高速公路隧道工程二次衬砌脱空率控制措施.pdf

云南水力发电YUNNAN WATER POWER166第 40卷第 1期0 引言新时代社会经济高速发展中，人们对交通的需求越来越大，各等级的高速公路逐渐投入建设、应用。而我国地大物博，高速公路中不免含有隧道建设工程，其中存在的问题也随着时间逐渐暴露出来。比如二次衬砌脱空问题，是当前已泛滥的质量工程病，通过对 29 条高速公路的隧道工程进行了解，可发现脱空率以达到 50%以上，严重影响到公路的后期运营安全及维护成本，需要人们高度重视。1 高速公路隧道二次衬砌脱空原因分析1.1 施工质量问题施工中存在的问题可分为几个方面。1）隧道开挖未达到成型标准，或者出现欠挖现象，导致衬砌混凝土存在厚薄不一的现象。高速公路隧道工程二次衬砌脱空率控制措施张海波（中国水利水电第十四工程局有限公司，云南昆明 650041）摘要：衬砌脱空是长期以来困扰隧道施工的难题，这一现象对隧道施工的质量产生了直接的影响。在高速公路大量建设的背景下，隧道工程脱空问题已成为焦点，引起了广泛的关注。针对高速公路隧道工程二次衬砌脱空问题进行了深入的分析和研究。首先分析了衬砌脱空产生的原因，主要包括施工工艺不当、材料质量问题、地质条件复杂等因素。其次，根据自身从事隧道施工的经验提出了相应的看法及措施。具体包括：加强施工工艺控制、提高材料质量、加强地质勘察和监测等方面。通过这些措施的实施，可以有效地减少衬砌脱空现象的发生，提高隧道施工的质量。关键词：高速公路；隧道工程；二次衬砌；脱空；措施中图分类号：U455.91文献标识码：B文章编号：1006-3951(2024)01-0166-03DOI：10.3969/j.issn.1006-3951.2024.01.040Control Measures for Secondary Lining Void Rate in Expressway Tunnel EngineeringZHANG Haibo(POWERCHINA SINOHYDRO ENGINEERING BUREAU 14 CO.,LTD.,Kunming 650041,China)Abstract:The lining void has long been a difficult problem that troubles tunnel construction,and this phenomenon has a direct impact on the quality of tunnel construction.Against the backdrop of extensive construction of expressways,the issue of tunnel engineering voids has become a focus and has attracted widespread attention.This paper conducts in-depth analysis and research on the problem of secondary lining void in expressway tunnel engineering.Firstly,the causes of lining void formation were analyzed,mainly including improper construction techniques,material quality issues,and complex geological conditions.Secondly,based on my own experience in tunnel construction,corresponding opinions and measures have been proposed.Specifically,it includes strengthening construction process control,improving material quality,and strengthening geological exploration and monitoring.By implementing these measures,the occurrence of lining void can be effectively reduced,and the quality of tunnel construction can be improved.Keywords:expressway;tunnel engineering;secondary lining;void;measure收稿日期：2023-11-09作者简介：张海波（1981-），男，山东菏泽人，高级工程师，主要从事高速公路建设管理工作。*张海波 高速公路隧道工程二次衬砌脱空率控制措施1672）工程监控测量未发挥实际价值，二次衬砌工期安排不科学，使二次衬砌荷载承受围岩压力较大，丧失安全性。3）混凝土调配比不合理，特别是外加剂的添加，施工中用水量未展开综合计算，没有根据实况实时调整，使混凝土水胶比不可控。4）运送混凝土中加水现象频繁出现，混凝土的应用效果持续衰减。5）选择整体式钢模板衬砌台车进行施工时，存在有加固不合格、使用废旧模板改造、台车变形等问题，进而衍生出混凝土局部振捣等施工问题，使混凝土均匀性、密度等均不合格。6）一味推进施工进度，未达到脱模时间便脱模，导致混凝土强度不满足设计要求，结构缺乏稳定性。7）脱模后养护工作不及时或缺少正确养护作业1。1.2 混凝土浇筑量与收缩性影响高速公路是国家交通规划的重点项目，在工期有效、建设要求高的前提下，大多时候都无法实现对扫描隧道的全断面。初支表面坑坑洼洼，在核算混凝土用量时，不免受人为因素影响，而导致核算数据缺少有效性。