隧道二衬脱空注浆补强处治技术要点分析

何小岗

（西安铁路工程职工大学，陕西 西安 710119）

0 引言

随着建筑技术的不断发展，为提高道路交通工程的实际通行效率，隧道的构建越发普遍。在进行隧道建设和应用过程中，受到二衬脱空等因素的影响，隧道结构发生故障的概率不断提升，相关工作人员应加强对补强技术的进一步研究，通过恰当的方式对隧道进行调整和优化，从而保障隧道的正常使用。

1 隧道二衬脱空

1.1 成因分析

隧道施工过程中，围岩结构受到工程作业影响，会对隧道部分产生一定的应力。在缓慢施加应力的过程中，若隧道中的结构无法有效地应对整体结构产生的压力影响，可能会出现大量的孔隙，进而出现更加严重的混凝土支护结构变形情况，影响隧道结构稳定性，使结构的承载力下降，难以起到相应的支护效果。

造成隧道二衬脱空的原因较多，主要是施工工艺存在一定的问题。具体因素有以下4种：①在初期支护阶段，施工人员忽视支护结构表面的平整度，导致在后续的二衬混凝土施工时，与初级支护结构之间存在贴合度不足的情况，在围岩等结构应力的影响下，使二者之间容易产生空洞的情况，最终造成二衬脱空现象。与该因素类似的为结构防水板铺设存在问题，使两层结构之间的贴合效果不理想，造成防水板背后出现脱空现象。②在二衬过程中需要进行混凝土注浆，如果混凝土配制出现问题，混凝土的坍落度较大，就会影响整体的浇筑效果，导致后期在隧道拱顶部分容易出现空洞。同时若忽视振捣问题，导致发生振捣不足等情况，同样容易在浇筑出现过度下沉的情况，使拱顶出现空洞[1]。③衬砌施工过程中存在问题，在埋管和注浆时，由于管道铺设误差，导致泵送效果不理想，内部存在气泡，出现相应的脱空情况。在调整泵送压力时，由于压力不足或压力过大等因素，注浆时混凝土未注满，从而造成内部的脱空情况。④混凝土注浆结束后需要进行拆管和封口，在该过程中过多混凝土溢出同样会造成脱空现象。

1.2 检测技术

隧道二衬结构主要负责抗压和支撑，其质量对整个结构具有重要影响，因此，在实际的管理过程中，需要严格地进行相关检测，一旦出现脱空情况应立即进行处理，避免结构过度承载影响整体安全性。

常见的检测方法主要分为钻孔检测和无损检测。在使用钻孔检测时，需要使用专门的工具对隧道混凝土结构进行钻孔取芯，根据钻孔过程和混凝土样品进行判断，了解整体的脱空现状[2]。但该方式对混凝土结构具有一定破坏性，容易影响结构稳定性，并且存在一定的随机性，导致检测结果的准确性不高。无损检测作为现代化检测中的重要方式，其能够借助声光电波等方式对隧道内部进行准确检测，不会对衬砌结构产生影响和损坏，并且能够对整体隧道进行全面的检测，检测准确度较高。

2 工程概况

本文以某地铁隧道工程项目为例进行分析。该工程隧道段长945 m，为双线单跨马蹄形复合衬砌隧道。工程施工项目内容为防水层施工和二衬背后脱空注浆等，施工后需要对工程实际内容进行检查，并对二衬脱空现象进行处理。

3 隧道二衬脱空注浆处治技术应用

对隧道二衬脱空情况进行处理的过程中，需要结合成因进行对应处治，以增强整体的处治效果。

（1）为避免初期支护结构与二衬结构之间贴合不紧密，可以加强对防水板的处理，同时，提高初期支护结构表面的光滑性。在施工过程中，应严格按照防水板设计方案进行作业，施工人员可以亲自用手压实，增强防水板边缘贴合效果确保符合相应的设计标准。在施工时，由于初期支护结构需要在爆破后的围岩上施工，围岩存在凹凸不平的现象，容易使初期支护结构表面平整度不足，因此在实际的施工过程中，需要对混凝土喷射表面进行优化和调整，避免混凝土低落或出现钢筋头外露等不良情况，使用混凝土进行找平，提高平面光滑度，进而避免出现空洞情况。

