隧道二衬背后空洞的成因及其处理措施

隧道二衬背后空洞的成因及其处理措施

作者：王颖

来源：《中国高新技术企业·综合版》2014年第06期

摘要：目前我国隧道多采用复合式衬砌结构，二次衬砌是稳定围岩，对初支进行加固的重要措施，是隧道洞身衬砌的重要组成部分。二衬背后空洞严重影响了隧道整个结构的安全，避免隧道二衬背后脱空和处理好空洞是当务之急，是隧道安全运营的重要保证。文章分析了隧道二衬背后空洞的成因，并提出了影响的处理

措施。

关键词：二次衬砌；背后脱空预防；空洞处理；隧道施工

中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）17-0116-02

随着我国交通基础设施规模的不断扩大，公路、铁路隧道的数量在不断增加。而从最近一些已建成的隧道发生的事故看，衬砌厚度不足和背后空洞的存在，是造成事故的主要原因。根据《公路工程竣（交）工验收办法实施细则》，隧道衬砌厚度合格率小于90%或空洞累计长度超过隧道长度的3%的，不得评为优质工程。从工程安全和工程评优等实际出发，解决隧道二衬背后脱空问题和处理好隧道二衬背后空洞问题已刻不容缓。

1 二衬背后脱空形成原因及改进措施

隧道二次衬砌拱顶混凝土是自下而上浇筑的，受混凝土自重作用，拱顶混凝土很难浇筑密实，稍有不慎就产生拱顶空洞，分析空洞形成的原因，施工中采用相应的对策，尽量避免空洞的发生。

1.1 防水层松弛度不足造成脱空

图1 挂定点位置断面示意图

为保证防护板铺设的松弛度满足要求，必须保证初支上的挂订位置准确，依据防水板背带间距亦即挂订点在初支面上的环向距离，通过环向距离和初支面的旋转半径计算得出挂订间的弦长，即是在初支面上量取的挂订点的直线距离，准确定位出挂钉位置，确保挂钉施工位置准确。如图所示挂订点A、B间的弧长为L，直线距离为Z（挂订点弦长），

1.2 泵送压力不足或混凝土流动性不足等造成脱空

二次衬砌混凝土是通过混凝土输送泵压入二衬模板，如输送泵压力不足会导致模板内混凝土不能充分填充二衬模板，选择施工用输送泵时，应保证其使用性能满足施工要求。混凝土的施工和易性也是保证关键，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，以及模板和衬砌钢筋对混凝土的粘滞力合摩阻力等。保证施工的连续性，特别是最后两车压顶混凝土，必须保证连续供应，不得中断，以免影响混凝土的流动性而导致空洞发生。对此，在施工前应

注意对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；加强施工管理确保混凝土浇筑的连续性，保证二衬施工的质量。

1.3 泵送口角度不合理或选择不当造成脱空

模板台车拱顶一般设置有三个或四个泵送孔，作为混凝土泵送口，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°，由此带来的水平向压力很小，造成衬砌远端脱空。经过调查大量的工程实际，空洞多集中在一模台车的近端部，为了增加混凝土的水平流动势能，使混凝土填充拱顶端部，可以将两端的泵送孔调整为一定角度（70°～80°为宜），可有效减少衬砌背后空洞。

另外，在有的区段，隧道坡度较明显，此时如果仍采用中、底位泵送口泵送的方法，较高的一端则很难浇筑密实，如果采用低位泵送口泵送，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（如图1所示）。

2 二衬背后空洞处理措施

隧道二衬背后空洞形成的原因很多，施工中很难避免，处理好已形成的背后空洞尤为重要，普通的水泥浆流动性大、串孔和漏浆等原因导致很难注满空洞。

2.1 气泡砂浆

在通常的气泡砂浆中加入可塑剂（特殊的铝酸盐），就可能限定压注。这是目前

采用最多的一种压浆

材料。

2.2 吸水性材料

混合剂是由高吸水性的树脂和速凝剂构成的，采用此混合剂可实施回填地点的限定压注。此材料是单液的，施工设备可以缩小。

表1 气泡砂浆配比

2.3 JETMS材料

本材料是双液的，A液就是过去的气泡浆液，B液是天然的粘土矿物构成的可塑剂。其特征是没有采用特殊的药剂，是一种无机材料，在流水的条件下也能够

施工。

3 结语

隧道衬砌空洞问题十分普遍，对隧道危害极大。造成衬砌脱空的原因多种多样，在施工中需要通过采取合理铺设防水板、正确使用泵送口和准确封堵浇筑孔等多方面的措施来避免空洞的出现；二衬背后空洞一旦出现，必须采用注浆处理，采用合适的浆液材料是保证注浆效果的关键。

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作者简介：王颖（1980—），男，中交一公局海威工程建设有限公司工程师，研究方向：公路与城市

道路。