浅谈隧道二衬施工质量常见问题及处理措施技术研究

浅谈隧道二衬施工质量常见问题及处理措施技术研究

作者：刘春阳

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第06期

摘要：隧道衬砌是隧道施工的重要工序，其质量影响着隧道的使用功能。本文总结了隧道衬砌施工中常见的质量问题，研究分析了影响质量问题的关键因素和原因，从实践或理论上提出了改善砼施工工艺、提高砼性能品质等的处理措施，尤其是在防水板挂设、衬砌拱顶灌注、钢筋保护层施工方面有新的观点，可供以后施工借鉴和研究。

关键词：隧道衬砌质量问题处理措施

1.引言

随着我国的公路建设速度不断加快，公路隧道的建设日益增多，由于隧道是地下线性工程建筑，具有难度大、技术要求高、隐蔽性强等特点，受到社会各界的高度重视，公路隧道施工是一个复杂的系统工程，在施工过程中存在许多不确定的因素，会给公路隧道建设带来隐患。如何有效地解决施工中存在的问题，确保隧道施工的顺利进行，成为摆在公路隧道施工单位和施工技术人员面前必须解决的问题，本文针对公路隧道二衬施工进行探讨，如何保证隧道施工质量，特别是衬砌的质量，确保在设计寿命周期内正常使用及运输安全。

2.隧道衬砌常见的质量问题

隧道衬砌施工是隧道工程的一项非常重要的综合工序，涉及到爆破开挖、初期支护、防排水等，因此衬砌的质量问题也表现在多方面：

⑴衬砌的过度变形、裂损、剥落掉块；

⑵二次衬砌砼厚度不满足设计要求；

⑶二次衬砌背后空洞和二次衬砌不密实；

⑷地下水的渗漏和涌出。

3.影响因素及原因分析

3.1 影响隧道衬砌质量的因素

影响隧道衬砌质量有人、原材料、施工方法、施工工艺、设备机具、砼品质、衬砌厚度、衬砌与围岩之间的接触条件等因素，其中起决定作用的因素是：

⑴衬砌砼的性能、品质；

⑵衬砌砼厚度；

3.2 质量问题产生的原因

3.2.1 衬砌的过度变形、裂损、剥落掉块、厚度不足的原因

⑴砼施工工艺欠佳和控制不严。砼用水泥、粉煤灰品种选择不当；粗细骨料级配不合理、含泥量及有害物质超标。

⑵光面爆破效果差，喷射砼表面平整度不达标，防水板挂设富余量不足。开挖时光爆效果差，喷射砼施工时，对欠挖部分不做处理，导致喷射砼后该欠挖部位衬砌厚度不足；喷射砼平整度差，防水板钢性大，挂设预留富余量不足，致使灌注砼时流体砼所产生侧压力不能使防水板紧贴喷射砼表面，因此，在初支与防水板间存有空隙或空洞。衬砌砼同初支接触不紧密从而恶化了衬砌砼的受力条件，衬砌砼承受局部应力，易产生开裂、剥落。

⑶衬砌拱顶砼灌注不饱满。由于砼重力作用的影响，拱顶砼难以灌注饱满，由此造成的拱顶上鼓，衬砌内缘压裂、掉块的现象屡见不鲜。

3.2.2 地下水渗漏和涌出的原因

⑴初期支护表面在防水板铺设之前未处理，防水板撕裂、破损、接头粘接不牢固。防水板铺设前，未对初支表面的锚杆头、铁丝等尖锐铁件进行割除及砂浆抹平处理；防水板铺设后，二衬砼施工时防水板在流体砼侧压力的作用下，易被锚杆头等刺穿，影响防水板的防水性能。由于光面爆破效果不好，喷射砼表面平整度差，防水板在流体砼侧压力的作用下被撕裂破损。接头焊接不牢，地下水从撕裂破损和焊缝开裂处渗出。

⑵施工缝、沉降缝渗漏水。由于砼收缩变形，施工缝、沉降缝处会出现裂缝，设计时一般采用止水带防水。但是，止水带的安装比较困难，其位置、质量不易保证，形成了渗漏水的薄弱环节。

