淺談隧道初支脫空原因及預(yù)控處理措施

鄧成宏 張振福 楊選擇 楊衛(wèi)衛(wèi)

中鐵八局集團(tuán)昆明鐵路建設(shè)有限公司 云南 昆明 650200

1 引言

隨著我國鐵路、公路隧道規(guī)模的增加和建設(shè)速度的加快，建成通車和在建的部分隧道都不同程度地出現(xiàn)了質(zhì)量問題，有初支脫空、不密實、滲漏水等，其中初支脫空是主要的質(zhì)量問題。2017年11月股份公司關(guān)于強(qiáng)化過程控制確保工程施工質(zhì)量的通知中要求隧道施工方面嚴(yán)格控制隧道開挖和支護(hù)質(zhì)量，加強(qiáng)初支前后空洞鉆孔檢查，禁止未經(jīng)檢查合格進(jìn)行下一道工序施工。集團(tuán)公司隧道質(zhì)量安全專項整治行動中將隧道初支后脫空作為整治重點之一，檢查發(fā)現(xiàn)個別鐵路隧道出現(xiàn)初支前后脫空問題，由于正值鐵路建設(shè)項目質(zhì)量安全排查整治專項行動正在開展之際，受到集團(tuán)公司從嚴(yán)從重處理。現(xiàn)以永廣鐵路阿郎隧道建設(shè)過程中對初支空洞的控制和處理為例，談?wù)勊淼莱踔Ш竺摽盏脑蚣邦A(yù)防控制處理措施，為在建隧道和以后施工的隧道預(yù)防和控制初支后脫空提供參考。

2 工程概況

成昆鐵路永仁至廣通段擴(kuò)能工程為國家和云南省重點建設(shè)項目，工程設(shè)計為國家I級電氣化雙線鐵路，正線全長92.009km。永廣鐵路三標(biāo)段起點里程DK679+700，終點里程DK707+035.85，標(biāo)段正線長24.490公里（短鏈2846.279米），共有雙線隧道8座共長14.438公里，占線路總長的59%，其中阿郎隧道全長5454米，為本標(biāo)段的重點工程。在施工過程中隧道初支后不同程度出現(xiàn)了一些空洞，采取了有效的措施進(jìn)行了處理，并進(jìn)行了預(yù)控。

3 初支脫空原因分析

針對現(xiàn)場施工情況及施工作業(yè)水平，總結(jié)分析造成初支背后脫空的原因主要有以下幾點：

（1） 隧道開挖成形效果差，存在超挖現(xiàn)象，巖面不平順導(dǎo)致初期支護(hù)鋼筋網(wǎng)、鋼架與巖面間存在較大空隙易造成背后局部脫空。

（2）初支后脫空主要發(fā)生在較大超挖部位，未有效進(jìn)行施工過程管控，尤其在噴射超挖較大部位混凝土?xí)r旁站監(jiān)督不到位，作業(yè)人員采用鋼架和網(wǎng)片后背板噴射或“堆碼式”噴射而又未及時采用混凝土噴射填實，從而導(dǎo)致初支后較大脫空。

（3）項目部管理人員不足，趕工期時施工現(xiàn)場存在無人監(jiān)督檢查情況時有發(fā)生，某些隧道隊伍在噴射初支混凝土施工時用洞碴石塊填充超挖部分，噴射混凝土后形成空洞。

（4）噴射工藝不當(dāng)：一是巖面凹處未先大致噴平；二是未執(zhí)行自下而上的噴射順序和分段、分片、分層的要求，操作隨意性強(qiáng)；三是部分作業(yè)人員為節(jié)省時間，未按要求往復(fù)噴射，采取了不規(guī)范的“堆碼式”噴射混凝土方式。這些不規(guī)范的噴射混凝土施工工藝造成局部脫空。

（5）轉(zhuǎn)序驗收重視不足，在隧道初期支護(hù)質(zhì)量控制中往往關(guān)注鋼架施工質(zhì)量、強(qiáng)度、厚度，忽略了初支后脫空問題，初支后空洞形成后又未有效進(jìn)行脫空處理，雖施作了初支混凝土鉆孔驗證，但由于鉆孔數(shù)量不足、深度不夠（未加深檢查孔至巖面），只驗證了噴射混凝土厚度問題，難以檢查出初支背后是否存在脫空，且不能如實反映出初支背后脫空范圍。檢查驗證孔屬于抽查，不能對初支做到全覆蓋，對抽查驗證孔范圍外的小脫空問題易遺漏。

