隧道二衬脱空注浆补强处治技术要点

卓 越

（四川路桥桥梁工程有限责任公司， 四川 成都 610000）

0 前言

二衬背后脱空是指隧道二衬混凝土与初支喷射混凝土之间存在空隙、空洞或混凝土不密实现象。在隧道实体工程质量检查中发现，多数隧道均存在局部二衬混凝土背后脱空以及二衬拱顶不密实现象。为了保证衬砌施工质量，常采用注浆法进行补强加固。本文对隧道二衬背后脱空及不密实现象进行了原因分析，并总结了注浆补强的处治技术要点。

1 二衬脱空原因分析

隧道二衬发生背后脱空的主要位置集中在拱顶及侧壁、拱腰等部位。从此类缺陷常发部位在隧道横断面上的空间分布规律分析，总结得出以下几个主要成因：

1、在施工至拱顶时，因拱顶初支平整度差表面凹凸不平，或台车挡头板排气孔堵塞，混凝土将部分空气挤压至狭小密封空间内无法排出，造成空隙。

2、在混凝土浇筑到拱顶位置时出现灌注管堵管，施工人员未仔细排查现场情况，错误认为已经灌满，停止灌注，造成脱空现象。

3、二衬拱顶混凝土灌注完成后急于拆管，混凝土未初凝，受重力作用而下沉，造成灌注孔处脱空。

4、二衬浇筑过程中混凝土供应不连续，中途间隔时间过长，造成局部位置混凝土失去流动性或初凝，后续混凝土无法填补空隙造成脱空。或因混凝土振捣不到位，排气不充分，造成混凝土不密实。

5、防水板铺设未预留足够的松铺系数，导致二衬混凝土时，防水板不能与初支面密贴，造成防水板背面出现空隙。

6、混凝土配合比不良，水灰比过大、坍落度过大等性能缺陷造成混凝土凝固收缩变形过大，导致空隙。

2 注浆补强处治

2.1 施工方法

通过敲击检测或超声波检测确定脱空区域，用红油漆在二衬混凝土表面画出脱空区标识线，明确处治范围。注浆孔按1m×1m 间距，交错布置，钻孔孔径Ф 42mm，孔内埋设Ф32mm 钢管，钢管上焊接Ф20mm 注浆阀门，注浆过程中关闭相邻空位的阀门，防止浆液泄露，同时打开顶部排气管确保浆液密实。注浆完毕，待浆液强度达到设计要求后，进行超声波检测。

2.2 工艺流程

注浆加固施工工艺流程为：钻设注浆孔→埋设注浆管→配置浆液→灌注浆液→终止注浆→质量检测

2.3 技术要点

1）钻孔

钻孔施工前首先进行放线，将注浆孔孔位在二衬混凝土表面用红油漆打点标识出来，注浆孔按1m×1m 间距交错布设。

采用钻孔机在标识处钻设Φ42mm 注浆孔，为防止钻孔时破坏防水板，钻孔时需准确控制钻孔深度，一旦钻穿二衬混凝土层后立即停钻，避免超深。钻孔完成后应检查防水板是否损坏，测量实际的衬砌厚度缺陷范围和衬砌背后不密实、空洞的大小及范围，并与超声检测结果进行核对。根据实际测量结果对注浆孔布置间距、范围进行适当调整。

2）埋设注浆管

在Ф42mm 钻孔内埋设注浆管，注浆管采用Ф32mm 钢管，长度一般为60cm，当有二衬混凝土超厚情况时应适当加长。注浆管采用锚固剂或植筋胶固定于注浆孔中，注浆孔与注浆管间的空隙需封堵密实防止漏浆；注浆管外留孔口顶部焊接Ф20mm 钢管并安装阀门。选择最上方的一根注浆管作为排气管，注浆作业时打开阀门利用空气排出。

3）浆液配置

灌浆材料采用M35 微膨胀水泥砂浆，水泥砂浆由普通硅酸盐水泥、膨胀剂、天然砂和水搅拌通过高速制浆机强制搅拌而成，浆液水灰比建议1：1.2～1：1.5，具体根据现场试验确定。

4）灌注浆液

注浆机安装完成后将注浆管与注浆机连接好，排除管内空气和水，配置好水泥砂浆并调整好注浆压力后方可启动注浆机开始注浆。正式注浆施工前应先进行注浆试验，根据试验结果调整注浆压力、浆液配合比、稳压时间等注浆参数。

