不同类型的缺陷时，选择合适的修复方法至关重要。对于一些较小的空洞或内部结构不密实的情况，通常推荐使用水泥净浆进行注浆处理。这种方法成本较低，操作简便，并且对于填充不密实的缺陷区域效果较好，容易将空隙完全填满。而对于那些较大的脱空区域或者由于空洞造成的二次衬砌厚度不足的问题，更适合采用高性能的微膨胀砂浆来进行修复。可以在衬砌的外侧进行钻孔，多次注浆以确保彻底修复，这样做可以节省工时并尽快解决问题。这些措施保证了修复工作的有效性，从而延长隧道的使用寿命并保障其安全性。

参考文献

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