隧道二衬质量缺陷原因分析与预防

西安工程质量安全监督站王玉明

摘要：本文结合实际工程质量监督经验，对隧道二次衬砌背后脱空、混凝土开裂等常见缺陷进行 分类，逐一分析产生的原因，并从工艺、工装上提出了预防措施，对加强铁路隧道施工质量 控制，确保铁路运营安全具有重要意义。

关键词：隧道；二次衬砌；缺陷；预防

0引言

随着我国铁路快速发展，铁路 隧道的建设规模越来越大，投入运 营的隧道逐年增多，隧道二衬质量 缺陷影响行车安全、干扰铁路运输 的问题也逐渐暴露。衬砌质量缺陷 在建设期处理就需投入大量人力、物力，影响施工进度，在投运后处理的难度、成本更是成倍增加。为 此，深人分析二衬常见病害，并从 工装、工艺上进行二衬质量预防性控制研究，对提高隧道衬砌质量有重要意义。

1隧道二衬质量缺陷

铁路隧道运营安全要求衬砌强度、变形和耐久性三个方面，在 其使用年限内，隧道衬砌应能可靠的承受各种可能的作用而不致破坏，隧道内空气压力波动频繁，在 长期运营中，隧道二衬局部缺陷可能出现疲劳破坏，从而引起二衬开 裂、掉块，威胁行车安全。统计日常 隧道实体质量检测、设备管理部门敲击检查、运营事故分析结果得

知，运营后影响行车的隧道二衬质

量缺陷主要有以下几项：混凝土强

度不达标、二衬开裂；拱顶掉块漏

筋；背后空洞和不密实。

2原因分析

2.1混凝土强度不达标原因分析

在隧道衬砌施工中，造成二衬

质量缺陷的因素很多，如：原材料

质量、施工工艺、施工技术、施工设

备规格、混凝土质量、施工条件、人

为因素等。主要因素还是混凝土的

质量和性能。

2.1.1原材料中砂石含泥量超标

混凝土是由水泥、砂、石子、外

加剂及水组成，经过水泥凝结硬化

后形成。含泥量是混凝土用砂石骨

料质量标准中最重要的指标，试验

表明，含泥量的增加严重降低塌落

度和混凝土抗压强度。近年来，各

地的砂石料价格水涨船高，优质砂

的供应越来越困难，分析近年来铁

路在建项目原材料检测结果，砂石

骨料含泥量超标是最主要的问题

之一，也是影响隧道二衬混凝土强

度的关键因素之一。

2.1.2二衬混凝土浇筑工艺不合理

二衬混凝土未分层逐窗浇筑，

而是从高处直接倾卸，造成混凝土

自由倾落高度超过2m,不仅造成

混凝土离析，浇筑出的混凝土松散

无浆，出现粗骨料大面积集窝，而

且混凝土不能分层逐窗进行振捣，

造成混凝土振捣不到位，特别是在

二衬有钢筋时，更加恶化了混凝土

浇筑质量。

2.2二衬拱顶掉块漏筋、背后空洞

和不密实原因分析

2.2.1隧道开挖、初期支护质量控制

不严

隧道光面爆破效果差，超欠挖

控制不严格，初支喷射混凝土表面

不平整，易造成二衬背后出现脱

空。

2.2.2防水板与基层不密贴

铺设防水板预留弛度过小，易

造成防水板紧绷，导致二衬混凝土

与初喷混凝土之间形成脱空；预留

弛度大，随着二衬混凝土由下至上西铁科技@

2/2020隧道二衬质量缺陷原因分析与预防

浇筑，逐步挤压防水板，易造成防水板在拱顶堆积、形成褶皱，从而 导致二衬背后脱空。防水板固定点 数量不足，在浇筑混凝土过程中因受力脱落，也会造成二衬混凝土与初支之间形成脱空。

2.2.3拱顶混凝土压注、拱顶注浆回 填管理不到位

拱顶压人混凝土时，随着空间 越来越小，空气压力逐步增加，泵 送混凝土无法压人，拱顶混凝土浇筑孔开启数量不够，易造成在拱部留下空洞。由于预埋注桨管保护不 当，作业人员责任心不强，拱顶注浆不饱满，导致二衬脱空不能及时有效处理。

3预防措施

从原因分析可以看出，导致隧 道二衬质量缺陷涉及隧道开挖、初 支、防水板挂设、混凝土粗细骨料、混凝土浇筑及拱顶压注、拱顶注浆 等各个工序，因此需要从各工序环节人手，采取有效措施进行预防。3.1加强混凝土粗细骨料质量控制