⑶二衬砼背后排水管路不畅通，地下水不能顺畅排出，被封堵在二衬砼背后，在水压力作用下，地下水势必沿着防水板及二衬砼的薄弱部位渗出。

4.控制质量问题的几点措施或建议

⑴严格控制光面爆破。隧道开挖光面爆破技术已很成熟，但由于认识上的不足，思想重视不够或在成本、进度方面考虑的过多，光面爆破的效果多数不理想，超欠挖的问题一直没有得到很好的解决。建议提高光面爆破质量标准，在验收标准中将光面效果作为质量验收主控指标，明确超挖标准。光面爆破效果的好坏是保证衬砌质量的基础。

⑵优化砼配合比，改善砼施工工艺，提高砼性能品质。提高砼性能品质应从砼原材料、配合比、拌合运输、浇筑四方面考虑。

砼原材料选择时，细骨料宜选用级配合理、质地均匀、吸水率低、空隙率小的洁净河砂；粗骨料宜选用级配合理、粒形良好、线膨胀系数小的洁净碎石；水泥宜选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。

在配合比选择时，尽量降低水胶比和减少单方砼的胶凝材料的用量，掺加高性能多功能复合型外加剂，采用多级配粗骨料，砼坍落度在满足泵送技术条件下尽可能减小，以最大限度提高砼的设计性能。

施工时，砼拌合应采用强制式搅拌机，使用电子自动化系统计量，精确计量各类原材料，外加剂的计量显得更为重要，可采用预先袋装法。即进场检验合格的外加剂，按每盘砼用量用天平称量，按不同种类的外加剂，采用不同颜色的塑料食品袋分装，砼拌合时按袋加入。各种原材料应采用"次序投料法"。搅拌过程中，每一阶段的搅拌时间不宜少于30s，总搅拌时间必须控制在2～3min之间。砼应使用专用砼运输车，运输时间应控制如下表4。浇注时杜绝衬砌砼不振捣的弊病，除用插入式振动器外，在台车上必须安装附着式振动器加强振捣。

表4砼延续运输时间

从搅拌机倾出时的砼温度（℃）

延续运输时间（min）

20-30

≯45

10-20

≯60

5-10

≯90

⑶优化防水板性能指标，改变挂设工艺。将常用的复合型防水板改为分离式防水板，挂设时，分两次施做，先钉挂土工布。再粘（焊）挂防水卷材，同时应改进接头焊接工艺和参数，加强充气试验检查。这两项措施都可使防水板与围岩或喷射砼更密贴，从而减少衬砌背后的空隙或空洞。

⑷防水板铺设前，对隧道初期支护喷射砼表面进行处理。切除锚杆头、钢筋头等坚硬物，并用砂浆抹平。喷射砼表面不平整时需补喷，表面平整度应符合D/L≤1/6的要求。L-初期支护表面相邻两凸面间的距离；D-初期支护表面相邻两凸面之间凹进去的深度；

⑸采用压力法灌注拱顶衬砌砼。如果在灌注拱顶砼时，给砼加压，比如在衬砌台车上拱顶部位设计安装与砼输送泵用管道相匹配的管道接口，灌注时，将输送泵的管道直接与其连接，利用输送泵自有压力实现压力灌注。

⑹关注施工缝、沉降缝的设置。施工缝、沉降缝必须严格按照设计、规范及验标施工，施工时，在地层、地质变化处设置沉降缝，止水带的安装位置要精确控制，尤其是在第一次砼拆模后，第二次灌注前应加强止水带的检查，确保其符合质量标准。

⑺二衬砼背后纵向及环向排水盲沟采用三通连接并连接牢固，防止砼施工时脱落。横向泄水管口应略低，以有利于排水；二衬砼施工前，采用水泥袋将泄水管口堵死，防止砼施工时灌入。二衬砼脱模后，及时凿出泄水管口，并清除管内杂物，确保排水管路通畅，避免二衬背后地下水产生水头压力，破坏防水板及二衬砼。

5.结束语

隧道衬砌质量问题可以说是隧道施工的通病，影响因素较多，要想彻底克服比较困难。以上是本人在谷竹高速公路施工中总结出来的一些预防措施和方法，可为一斑之见。在今后的工作实践中，本人将与同事们继续深入系统地探讨与研究，力争使之尽善尽美。

《个人简介》刘春阳，男，出生于：1985年11月-，政治面貌：党员，技术职称：助工。毕业学校：2007年7月毕业于陕西铁路工程技术职业学院