【摘要】目前，我国公路隧道基本采用复合式衬砌结构。二次衬砌是对初期支护进行隧道进一步加固，可以很好地稳定围岩，确保隧道安全和质量。但如果二次衬砌背后产生脱空现象，会严重影响隧道整个结构和运营的安全，必须对引发此类病害的成因进行分析并采取预防举措。分析某隧道二次衬砌背后出现脱空产生原因，提出科学治理方案，并结合对隧道脱空的治理经验，提出预防意见，为有效避免此类病害提供依据。
【关键词】隧道衬砌;脱空;防治
某公路隧道围岩包含V、IV-2、IV-1、Ⅲ、Ⅱ等等级，主要为强风化花岗岩，局部为中风化、微风化花岗岩，岩体含水量少，部分段落基岩较破碎，裂隙发育。在工程验收之前自查时，发现隧道拱顶存在不同程度的脱空，影响运营安全，因此，对引发此类病害的成因进行分析及采取预防举措很有必要。
1病害形态
首先对隧道进行雷达检测，依据检测结果采用地质锤敲击的方式核查病害范围，必要时再采用钻孔及开天窗验证[1]，存在脱空形态主要呈倒三角形如图1、图2所示，位于两板二次衬砌接缝或砼泵送口处，发育范围长∗宽∗深度（0.1∗0.2∗0.1~0.8∗0.5∗0.3m），内无充填物，特别体现在隧道坡度较大段落。
2原因分析
2.1施工工艺方面
（1）隧道光面爆破的效果不理想，另外初期支护不太光顺，防水板挂设松驰度控制不合适，没有与初期支护紧密地贴实[2]，施工人员在浇筑砼的时候，防水板有一部分受力形成二次衬砌和初期支护之间的脱空，如图2所示。
（2）二次衬砌浇筑的时候由于砼坍落度小、流动性差，同时衬砌台车端头模板未设置排气观察孔造成空气无法排出，导致个别衬砌拱顶施工缝处存在脱空[2]。
（3）凝固收缩是砼自身的特性[3]，虽然砼可以将模板彻底注满，但是当砼凝固之后，因为收缩的原因，施工人员发现依然会出现一定的小间隙。
（4）二次衬砌台车砼输送孔设置间距过大[4]或者现场浇筑的时候从始至终只从一个输送孔浇筑砼（图4），特别是在隧道坡度（图5）及钢筋段落（图6）明显。
（5）由于仰拱矮边墙施工的时候，与二次衬砌台车错台，导致整体封堵模板的时候，封闭不严漏浆，形成空壳或飞边，是造成小空隙的诱因[5]。
（6）在衬砌台车泵送口的地方，对砼的封堵不够严实，当施工人员拆除泵送管的时候，容易产生砼倒流的现象，从而导致一定脱空
2.2
现场管理方面
（1）现场未按照要求进行振动，钢筋阻力大，砼流动慢（钢筋段落）。
（2）当砼供应不及的时候，或者因为泵送压力、停水、断电、机械故障、交通堵塞等客观因素，会影响砼的连续浇筑性[7]。
（3）管理人员检查不到位，尤其是到拱顶后，未到台车上实际检查砼浇筑饱满程度，未依据现场实际情况及时调整砼配合比及施工工艺，指导工人施工[8]。
2.3病害整治不及时
（1）二次衬砌浇筑圆满结束后，没有能对注浆进行及时的处理，导致注浆不是非常饱满。
（2）注浆完成后未进行再次确认是否再进行二次注浆。
3处理方案
依据施工现场的实际情况，针对不同情况有的放矢地处理，当衬砌脱空而且砼厚度大于20cm的时候，可以采用间歇式无收缩桨材进行回填注浆处理;如果衬砌脱空、而且砼厚度不大于20cm的时候，施工人员可以通过开“天窗”的方式进行强基固本，采取开“天窗”的模筑微膨胀细石砼后，通过网喷形式进行覆盖加强[9]。
3.1衬砌脱空且砼厚度小于20cm
首先采用敲击方式再次复核脱空范围，将脱空处砼周边进行修整、凿成倒梯形，确保衬砌厚度不得小于20cm（当发现衬砌厚度不足20cm的时候，割除防水板再扩挖），采用开“天窗”方式补强加固，通过开天窗，模筑微膨胀细石砼后实施锚网喷覆盖加强。
（1）衬砌破除边界采用倒梯形，锐角大于70°。
（2）植筋:内层植筋位置位于砼的内轮廓线之外7~10cm，环向植筋直径大于16mm，深度大于15cm，如果植筋超过20cm的时候，植入的深度大于18cm，环向植筋的纵向间距为15~20cm，那么纵向植筋直径大于10mm，环向间距20~30cm。如图7、图8所示。
（3）防水板:确保防水板与初期支护密贴。