加强粗细骨料进场检验，监理 单位按规定进行平行检验或见证检验；拌和站内配备与生产能力相配套的砂石清洗设备；使用由专业 机械生产的机制砂。

3.2加强隧道爆破控制

开挖爆破参数应严格按照工艺试验确定的参数实施并根据不同地质条件和实际效果进行动态调整。隧道开挖后的轮廓线应满足 设计要求，最大欠挖值在围岩坚硬完整地段控制在50m m以下，同时 每平方米不得大于0.1m2。

3.3严控初支喷射混凝土质量

初支施工时严格控制喷射混凝土表面平整度，保证其满足两突出物之间的深长比在1/20范围内，

且两突出物之间的长度在l m之内

'初支完成后，要再次符合断面尺

寸，对侵限部位进行凿除，对低洼

处进行找平处理，保证表面平整度

符合要求。

3.4加强防水板施工质量控制

采用固定点铺设的防水板，必

须严格控制热熔垫圈的布置，锚固

点间距在拱部为0.5m~0.8m,并呈

梅花形布置，在局部不平整处应加

密设置；铺设防水板应自上而下进

行，铺设时根据基面平整度不同，

保持一定的松弛度，以手掌将防水

板贴到初期支护表面无紧绷感为

宜 |21〇

3.5严格二衬混凝土分层逐窗浇

筑、逐窗振捣密实、拱顶压注及

振捣施工工艺

3.5.1拱墙混凝土浇筑及振捣

通过在二衬台车上设料斗、溜

槽、分流槽、串筒和伸缩溜槽，形成

二衬拱墙混凝土分层逐窗浇筑系

统，通过操控料斗、分流槽、串筒上

的阀门、使混凝土流向各级工作窗

口、实现二衬边墙混凝土的分层逐

窗人模。同时窗口间安装一立

控制的附着式振捣器，每次混凝土

人模时，边人模边振捣，确保混凝

土振捣密实。二衬边墙混凝土浇筑

时应分层逐窗浇筑、振捣，由下向

上，对称分层，同时加强对端头模

板的观察。浇筑时混凝土面左右两

侧高差不得超过0.5m,前后不得超

过0.6m，混凝土自由倾卸高度不得

大于2m。在每层混凝土的教主过

程中，先通过工作窗口采用插人式

振捣器捣固，再启动附着式振捣器

捣固，避免出现混凝土离析，浇筑

出的混凝土松散无浆，粗骨料大面

积集窝等混凝土强度不足、不密

实、“人”字坡、冷缝等质量问题。

3.5.2拱顶压注及振捣

拱顶浇筑混凝土时，应从靠近

上一板二衬端头的浇筑孔开始逐

孔带压灌注，当与上循环间的拱顶

绕筑完毕后，逐步向端模方向推

进，每孔浇筑完毕后应立即封孔。

压顶时，作业人员应密切关注端模

的排气和浆液泄露情况，同时可通

过观察预埋的带模注浆管溢浆情

况判断混凝土是否浇灌到拱顶。

3.6严格控制拱顶带模注浆质量

二衬拱顶带模注浆可以消除

隧道二衬顶部空洞，并避免拱顶回

填注浆与已浇筑衬砌混凝土不能

形成整体结构等病害，必须将拱顶

带模注浆纳人工序管理，严格落实

带模注浆工艺。通过在衬砌台车拱

顶中心线位置设置一定的注浆孔、

排气孔，并采用满焊方式安装法

兰，并在二衬浇筑混凝土前安装活

性粉末混凝土注浆管，注浆管长度

应以上端顶紧防水板，下端伸出预

留孔10c m为宜，每孔分别下料（如

图1所示）。注浆材料采用具有微

膨胀、高流

图1

动性及与混凝土具有良好结

合性的浆料'制浆及注浆设备采

用制浆注浆一体机。在二衬混凝土

浇筑完初凝后开始注浆，注浆由主

注浆孔向端模注浆孔依次进行（如2/2020 '印西铁科

技.研探，讨.

隧道二衬质量缺陷原因分析与预防

图2所示），注浆过程中密切注意台车压力表和端模出浆情况，台车 处压力表超过IMpa，直接转人下一注浆孔，直到排气孔和端模溢出相同密度的浆体时位置。

播增f t菜#礙土浇筑孔

图24结束语

通过深人分析混凝土强度不

达标、二衬开裂；拱顶掉块漏筋；背

后空洞和不密实等二衬常见病害

原因，提出二衬质量预防性控制措

施，对控制二衬质量隐患，降低质

fl隐患引发的设备故障对运营的

影响具有重要意义。

参考文献：

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