二衬背后脱空注浆时，沿隧道纵向应由下坡方向向上坡方向进行，沿隧道横向应按先边墙再侧墙最后注拱顶的顺序进行。单个脱空区注浆时按先下后上分层注浆的顺序依次进行。注浆过程中，应关闭相邻孔位的注浆阀门，防止浆液溢出。注浆压力一般控制在0.2～0.5Mpa 之间，注浆终止压力控制为0.5MPa。注浆施工过程中，密切观测注浆压力和浆液流量变化。当注浆压力逐渐上升，浆液吸收逐渐减少，直至达到设计终止压力，并稳定5min 以上，浆液吸收很少或不再吸浆时即可结束该孔注浆。

5）堵孔

注浆结束后应及时封堵注浆孔。为防止浆块掉落，影响形成安全，将孔口凿成内大外小的楔形进行封堵。用人工手工凿出10cm 长×10cm 宽×8cm 深的楔形孔，孔底掏凿为13cm×13cm 方形扩大空间。孔口凿完后，将孔内清洗干净，将Ф 4mm 钢筋圆环网片焊接在注浆钢管上以防砂浆掉块。注浆孔采用与二衬混凝土同强度的膨胀水泥砂浆进行封堵，膨胀剂物理性能指标应符合《混凝土膨胀剂》（JC476-2001）建材行业标准。

6）质量检测

注浆工作结束7 天后，现场组织验收，进行敲击检测及超声波检测处治效果。

3 施工注意事项

1、注浆补强施工前，应严格检查用电线路和各类设备的电器部件，确保用电安全，施工中保持用电线路规范，遵守操作规程；

2、对浆液搅拌机、压浆机、进浆管、压浆管应随用随洗，保障及时清洁，防止堵塞。对机械设备要经常检查维护，提前发现问题，及时处理，防止施工过程中停机停料，保障注浆施工顺利连续进行；

3、注浆施工操作平台应搭设稳固、规范，做好临边防护措施，支架架体应设置明显反光标志、限速牌和安全警示标牌，洞内车辆原则上远离支架行驶，确需靠近架体通过时，必须有专人指挥并减速慢行，防止碰撞支架；

4、施工过程中，作业人员必须佩戴安全帽、防尘口罩、防尘眼镜，使用胶皮手套，在支架上操作时系好安全带并正确挂设。注浆作业人员注意站在注浆管侧面，避免浆液飞溅伤人；

5、注浆管必须牢固锚固在注浆管内，外接阀门必须焊接牢固并设置保险扣，防止注浆管接头意外脱落伤人；

4 二衬脱空预防措施

1、隧道围岩开挖时应采取光面爆破等技术措施，严格控制超欠挖，减少凹凸坑洞，提高围岩基面平整度。

2、初支混凝土喷射施工时，应严格进行过程监督，加强初支平整度控制，对平整度不合格的位置进行补喷找平，必要时返工处理，直至合格后才允许进入下一道工序的施工，确保初支喷射混凝土面平整度满足要求。

3、隧道防水板铺设施工时，加强质量管理，控制好松铺系数，防止防水板铺设过紧导致二衬浇筑时开裂破损，或铺设过松形成褶皱导致空隙、空洞的出现。

4、二衬混凝土浇筑过程中，做好混凝土供应保障，减少间隔时间，保障连续施工。

5、对各工序作业人员进行详细的安全技术交底，提高质量意识，掌握操作技能。混凝土浇筑时，加强混凝土振捣。浇筑至拱顶时密切关注台车挡头模板排气孔情况，确保拱顶密实，并按要求预埋注浆管，便于后期拱顶注浆补强。

6、注浆施工过程中，应严密观察二衬混凝土状况，若发现二衬混凝土有变形、开裂或既有裂缝加速发育等异常情况，应立即停止注浆，查明原因。

5 结束语

隧道二衬背后脱空是目前隧道施工中经常发生的质量问题，因其改变了二衬混凝土的受力模式，减弱其受力性能，并在一定程度上影响了二衬混凝土的完整性，易造成应力集中、坍塌冲击、水流侵蚀等不良破坏。对通车运营造成了一定的安全、质量隐患。及时对二衬施工质量进行试验检测，查清二衬混凝土背后脱空情况，并根据检测报告、设计意见、处治方案对空洞进行注浆处理，能对二衬结构有效补强，消除相应安全、质量隐患。