（4）支立模板以后，施工人员在脱空的地方灌注微膨胀C40砼，然后进行捣固直至密实，对于回填灌浆管路进行预设，等到砼初凝时间满足72小时之后，施工人员再进行回填注浆一直到非常密实。如图9所示。
（5）在天窗外1.0~1.2cm的范围，施工人员通过锚杆钻机布置两圈φ25L=2.5m的中空注浆锚杆，同圈之间的相隔距离为1.0m，圈距0.5~0.6m，两圈错开布置。
（6）施工人员对于锚固区域及其以外大于20cm范围的衬砌表面通过凿毛处理，凿毛点依据梅花形布置，凿毛的间距为10cm，深度大于1cm。
（7）施工人员在缺陷、凿毛范围区域衬砌植入直径大于φ16的钢钎钉，通过梅花或者井型进行布置，彼此间距为30cm厘米，植入的深度为15~20cm，植入后，对植筋通常采用A级锚固胶进行锚固。
（8）通过钢丝刷清理缺陷、凿毛的范围区域，施工人员借力高压水仔细清理以后，采用尺寸型号为φ6@10∗10的钢筋网进行挂设，然后将钢筋网和植筋一起牢固焊接。
（9）施工人员采用C25砼进行喷射，喷射厚度达6~8cm，等到喷砼满足初凝条件以后，施工人员通过软钢丝刷对喷砼表面进行清理，软钢丝直径为1~3mm左右，长度要求大于10cm[10]。
3.2衬砌脱空且砼厚度大于20cm
施工技术人员首先对空响部位进行钻孔触探，砼厚度大于20cm的通过间歇式无收缩浆材回填注浆;具体的步骤如图10、图11所示。
（1）施工人员首次在起拱线上以原设计O1为圆心向上20°的地方进行钻孔注浆;施工人员第二次在起拱线上以原设计O1为圆心向上65°~70°的地方开始钻孔注浆;施工人员第三次在拱顶通过布设一组（2~3个）个注浆孔，将高孔作为泄浆的观测孔，把低孔当作注浆孔。如图12所示。
（2）第三次注浆通过球阀进行调节，注浆一旦饱满，施工人员首先对上阀进行关闭，然后停机对下阀进行关闭。拆除下阀后，等到浆液初凝之后，再对上阀进行拆除。
（3）施工人员依据脱空程度去设定预埋管长度，每层单侧一般钻孔3个（大于2个）中间孔作为注浆孔，两侧当作观测孔和排气的通道。
（4）注浆材料采用水灰比0.35以下的水泥浆，注浆以密实作为控制标准。（5）注浆后对注浆孔进行封闭。
4预防举措
隧道衬砌脱空现象是一种质量通病，其形成原因很多，为打造精品工程，必须在施工中通过切实举措来规避该现象。结合对隧道脱空的治理经验，提出以下几点意见:
4.1通过加强隧道光面爆破效果，特别是隧道石质情况超过III级围岩（含III级），施工人员需要切实控制掌子面周边炮眼间距（环向40~45cm）、数量和角度（外插角10°~15°）以及装药量（或采取隔孔装药），喷射砼的时候，必须保证隧洞初期支护表面的平整度;在防水板铺设的时候，通过对热熔垫片采用梅花形仔细设置，相互间隔为50~80cm。如图13所示。
（1）通过加入减水剂、泵送剂减少砼收缩;为保证效果，施工技术人员再施工现场应依据浇筑情况及时调砼整配合比。
（2）在模板台车顶部两端，施工人员通过采用斜交泵送口，而在坡度地段，则通过采用高位泵送口进行浇筑。
（3）在泵送封口处应采取阀门封堵如图14、图15所示，施工人员在泵送口与阀门之间增设一个阀门，采用螺栓和法兰盘对阀门与衬砌模板、阀门与输送管之间进行牢固连接。如果泵送完毕以后，首先将阀门与衬砌模板的螺栓取下来，把挡板复位关闭阀门以后，再重新通过螺栓进行连接，然后再将下阀门和输送管之间连接好。为确保与二次衬砌接缝处顺延，施工人员、技术人员需要切实加强矮边墙控制测量和施工中模板支立后的定位核查，这样才能确保万无一失。
（4）在二次衬砌台车后紧跟一个小型注浆台架，砼强度满足要求后，紧接着进行拱顶注浆，注浆完成后再进行效果验证。
（5）加强现场施工保证，尤其在二次衬砌浇筑时，务必保证施工用电不间断、电压稳定。
5结语
隧道施工过程中，以消除脱空为控制目标，通过本文控制举措，效果明显，在工程验收中，同类问题在相关单位中亦是最少;在后期隧道空洞、空响治理过程中，严格按以上整治方案，补强整治举措，加强排查力度，整治效果得到路局和业主高度承认，并多次作为样板在其他单位中推行。
公路隧道衬砌脱空原因和病害防治举措探析来自哈尔滨职业技术学院学报，参考文献和图表详见哈尔滨职业技术学院学报。
