中铁一局集团第四工程有限公司 咸阳 712000
摘要：通过对隧道衬砌质量缺陷的分类、形成原因的分析、整治措施的探索及实践，总结出较为完善和成熟的经验，希望对其他隧道缺陷的预防及整治有借鉴作用。
关键词：隧道；衬砌；质量；缺陷；整治
1、前言
隧道衬砌混凝土受施工工艺、施工人员责任心、施工设备等因素影响，易造成衬砌混凝土质量缺陷，影响混凝土耐久性和后期运营安全。本文通过对隧道衬砌混凝土质量缺陷中欠厚、脱空、裂缝、不密实及渗漏水病害的形成原因进行分析和工程实践，总结出隧道缺陷治理措施。
2 隧道衬砌混凝土质量缺陷分类及形成原因
2.1 衬砌欠厚
衬砌欠厚主要原因：（1）断面测量不到位，初支喷射混凝土局部侵线未能及时发现并处理；（2）管理人员责任心不强，衬砌混凝土冲顶过程中监督不到位，拱部未填满；（3）地质条件复杂地段预留变形量过小，围岩变形过大，引起初支侵线。
2.2 衬砌脱空
衬砌脱空主要原因：（1）隧道围岩超挖严重，未采用喷射混凝对空洞进行充填处理，形成初支背后空洞；（2）防水板挂设松弛度控制不合理，形成褶皱或绷劲，出现脱空；（3）拱部混凝土冲顶不到位，形成脱空；（4）拱顶混凝土封顶施工时，由于混凝土塌落度过小，混凝土流动性差，无法填满整个空间。
2.3衬砌局部裂缝
衬砌局部裂缝主要原因：（1）隧道二衬、仰拱施工“三缝”不合一，施工缝受拉力影响，容易造成缝边开裂；（2）衬砌混凝土养护不到位，水化热产生表面干缩裂缝。
2.4混凝土不密实
混凝土不密实主要原因：（1）混凝土施工配合比水灰比偏大、混合料坍落度大、出现收缩徐变造成不密实；（2）混凝土骨料含量偏大，和易性差，振捣后发生离析，造成混凝土内部不密实；（3）混凝土灌注过程中，未按要求进行逐窗布料，集中布料处振捣过度混凝土离析，出现混凝土不密实。
2.5衬砌渗漏水
衬砌渗漏水主要原因：（1）围岩破碎，节理裂隙发育，地下水发育；（2）防水板、止水带搭接焊接不牢；（3）施工过程中防水板出现破损，未修补；（4）排水盲管未按设计布设或达不到要求，未起到排水效果，造成衬砌背后富水区域水压过大；（5）衬砌混凝土存在不密实、裂纹等缺陷。
3 隧道衬砌混凝土质量缺陷整治措施
3.1 欠厚整治措施
对雷达检测存在欠厚、脱空区域进行打孔验证，确定准确位置和范围，测量衬砌厚度、脱空厚度。根据衬砌欠厚程度量化指标，判定等级为较严重、严重和极严重的，应进行拆换处理。
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（1）素混凝土衬砌拱部欠厚、脱空，判定等级为较严重、严重及极严重的，拱部 120°范围内采用钢筋混凝土对衬砌进行拆换处理；拱墙局部欠厚、脱空，判定等级为较严重、严重及极严重的，全环采用钢筋混凝土对衬砌进行拆换处理。
（2）钢筋混凝土拱墙欠厚、脱空，判定等级为较严重、严重及极严重的，对欠厚范围进行局部拆换处理。
（3）拆换注意事项
素混凝土衬砌拆换材料采用细石混凝土，混凝土等级较原衬砌提高一级；钢筋混凝土衬砌拆换材料采用与原设计同级混凝土。素混凝土拆换钢筋要求：环向钢筋采用Φ20@200mm、锚固长度不小于800mm，水平钢筋采用Φ12@200mm、锚固长度不小于480mm，箍筋采用φ8@250mm。植筋采用A级锚固胶锚固，新旧混凝土接缝处设置止水胶，宽2cm。拆除部位顶部预留Φ50cm注浆波纹管，待混凝土达到设计强度后，对衬砌背后空洞进行注浆回填。施工过程中加强拆换相邻段落变形监测，一旦发生异常，应立即采取措施。
3.2 脱空整治措施
3.2.1 衬砌与初支之间脱空
（1）打孔验证及孔位布置
根据雷达检测脱空范围及深度，打孔验证确定脱空位置及深度。在钻孔的过程中注意严禁将防水板钻通钻破。在脱空区按1.0m×1.0m的间距梅花形布孔。同时在空腔区增设2个孔，低处的作为注浆孔，高处的作为排浆孔和观察孔。钻孔完成后埋设φ42钢管作为注浆管和排气管，注浆管长度按照二衬厚度加10cm制作,并采用植筋胶锚固于注浆孔内。
制浆、注浆