二次衬砌出现脱空问题中另一个主要因素是混凝土收缩性影响，混凝土在硬化时会缩小，混凝土水分和塌落度、泥浆量成正比。若混凝土振捣效果不佳，便会使混凝土产生沉降，最终使二衬施工成为“蜂窝”工程。1.3 防水板挂设质量较低防水板挂设质量较低是由于在防水板铺设时，未从松弛度方面考虑，这使得混凝土、支护间难以无法完好契合，大幅提升了二次衬砌脱空概率。当留置偏小的松弛度，防水板处于紧绷状态，防水板与混凝土间便会出现脱空问题。若留置偏大的松弛度，则会导致防水板有较高几率出现褶皱，产生二次衬砌背后脱空问题。大多情况下，留置的松弛度都能在比较好的状态，但防水板热塑性垫圈却存在有固定点间距过大问题，这使防水板在浇筑混凝土时，会因为摩擦力而出现下坠现象，防水板转为紧绷状态，最终产生脱空2。2 二次衬砌脱空率控制措施2.1 做好基本施工内容加强围岩测量监控，这是保障施工安全基本工作，监测隧道围岩支护的有效性，为支护及二次衬砌体用可靠的数据支持，并确定仰拱与二次衬砌施工时间，确保施工安全，达到顺利施工目的；二次衬砌在围岩处于稳定状态下才可展开施工，保障自身的应力正常，防止超负荷受压。衬砌台车加固作业，若是作业设备不牢固，便很可能出现跑模或错台问题，为避免此类情况发生，应在设备应用前，做好全面检查。在开始施工前，对设备结构、尺寸等严谨检查，确保设备各结构符合施工标准；查看变形问题，若存在则须立即纠正；检查模式是否干净，未完全打磨的模板是导致混凝土麻面的主要原因之一3。2.2 应用先进的施工工艺首先采用新施工设备，提高工程施工的机械化水平，保证施工的硬性需求，还可在一定程度上降低人力成本投入，可根据设备获取的图像掌握隧道具体情况，并对扫描数据进行分析，可计算得到衬砌施工所需要的混凝土量等，这是后续施工的基础数据。防水板台车可将防水板置于指定高度，再利用升降挂布车将其固定，挂布车由电机提供动力沿轨道运动，在此过程中焊接防水板。此设备的应用从明面效果来看便可大量缩减人力成本4。通过对衬砌台车进行改造，在衬砌台车模板拱顶中心线位置沿台车纵向方向设置4 6 个注浆孔（根据钢膜台车长度选择），并安装注浆固定法兰，在浇筑混凝土前预埋 RPC 注浆管，混凝土浇筑结束 1.5 h 后，采用隧道衬砌注浆机，带模注浆料采用微膨胀砂浆，以防拱顶脱空，保障隧道衬砌厚度。同时衬砌台车上还设有防脱空预警、智能操作控制等功能，施工安全性与效率提升。其中防脱空预警系统实时监控衬砌混凝土冲顶情况以及带模注浆量，保证二衬灌注密实。通过采用带模注浆工艺能有效解决二次衬砌混凝土拱顶脱空，并使注浆砂浆与二次衬砌混凝土结合在一起形成良好的受力整体，在衬砌台车的保护下，采用较高的注浆压力，充分密实拱顶空洞，解决拱顶脱空问题5。168云南水力发电2024 年第 1 期2.3 应用带模注浆工艺在隧道拱顶安装注浆管，并将注浆管引出钢模台车外，在混凝土浇筑结束后 1.5 h 左右，开展带模注浆施工作业6，注浆的双控标准是压力表与端模出浆情况，台车压力大于 1 MPa 时，或者端模溢浆浓度和制浆机一样时，确定为注浆结束。与常规拱顶注浆工艺相比较，此工艺在混凝土初凝前可结束作业，因此注浆操作可获得较好的连接效果，不会损伤到衬砌，也不会对二衬外观造成创伤，能够有效遏制二衬背后脱空问题的出现7。2.4 做好隧道光爆及初支控制管控问题的源头，按照工程施工标准推进隧道开挖作业，根据施工方案与爆破计划严格控制炮眼间距，防止出现欠挖问题；做好初支控制，修整部分欠挖的地方，清理初支表面，使其平顺无坑洼；作业设备可选择多臂凿岩台车、喷施机械手等，可有效提高隧道光爆及初支质量。最后，在二衬砌浇筑作业前，全面对初支进行再检查，降低由初支不到位引起的背后脱空问题8。2.5 强化二衬混凝土施工控制严格落实逐窗混凝土施工工艺要求，混凝土浇筑过程采用台车布料系统均匀自动控制,布料时通过自下而上、左右对称、分层逐窗浇筑,克服了传统跳窗浇筑易导致混凝土离析、产生“人”字坡冷缝等通病;减少了换管施工工序,降低了工人的劳动强度。台车的窗口要配置有振捣机械（附着式），混凝土在入模的过程中完成振捣，振捣要求密实；预留孔洞封堵效果要达到标准，在浇筑拱部前，设置通气溢浆孔，防止出现堵塞，特别是下坡施工中，有效规避浇筑段和上循环间的空气囊。在浇筑拱部时，应当根据工程施工经验，合理调控水灰比例，塌落度 190 mm 左右为最佳。混凝土结束浇筑条件的确认应由工班长、值班技术员共同对拱部混凝土的浇筑结束条件进行确认8。3 结束语综上所述，在高速公路隧道工程中，二次衬砌会留下脱空问题，而这已成为当前隧道工程中的主要安全隐患。为避免由此问题而引发各类事故，需提高对二次衬砌的认知，客观分析造成脱空问题的原因，而后采取强化而衬混凝土施工控制、应用带模注浆工艺、应用先进的施工工艺等相应措施二次衬砌脱空率问题。参考文献：1严磬，伍浩然，伍毅敏，等.山岭隧道二次衬砌防脱空主动监控平台及精准补浆技术J.公路交通技术，2021,37（5）:102-108.2宋振胜.隧道衬砌脱空及欠厚施工处理工艺J.四川水泥，2021,（2）:118-119.3覃成科.基于数值分析的隧道衬砌病害检测技术研究J.西部交通科技，2020,（5）:88-91+105.4唐海翔.基于声谱分析的隧道衬砌脱空无损检测研究D.湘潭：湘潭大学，2020.5林小辉.公路隧道二次衬砌脱空原因分析及防治措施J.四川水泥，2019,（11）:344+111.6张秀文，张欢，何玉书.带模注浆新型铁路隧道衬砌台车施工技术的优化J.铁道建筑，2017,（5）:55.7段瑜，余平军，黄灿荣.公路隧道二衬混凝土防脱空施工技术研究J.西部探矿工程，2019,（2）:178-180.8吕航，赵高锦，张国良，等.铁五老锋特长隧道施工关键技术应用J.云南水力发电，2021,37（4）:84-88.9王震.铁路隧道二次衬砌脱空原因分析及防治措施J.现代城市轨道交通，2019,（7）:105-109.