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摘 要：随着我国铁路建设规模的不断扩大，铁路病害已列入铁路运营清单，给施工单位带来的负面影响不容忽视。二衬脱空从工程安全和后期维护来看，是影响隧道结构安全的主要病害。考虑到这一点，减少和解决二衬脱空问题是当务之急。
关键词：隧道二衬脱空；原因分析；防治
中图分类号：U457.2 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）33-0202-01
前 言
作为支护与安全储备的二次衬砌结构，在混凝土浇注过程中常受到人为因素、技术因素、混凝土干缩、徐变等因素的影响，拱顶衬砌混凝土与初支之间容易形成脱空。这种脱空会改变衬砌结构受力，使初支与二衬接触不均匀导致二衬局部受力增大，容易引发二衬开裂，减弱其支护强度。
1 二衬背后脱空的主要原因分析
隧道二衬混凝土一般采用自下而上浇筑，受混凝土自重作用影响，混凝土垂直压力大而水平压力小，拱顶部位混凝土很难浇筑密实，稍有不慎就容易造成空洞，形成空洞的原因主要有以下几点：
前置工序施作不到位，包括初支面喷护不平整，防水板铺设后形成空腔；防水板松弛度不当，使防水板受挤压形成褶皱或破裂，形成空隙。人为操作因素，包括混凝土振捣不到位、端头模板拼装不当、底座支撑不当等。混凝土因素，包括混凝土供应不及时，不能保证连续浇筑，先浇混凝土初凝，与后浇混凝土结合性差，出现空隙；或混凝土自身和易性差，浇筑后出现离析，造成混凝土不密实。工艺因素，包括上部混凝土浇筑完成后在自重作用下下沉，在拱部造成空洞；或拱部混凝土浇筑时，由于泵送压力或浇筑方式等问题，致使拱顶位置浇筑不到位，留下空洞。前三个影响因素可以通过加强质量控制和现场技术指导来消除，工艺因素受二衬台车空间影响，浇筑过程中很难发现，可以采用逐窗入模浇筑混凝土和带模注浆工艺来预防空洞的出现。
2 防止二衬背后脱空的施工措施
2.1 应用二衬滑槽逐窗入模技术
优点一：施工效率高，操作简便传统方法施工时，需要多次转移导管到多个窗口，拆、接泵管费时、费力，需要4～6人配合操作，单次泵管拆、接至少需要10min，增大了泵管堵塞的风险，且泵管在台车有限空间内上下移动，运输不便还附带安全风险。采用二衬滑槽逐窗入模，避免了工人来回拆、接泵管，提高了施工工效，减低了人工成本。
优点二：混凝土浇筑速度快，实现逐窗布料，避免质量通病传统方法施工时，工人往往出于方便及减少等待时间，在同层四个窗口中选择1～2个窗口布料或是跳层浇筑混凝土，导致混凝土集中布料、振捣不及时，特别是环、纵向施工缝部位容易形成集料窝、蜂窝麻面、冷缝、空洞、强度不足等质量问题。由于集中布料，还会造成二衬台车模板受到不均匀压力，可能会造成模板偏位，影响二衬轮廓，造成凈空尺寸不足或施工缝处错台等问题。采用二衬滑槽逐窗入模施工工艺，有效的减少了工人拆卸泵管的施工工序，保证了混凝土逐窗连续浇筑，有效的避免了上述问题的出现。
优点三：避免了混凝土后期修补，降低了成本采用传统工艺施工二衬混凝土造成的集料窝、蜂窝麻面，冷缝、空洞、强度不足等质量问题，后期修补的工作量大，施工难度巨大，成本高昂，且影响运营安全。采用二衬滑槽逐窗入模施工工艺，有效确保混凝土浇筑质量，减轻、避免了上述问题的出现，降低了项目成本。
缺点：对文明施工影响较大。
采用二衬滑槽逐窗入模施工工艺，每次浇筑前和浇筑后，需要对料斗、槽道、串筒进行清洗，污水收集、排放较为困难，需要安排工人进行清理、打扫，对洞内文明施工影响较大。
2.2 二衬混凝土带模注浆工艺
2.2.1 预埋注浆管处进行注浆
注浆孔数量：采用12m台车长度，设置3个注浆孔。
注浆孔位置：两端注浆孔距离端模边缘为2.0m，中间注浆孔距两端孔间距为4.0m，高端注浆孔及中间注浆孔同时作为排气孔。
2.2.2 带模注浆工艺优缺点
优点：有效消除拱顶部位的空洞和其他缺陷，虽然在施工过程增加了施工成本，但长远来看，减少了后期进行缺陷整治的费用和运营过程中的安全风险，从总体成本上考虑仍然是合算的。
缺点：增加了工序，延长了二衬施工拆模时间，同时浆液制备和注浆过程增加了浆液污染处理的需要。