（2）在进行混凝土配制的过程中，为提高整体结构的稳定性，需要重视混凝土的配制和振捣环节。在进行混凝土材料配制时，需要按照标准的配比进行混合，并对混凝土坍落度进行检验和分析，确保符合施工标准，如图1所示。在进行振捣时，同样需要按照标准进行充分的振捣，避免振捣不充分，引发大量骨料下沉，拱顶上部脱空现象的发生。在进行补强处治过程中，应按照科学方式配制注浆液，以增强对脱空处的处理效果，提高整体结构质量[3]。

图1 现场坍落度实验

（3）加强对施工工艺的管理和优化。在进行二衬混凝土浇筑的过程中，应加强对泵送混凝土过程的重视，调整泵压和注浆速度，确保拱顶部位能够压满混凝土。在注浆过程中需要专门人员检查管道的填充情况，确保其内部不含有气泡且充满后停止注浆，并进行拆管。

（4）合理进行拆管和封口。由于二衬时混凝土浇筑后容易产生收缩裂缝，因此施工人员应进行适当的压浆处理，同时观察结构，避免出现变形，在注浆完毕后及时封堵，避免大量溢出，造成脱空情况。

在实际的工程项目施工过程中，通过以上方式能够有效地防止二衬脱空。在控制脱空现象发生率的同时，为提高工程施工质量，应加强对二衬施工成品的保护效果，避免影响隧道建设质量。首先，应结合二衬工程施工高要求和标准进行分析，对基础结构中的钢筋及防水层进行保护，避免其出现变形和污染等情况，进而影响施工质量。其次，在找平防水层时，应使用浆液进行抹平，若存在外露较高的钢筋头或钉子，可先切除后找平。再次，由于隧道中需要安装照明等设备，施工过程中需要安装相应的预埋件。为避免预埋件出现位移情况，应在二衬时对其进行加固，再进行混凝土的浇筑。最后，在进行脱空补强时，需要由质量管理人员对施工情况进行检查，对其中存在的裂缝和空洞处进行标记，并制定相应的注浆方案，及时进行补强调整，提高工程的整体质量。

4 技术要点分析

4.1 选择恰当的注浆材料

为进一步增强二衬脱空注浆补强效果，在进行注浆过程中，需要施工人员选择恰当的注浆材料，并调整注浆材料的实际配比，从而增强混凝土砂浆的填充效果[4]。

首先，应选择恰当的材料。注浆材料主要为水泥、骨料以及相应的外加剂。在进行调配时，需要对注浆材料的比例进行调整，一般情况下，使用单液水泥浆时，需要使用强度较高的水泥，并在其中适当添加减水剂和速凝剂，使其能够在5 min内完成初凝，并在10 min内完成终凝。在调配时，需要对水分占比进行严格控制，确保水灰比为（0.5:1）～（1:1），结合具体水量计算速凝剂等材料的具体添加量。在使用双液注浆（水泥浆与水玻璃浆）进行施工时，在进行配比时，二者的体积配比应控制为（1:0.35）～（1:0.5），同时应注意水玻璃的模数，避免模数过低影响凝结效果。

其次，在进行注浆补强处治时，应对注浆压力进行优化。施工人员需要结合二衬过程中混凝土强度变化情况进行设置，以避免对注浆效果产生不良影响。在二衬混凝土强度达到75%时，可以通过加压的方式进行注浆强化。注浆前需要进行吸水试验，以确保内部无漏水情况，同时了解内部的抗压情况，以便对注浆压机进行调整。使用预埋管进行灌注，在灌注完毕后需要对管口进行密封处理。注浆压力应控制在初压0.2 MPa～0.5 MPa、终压0.5 MPa～1.2 MPa的压力范围内进行注浆施工。