4 初支脫空預(yù)控措施

（1）加強(qiáng)初支轉(zhuǎn)序施工管理及施作質(zhì)量，必須將初期支護(hù)檢查驗證孔納入工序管理，專人負(fù)責(zé)、專人盯控。

（2）開挖環(huán)節(jié)加強(qiáng)超欠挖控制：加強(qiáng)測量放樣，認(rèn)真進(jìn)行鉆爆設(shè)計，優(yōu)化鉆爆設(shè)計參數(shù)，精確控制好炮眼間距，并嚴(yán)格按照技術(shù)參數(shù)裝藥，提高光面爆破效果，控制好超欠挖，確保巖面平順，減小鋼筋網(wǎng)和鋼架背后的空隙。

（3）加強(qiáng)噴射混凝土施工過程控制，嚴(yán)格按照噴射混凝土施工工藝進(jìn)行，先將低洼處大致噴平，再自下而上順序分層、往復(fù)噴射，避免在巖面與鋼筋網(wǎng)出現(xiàn)空隙或造成初支不密實。

（4）對于超挖較小的隧道巖面采取多次噴混凝土找平處理，局部掛網(wǎng)補(bǔ)噴平整，初支完成后適時進(jìn)行敲擊檢測，并加密破檢孔，如有脫空及時鉆孔注漿處理，不留隱患。

（5）對較大超挖部位，噴射混凝土過程中技術(shù)人員或管理人員必須的進(jìn)行旁站，督促作業(yè)人員將鋼架和網(wǎng)片后的空腔及時用混凝土噴射填實，防止導(dǎo)致初支后較大脫空。也可對超挖較大部位可埋設(shè)鋼管，后期及時泵送混凝土或注漿回填密實。

（6）加強(qiáng)隧道初期支護(hù)轉(zhuǎn)序驗收工作，重點檢查脫空問題。對較大超挖部位，須在噴射混凝土表面進(jìn)行標(biāo)記，鉆孔驗證時加密破檢孔，發(fā)現(xiàn)脫空現(xiàn)象及時處理，不留隱患。必要時采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行無損探測，根據(jù)檢測出的脫空情況采取相應(yīng)處理措施處理合格后方可轉(zhuǎn)序。

（7）建立健全質(zhì)量獎懲制度，將初支轉(zhuǎn)序驗收作為項目經(jīng)理部檢查考核重點，責(zé)任到人，對控制較好的進(jìn)行獎勵，對過程控制不到位和作業(yè)不規(guī)范而造成脫空的進(jìn)行處罰。

5 初支脫空處理措施

（1）對于初支背后范圍較小的既有空洞采取掛網(wǎng)補(bǔ)噴處理。

（2）局部不密實部位鑿除松散混凝土后掛網(wǎng)補(bǔ)噴處理。

（3）對于一般連續(xù)脫空部位，環(huán)向間距3m縱向間距5m鉆孔，一孔作為注漿孔，相鄰孔作為排氣孔或檢查孔，采用1:0.8～1:1水泥漿間歇注漿充填密實；對于獨立脫空較小部位， 采用1:0.8～1:1水泥漿一次注漿充填密實。

（4）對于較大脫空，鉆孔埋設(shè)不少于2根Φ100泵送管，作為排氣檢查及泵送口，泵送混凝土回填處理。泵送過程中專人指揮及觀察，采用流動性較大的混凝土，及時調(diào)整坍落度，分段間隔時間泵送，須控制泵送速度，防止泵送速度過快壓跨初支?；靥钐幚砣客瓿珊螅龠M(jìn)行鉆孔或雷達(dá)掃描，發(fā)現(xiàn)有局部不密實的注漿處理密實。

6 結(jié)論

隧道初支脫空缺陷是隧道的主要質(zhì)量問題之一，要全面消除尚參建各方共同做出努力，但只要掌握襯支脫空的原因，采取有效的預(yù)防控制措施，就能最大限度減少初支后脫空現(xiàn)象，同時加強(qiáng)初支脫空鉆孔檢查驗證，發(fā)現(xiàn)空洞初支脫空現(xiàn)象采取相應(yīng)的措施及時處理，不留隱患，做好轉(zhuǎn)序質(zhì)量把控，就能防止隧道初支脫空對對隧道的安全性能的影響，避免質(zhì)量安全事故的發(fā)生，降低施工成本。以上隧道初支脫空預(yù)控處理措施，對鐵路隧道、公路隧道、地鐵隧道等隧道施工質(zhì)量控制，均具有較好的借鑒作用。