2.2.3 带模注浆工艺流程和要点
依次从注浆孔进行注浆，以后面注浆孔为排气孔，注完一个孔立即关闭该孔的止浆阀门。注浆液选用具有良好结合力的微膨胀注浆料，注浆料要求具有微膨胀、高流动性、早强、无沁水、缓凝等特性。注浆持续时间控制在2～3h内，注浆压力一般不超过1MPa，注浆结束标志为排气孔和端头模流出浓浆液，关闭阀门。
注浆管安装及衬砌厚度记录：衬砌台车安装定位后，在衬砌混凝土浇注前，安装注浆管。首先，从固定法兰孔垂直穿入注浆管，注浆管顶端紧贴防水板，记录穿入固定法兰及台车内注浆管长度，切除多余长度；其次，在固定法兰上安装带有连接套管的定位法兰，定位法兰连接套管与注浆固定管连接。
带模注浆：注浆顺序考虑隧道纵坡，由高程低一侧注浆孔开始，依次注浆，最后注高一侧注浆孔，有利于排气；注浆过程中，观察台车压力表和端模出浆情况。如果端头圆弧模板最高点漏浆，先停止注浆泵，及时对漏浆处进行封堵，然后继续注浆，直至端头（或排气孔）出浆浆体密度与制浆机中一致。更换至下一注浆孔，依次类推。注浆时，如果台车处压力表超过1.0MPa，直接转至下一注浆孔。原则上所有注浆孔均需注浆，但在注浆过程中其它未注浆的注浆孔流出达到相同密度浆体时，该孔达到封闭条件，不进行注浆。注浆过程确保预埋注浆管内浆液饱满，注浆完毕更换注浆连接件时应及时封堵注浆管。各注浆孔注浆结束，端模最高处出浆浆体密度与制浆机中一致，结束注浆。
观察压力表和排气孔出浆：回填注浆采用纯压式注浆，注浆设计压力0.15～0.2MPa。在注浆过程中，当短时间内灌入量很大，压力应及时降低。
注浆结束标志以排气孔流出浓浆即结束注浆，若台车模板处出浆压力达到0.2MPa，仍未出浓浆，应更换注浆孔。
注浆结束：卸下注浆机软管，将灌浆管孔封堵密实。浆液初凝后卸除定位法兰。
3 结束语
总之，应用了上述措施后，能有效的消除隧道二衬背后空洞问题，大大减少后期处理需要花费的时间和成本，而且增加的成本有限，值得在隧道施工中普遍推广。
参考文献
[1]张春光，彭万平.石林隧道二衬背后脱空注浆处治技术[J].铁道建筑，2016（11）：69～72.
[2]彭万平，张春光.云桂铁路石林隧道二次衬砌背后脱空受力分析及预防措施[J].铁道建筑，2016（10）：72～74.
收稿日期：2018-9-25
关键词：隧道二衬脱空；原因分析；防治
中图分类号：U457.2 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）33-0202-01
前 言
作为支护与安全储备的二次衬砌结构，在混凝土浇注过程中常受到人为因素、技术因素、混凝土干缩、徐变等因素的影响，拱顶衬砌混凝土与初支之间容易形成脱空。这种脱空会改变衬砌结构受力，使初支与二衬接触不均匀导致二衬局部受力增大，容易引发二衬开裂，减弱其支护强度。
1 二衬背后脱空的主要原因分析
隧道二衬混凝土一般采用自下而上浇筑，受混凝土自重作用影响，混凝土垂直压力大而水平压力小，拱顶部位混凝土很难浇筑密实，稍有不慎就容易造成空洞，形成空洞的原因主要有以下几点：
前置工序施作不到位，包括初支面喷护不平整，防水板铺设后形成空腔；防水板松弛度不当，使防水板受挤压形成褶皱或破裂，形成空隙。人为操作因素，包括混凝土振捣不到位、端头模板拼装不当、底座支撑不当等。混凝土因素，包括混凝土供应不及时，不能保证连续浇筑，先浇混凝土初凝，与后浇混凝土结合性差，出现空隙；或混凝土自身和易性差，浇筑后出现离析，造成混凝土不密实。工艺因素，包括上部混凝土浇筑完成后在自重作用下下沉，在拱部造成空洞；或拱部混凝土浇筑时，由于泵送压力或浇筑方式等问题，致使拱顶位置浇筑不到位，留下空洞。前三个影响因素可以通过加强质量控制和现场技术指导来消除，工艺因素受二衬台车空间影响，浇筑过程中很难发现，可以采用逐窗入模浇筑混凝土和带模注浆工艺来预防空洞的出现。
2 防止二衬背后脱空的施工措施
2.1 应用二衬滑槽逐窗入模技术
优点一：施工效率高，操作简便传统方法施工时，需要多次转移导管到多个窗口，拆、接泵管费时、费力，需要4～6人配合操作，单次泵管拆、接至少需要10min，增大了泵管堵塞的风险，且泵管在台车有限空间内上下移动，运输不便还附带安全风险。采用二衬滑槽逐窗入模，避免了工人来回拆、接泵管，提高了施工工效，减低了人工成本。
