隧道襯砌拱頂脫空原因分析和處理及防治

王義東

摘 要：在隧道工程的施工過程中，常常出現模筑襯砌拱頂脫空的情況，進而引發質量和安全隱患，所以，要高度重視襯砌拱頂脫空現象。結合工程實例，分析了襯砌拱頂脫空的原因，并針對相關問題提出相應的處理方法和防治措施，以期達到減少或消除拱頂脫空的目的。

關鍵詞：隧道襯砌；拱頂脫空；原因分析；處理方案

中圖分類號：U457+.2 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.09.142

隧道工程是道路建設中的重要組成部分。對于已經運營的或正在施工的隧道，襯砌拱頂脫空已經成為了普遍存在的質量通病。根據新奧法理論，初期支護主要承載圍巖壓力，二襯只承受一部分壓力。當隧道處于偏壓或淺埋等地段初支收斂無法穩定時，一般需要緊跟施做襯砌補救。這時，襯砌承載著較大的圍巖松散壓力，襯砌將在第一時間對圍巖和初支變形起到主動限制作用，如果隧道襯砌背后存在脫空的情況，將會直接影響隧道的安全性能，進而造成巨大的安全隱患。因此，隧道襯砌背后脫空處理和防治就顯得尤為重要。

1 工程實例

承秦高速公路某合同段為山區高速公路，設計時速為80 km，雙向四車道。該合同段某隧道工程長428 m，最大埋深64 m，將淺埋暗挖法與新奧法相結合，聯合施工。在施工過程中，采用雷達檢測車掃描檢查襯砌，發現部分段落拱頂和拱腰部存在不同程度的脫空現象。

2 產生的原因

一般的隧道結構采用初期支護、防水層和二襯構成的復合式襯砌，采用整體式襯砌臺車澆筑。在混凝土澆筑過程中，通過臺車模板兩側的窗口向模板內泵入混凝土，澆筑至窗口位置時關閉該窗口，再從上一層窗口泵入。拱頂部分通過臺車模板頂部的泵送口注入，注滿后封口。經過相關分析和研究，因為施工工藝、質量控制不當，拱頂和部分超挖處時常會脫空，而襯砌拱頂脫空的主要原因有以下幾點。

2.1 拱架背后噴射混凝土不密實

拱架背后噴射混凝土不密實，留有空洞，使得混凝土澆筑后，在等強過程中初噴混凝土受到擠壓而破裂，混凝土進入空洞內，進而造成拱部混凝土下落。

2.2 防水層松鋪不足

如果隧道開挖存在超欠挖，初期支護施工質量不佳，初期支護表面不平整，防水層鋪掛過緊，沒有足夠的富余量，那么，當襯砌混凝土由下而上澆筑時，會逐步撐緊防水板，造成拱部防水板與初支分離、繃緊，泵送混凝土壓力不足，拱部產生空洞。如果混凝土泵送壓力過大，則可能會擠破防水層，出現滲漏水的情況。

2.3 混凝土自身徐變

混凝土施工配合比中的水灰比偏大，混凝土坍落度大，使得混凝土收縮徐變變形過大，進而導致襯砌拱頂脫空。

2.4 拱部預埋管和補注漿做不到位

當二襯完成后，鑒于混凝土徐變收縮作用，拱部混凝土與防水板之間會有一定程度的脫空，有的隧道設計已經考慮在襯砌混凝土達到設計強度后進行注漿回填。但是，往往施工單位不重視拱部回填注漿工作，導致注漿管道預埋不到位，沒有對砌拱部埋設注漿管道采取有效的保護，使得注漿管被混凝土封堵或被防水板頂死無空隙，致使漿液無法注入而造成脫空。

2.5 泵送壓力不足

襯砌利用混凝土泵通過輸送管壓入模板時，因為輸送管黏滯力和摩阻力、泵送口處的局部勢能損失以及模板和襯砌鋼筋對混凝土的黏滯力和摩阻力，使得輸送泵壓力不足，模板內混凝土壓力不足而不能充分灌滿模板，導致襯砌拱頂脫空。

2.6 泵送口角度不合理

模板臺車拱頂一般設置有3個或3個以上的泵送口，這些泵送口大多垂直于模板設置。當混凝土從管內進入模板時，流動方向改變 90°，壓力損失會很大，使得襯砌脫空。

2.7 混凝土振搗不密實

在澆筑混凝土的過程中，因為振搗不密實，內部存在氣孔、空洞等。當上部混凝土澆筑完成后，在自重作用下，出現了下沉現象，進而造成了拱部空洞。

2.8 拆管過早，混凝土掉落

襯砌澆筑完成后，如果急于拆下混凝土輸送管，那么，還未形成自穩能力的混凝土會隨著輸送管掉落下來，進而造成襯砌脫空。

2.9 封口不當

襯砌混凝土澆筑完成后，應封閉泵送口，如果封口不嚴密，混凝土就會在自重作用下向下流出模板，導致與泵送口對應的拱頂襯砌脫空。

3 拱頂脫空處理方案

目前，常用的處理襯砌脫空的方法有鉆孔、注漿充填脫空部位，這樣可以使得襯砌背后更加密實。