采用M20水泥砂浆，配比建议采用0.8：1，根据现场条件进行试验调整。注浆顺序纵向由下坡向上坡方向；环向应先注边墙孔，两侧孔，再注拱顶孔。注浆初压力0.1～0.2MPa，逐步增加至0.2Mpa，将注浆压力控制在0.2MPa左右，至高处孔冒浆为止，拆除注浆嘴，封闭注浆口，然后按注浆顺序继续注浆，最后一根注浆时压力控制在0.5MPa左右，并稳定5分钟以上，待注浆孔不进或很少进浆，注浆结束。浆液初凝后切割注浆管并打磨平整。
效果检查：采用地质雷达检测和钻孔方法，验证脱空注浆是否饱满。
3.2.2 初支与基岩间脱空整治措施
（1）钻孔及孔位布置
根据地质雷达检测资料对脱空区域采用钻孔注浆(φ42钻孔)填充初支背后空洞,钻孔间距1.5m×1.5m，交错布置,钻孔深度穿入基岩面不小于1.0m。注浆时于孔口设置φ42钢花管用于初支背后充填注浆，注浆管长度按照钻孔深度加10cm制作。
（2）制浆、注浆
采用M20水泥砂浆，配比建议采用0.8：1，根据现场条件进行试验调整。素混凝土注浆压力控制在0.3～0.5 Mpa，钢筋混凝土注浆压力控制在0.8～1.0 Mpa，注浆初压力0.1～0.2MPa，逐步增加至要求压力，并稳定5分钟或吸浆量少时，注浆完毕。注浆钻孔前于二衬表面钻孔位置先凿出10cm×10cm×8cm（长×宽×深）楔形孔（孔底长、宽尺寸为13cm×13cm），待注浆结束后将楔形孔内清洗干净后用膨胀水泥砂浆进行封堵。
（3）效果检查：地质雷达检测验证脱空区域是否注满。
3.3 裂缝整治措施
通过裂缝宽度和深度排查后，在裂缝两端头划标识线，并在裂缝最宽处粘涂厚1mm,宽1cm石膏，通过观测石膏是否重新开裂，裂缝是否延伸超过标识线，判定列缝是否发展，观测2～3月裂缝无变化后，方可进行裂缝整治。
（1）对于宽度小于1mm或长度小于3m的非贯通裂缝，采用沿缝凿孔(长、宽、深均为8cm的"V"型孔，孔顶正对裂缝，凿孔间距30～50cm)压浆封堵处理。
（2）对于宽度为1～5mm,长度大于3m的裂缝，采用骑缝锚杆（Φ25mm中空注浆锚杆，锚杆长度3.5m，沿裂缝两侧交错布置，距裂缝50cm、沿裂缝间距1.0m）+沿缝凿孔压浆封堵处理。
（3）结构性裂缝整治前应对裂缝进行观测，结合实际情况，组织参建各方会勘确定形成原因后，单独进行设计处理。
3.4 混凝土不密实整治措施
（1）首先对混凝土不密实段衬砌厚度、强度进行检测，对衬砌欠厚及强度不足采用拆换整治。
（2）对混凝土不密实观感质量缺陷采用清除松动的砂浆块、混凝土骨料后打磨平整，并涂刷水泥基渗透结晶型材料。
3.5渗漏水整治措施
衬砌混凝土渗漏水主要分为点漏、面漏、缝漏三种形式，根据不同形式的渗漏水方式确定整治措施。治理原则采用堵排结合、综合整治，因此在渗漏区水沟侧壁按1～5米间隔钻Φ100mm泄水孔泄水；边墙以排为主；拱部及边墙水量较大的集中出水点，均以凿槽嵌埋管方式引至洞内水沟排除。
（1）点漏
拱部单点漏水为射流、股流、线流时，采用凿槽嵌埋管引排。
拱部单点漏水为滴水时，采用衬砌内部注浆封堵。
（2）面漏
采用衬砌内部注浆，在注浆后集中出水点凿槽引排的措施处理。必要时可在隧道衬砌内表面设置环氧砂浆防水层或喷涂水泥基渗透结晶型涂层。
（3）缝漏
对于有股水，射流出现且缝宽较大（>3mm）的漏水缝采用凿槽埋管引排。
对于有股水、射流、多处滴水，缝宽较小（<3mm）的漏水缝采用沿缝进行衬砌内部注浆，在注浆后的集中出水点凿槽引排。
对于仅为渗水，水量较小的滴水缝，采用凿槽嵌缝进行封堵。
4、结束语
随着铁路运营安全的要求越来越高，在运营过程中隧道衬砌受车辆行车、自然环境等因素影响，任何细小的质量缺陷都有可能酿成重大的安全事故。因此，我们不仅要加强隧道正常施工质量控制，更要重视隧道缺陷整治过程控制，确保缺陷整治质量达到设计要求，保证铁路运营安全。
参考文献：
1 申志军，李树忱.运营隧道缺陷与病害整治技术[M].人民交通出版社出版，2016
2 鹏立敏，刘小兵.隧道工程[M].长沙：中南大学出版社，2012
论文作者:刘宝
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/14
标签：混凝土论文; 注浆论文; 裂缝论文; 隧道论文; 密实论文; 钻孔论文; 缺陷论文; 《基层建设》2019年第32期论文;