优点二：混凝土浇筑速度快，实现逐窗布料，避免质量通病传统方法施工时，工人往往出于方便及减少等待时间，在同层四个窗口中选择1～2个窗口布料或是跳层浇筑混凝土，导致混凝土集中布料、振捣不及时，特别是环、纵向施工缝部位容易形成集料窝、蜂窝麻面、冷缝、空洞、强度不足等质量问题。由于集中布料，还会造成二衬台车模板受到不均匀压力，可能会造成模板偏位，影响二衬轮廓，造成凈空尺寸不足或施工缝处错台等问题。采用二衬滑槽逐窗入模施工工艺，有效的减少了工人拆卸泵管的施工工序，保证了混凝土逐窗连续浇筑，有效的避免了上述问题的出现。
优点三：避免了混凝土后期修补，降低了成本采用传统工艺施工二衬混凝土造成的集料窝、蜂窝麻面，冷缝、空洞、强度不足等质量问题，后期修补的工作量大，施工难度巨大，成本高昂，且影响运营安全。采用二衬滑槽逐窗入模施工工艺，有效确保混凝土浇筑质量，减轻、避免了上述问题的出现，降低了项目成本。
缺点：对文明施工影响较大。
采用二衬滑槽逐窗入模施工工艺，每次浇筑前和浇筑后，需要对料斗、槽道、串筒进行清洗，污水收集、排放较为困难，需要安排工人进行清理、打扫，对洞内文明施工影响较大。
2.2 二衬混凝土带模注浆工艺
2.2.1 预埋注浆管处进行注浆
注浆孔数量：采用12m台车长度，设置3个注浆孔。
注浆孔位置：两端注浆孔距离端模边缘为2.0m，中间注浆孔距两端孔间距为4.0m，高端注浆孔及中间注浆孔同时作为排气孔。
2.2.2 带模注浆工艺优缺点
优点：有效消除拱顶部位的空洞和其他缺陷，虽然在施工过程增加了施工成本，但长远来看，减少了后期进行缺陷整治的费用和运营过程中的安全风险，从总体成本上考虑仍然是合算的。
缺点：增加了工序，延长了二衬施工拆模时间，同时浆液制备和注浆过程增加了浆液污染处理的需要。
2.2.3 带模注浆工艺流程和要点
依次从注浆孔进行注浆，以后面注浆孔为排气孔，注完一个孔立即关闭该孔的止浆阀门。注浆液选用具有良好结合力的微膨胀注浆料，注浆料要求具有微膨胀、高流动性、早强、无沁水、缓凝等特性。注浆持续时间控制在2～3h内，注浆压力一般不超过1MPa，注浆结束标志为排气孔和端头模流出浓浆液，关闭阀门。
注浆管安装及衬砌厚度记录：衬砌台车安装定位后，在衬砌混凝土浇注前，安装注浆管。首先，从固定法兰孔垂直穿入注浆管，注浆管顶端紧贴防水板，记录穿入固定法兰及台车内注浆管长度，切除多余长度；其次，在固定法兰上安装带有连接套管的定位法兰，定位法兰连接套管与注浆固定管连接。
带模注浆：注浆顺序考虑隧道纵坡，由高程低一侧注浆孔开始，依次注浆，最后注高一侧注浆孔，有利于排气；注浆过程中，观察台车压力表和端模出浆情况。如果端头圆弧模板最高点漏浆，先停止注浆泵，及时对漏浆处进行封堵，然后继续注浆，直至端头（或排气孔）出浆浆体密度与制浆机中一致。更换至下一注浆孔，依次类推。注浆时，如果台车处压力表超过1.0MPa，直接转至下一注浆孔。原则上所有注浆孔均需注浆，但在注浆过程中其它未注浆的注浆孔流出达到相同密度浆体时，该孔达到封闭条件，不进行注浆。注浆过程确保预埋注浆管内浆液饱满，注浆完毕更换注浆连接件时应及时封堵注浆管。各注浆孔注浆结束，端模最高处出浆浆体密度与制浆机中一致，结束注浆。
观察压力表和排气孔出浆：回填注浆采用纯压式注浆，注浆设计压力0.15～0.2MPa。在注浆过程中，当短时间内灌入量很大，压力应及时降低。
注浆结束标志以排气孔流出浓浆即结束注浆，若台车模板处出浆压力达到0.2MPa，仍未出浓浆，应更换注浆孔。
注浆结束：卸下注浆机软管，将灌浆管孔封堵密实。浆液初凝后卸除定位法兰。
3 结束语
总之，应用了上述措施后，能有效的消除隧道二衬背后空洞问题，大大减少后期处理需要花费的时间和成本，而且增加的成本有限，值得在隧道施工中普遍推广。
参考文献
[1]张春光，彭万平.石林隧道二衬背后脱空注浆处治技术[J].铁道建筑，2016（11）：69～72.
[2]彭万平，张春光.云桂铁路石林隧道二次衬砌背后脱空受力分析及预防措施[J].铁道建筑，2016（10）：72～74.
收稿日期：2018-9-25