最后，加强对注浆设备的检查和管理。一般情况下主要使用制浆注浆一体机在实现浆液的制备和加压，选择设备时需要对其电功率和输送压力及距离进行合理控制，从而保证整体的制备效果。

4.2 提高注浆管控制效果

二衬脱空区域主要集中在隧道拱背处，在进行补强处治时应根据实际的空洞大小和位置设置相应的注浆方案，如图2所示。在进行注浆时，需要使用到注浆管，为增强注浆效果，应加强对注浆管的控制和管理强度。常见的注浆管为硬塑或钢管材料，具有一定强度，能够深入空洞处并且可以承受一定压力。管道直径控制在40 mm左右，按照空洞的实际位置和分布情况进行钻孔和埋设，从而提高整体的注浆补强效果。应注意的是，为保障管道铺设效果，需要在注浆前进行验证，随后进行加压注射。

图2 钻孔注浆位置布置

预埋注浆管时，应注意避免对防水层造成影响和破坏。施工人员需要提前对管道进行处理，避免划伤防水板，影响工程施工效果。合理安装十字溢流槽等设备，并将其与防水板进行贴合，保障后续注浆的效果。

4.3 加强施工过程质量检查

在对工程施工质量进行控制时，需要管理人员对施工现场的工艺技术与材料等进行检查，确保工程质量符合标准要求。一方面，应明确工程质量控制标准。工程管理人员应严格按照相关的施工技术标准和要求对工程施工情况进行质量检查，同时按照施工方案与流程进行详细的控制和管理。另一方面，应制定质量控制措施。①制定质量检测制度，对进场材料和设备以及施工工艺等进行全面的检测和记录，降低故障出现概率。同时完善相应的质量检查制度，定期进行自检、专检、交接检、专项抽检等，提高质量检查的频率，从而有效控制工程施工效率，及时发现质量缺陷区域并进行返工整改。②加强对隐蔽工程的管理和控制。在隐蔽工程施工过程中，需要由专门的技术人员在现场进行指导，并由现场质检人员进行相应的管理和控制，及时发现施工过程中的不合理之处，并要求其进行自检和处理，避免施工完毕后出现质量问题，影响工程整体进度。在隐蔽工程施工完毕后需要由监理人员和技术人员等进行统一验收处理，确保工程项目质量符合标准后可以进行下一步施工。

4.4 重视钢筋工程质量管理

在隧道二衬施工过程中，为增强对工程质量的保护效果，降低脱空故障发生概率，应加强对钢筋工程的重视，利用钢筋对整体结构起到良好的保护作用，增强工程的施工效果，避免出现脱空故障。在钢筋工程施工前，需要对钢筋材料进行全面的质量检查，通过抽查的方式进行检查，合格率在标准范围内时可以进场施工，在合格率较低时，需要清除材料并返厂，并做好档案记录。在对钢筋进行加工时，需要保障钢筋的平直效果以及表面的整洁性，若钢筋存在弯曲和锈蚀等情况时，需要及时更换处理。在施工时，需要专业人员对其进行焊接，按照要求焊接钢筋构件，并注意焊接头相互错开，错开距离应大于500 mm，避免整体结构出现故障，影响钢筋焊接质量。在绑扎钢筋时，应选择使用铁丝进行处理，同时控制钢筋绑扎头的长度，避免钢筋头过长，影响防水层抹平效果，造成空洞故障。

5 结语

综上所述，在进行隧道施工的过程中，二次衬砌工程对于整体隧道的承载力具有重要作用，因此应对二衬施工过程进行控制和优化，降低二衬脱空故障发生概率。同时在出现二衬脱空时，需要制定相应的补强处治方式，进一步优化补强过程的实施效率，全面提升隧道质量，提高隧道应用安全性。