隧道初支空洞檢測及處理方案

高鵬

摘 要：隨著國家對隧道工程投入的增大，隧道時速的增加，隧道建設(shè)出現(xiàn)的各類問題也越來越多，尤其是隧道的初支空洞問題。隧道初支是隧道對圍巖穩(wěn)定性的直接受力體，初支如果出現(xiàn)空洞將會極大的影響到隧道的安全。因此國家對隧道的安全質(zhì)量的要求也越來越嚴(yán)格，安全質(zhì)量問題的排查刻不容緩，必須要保證隧道施工的安全質(zhì)量，才能更好的杜絕隧道事故的發(fā)生。尤其是隧道的初支空洞問題，在這里，提出一種隧道初期支護(hù)空洞檢測及處理方案。

關(guān)鍵詞：隧道；初期支護(hù)；空洞；檢測；注漿

1工程概況

南平市延平區(qū)水南街道后嶺下村九峰山2#隧道出口為淺埋暗挖客貨共線雙線隧道，列車設(shè)計時速200km/h，全長1851m，由于地形環(huán)境復(fù)雜，隧道出口人口較多，一般沒有地下深基礎(chǔ)，對于施工安全、環(huán)境的保護(hù)及水土保持有相當(dāng)高的要求，埋深最最淺處僅為10m。圍巖為燕山早期花崗巖與侏羅系黎山群石英砂巖侵入接觸，無軟弱結(jié)構(gòu)面，巖體較完整。節(jié)理裂隙較發(fā)育，風(fēng)化較強(qiáng)烈。地下水主要為基巖裂隙水，較發(fā)育。

2檢查方案

2.1隧道初支錘擊回聲檢測方法

用初支檢測錘擊打噴砼初支表面，利用敲擊回聲分辨初支背后是否有空洞，并做出相應(yīng)的記錄。

如圖1

2.1隧道初支鉆孔檢測方法

縱向5m、環(huán)向3m一個鉆孔，用手電檢測觀察初支是否有空洞，尺子量測初支厚度，并做相應(yīng)的記錄。如圖2

2.1隧道初支鉆孔檢測方法

應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)檢測初支厚度及是否有空洞，檢測隧道斷面七道線，分別是拱頂一道線、兩側(cè)拱腰兩道線、兩側(cè)起拱線兩道線、兩側(cè)邊墻兩道線。并做出相應(yīng)的記錄。如圖3

3原因分析

3.1九峰山2#隧道出口主要受鉆孔精度、爆破技術(shù)、施工組織管理等因素的影響，開挖超欠挖現(xiàn)象比較嚴(yán)重，針對此現(xiàn)象進(jìn)行以下原因分析：

①開挖循環(huán)進(jìn)尺過大，未遵循“短進(jìn)尺，弱爆破”的原則。也未能及時修正爆破參數(shù)，難以保證開挖斷面有良好的爆破效果；

②人工鉆孔未嚴(yán)格按設(shè)計要求施工，主要存在的問題有：周邊眼間距普遍大于設(shè)計間距，外插角度誤差較大，布眼不均勻。掏槽未采用雙層斜眼楔形，輔助眼密度過稀，為根據(jù)巖體軟硬變化程度調(diào)整；

③爆破裝藥量未嚴(yán)格按照爆破設(shè)計規(guī)定裝藥，雷管段號用普通雷管代替，并且為了減少補(bǔ)炮而加大裝藥量，對圍巖造成破壞，易形成超挖；

④施工時鉆孔外插角誤差過大，造成兩茬炮相接處超挖；

⑤圍巖層理、節(jié)理發(fā)育，層間結(jié)合力弱，極易滑塌；

3.2初期支護(hù)工序混亂

在未對開挖巖層表面進(jìn)行清理及超挖區(qū)域掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，噴射砼補(bǔ)平的工序下，直接立工字鋼架、錨桿施工和布設(shè)鋼筋網(wǎng)片，為空洞的形成創(chuàng)造了條件；還有鋼筋網(wǎng)片施工工序錯誤，對噴射砼直接接觸巖面起到了一定阻礙作用，特別是鋼架后面和邊角處，不易噴實(shí)，初噴施工時間延長3～4h，圍巖在此期間沒有約束，易變形，形成空洞。

4處理方案

根據(jù)檢測確定的初期支護(hù)混凝土脫空范圍和密實(shí)度，分三種情況處理：初期支護(hù)脫空范圍較大或脫空深度較深處（破檢查驗(yàn)，含初支噴砼厚度超過50cm深度或面積超過1m?），將脫空范圍的噴射混凝土全部鑿除，根據(jù)脫空的深度確定是采用掛多層網(wǎng)片噴射混凝土還是單層網(wǎng)片噴射混凝土的處置方法（如圖4）；脫空深度較小或僅僅是混凝土和圍巖之間有少量間隙，采用注漿機(jī)向脫空處壓注水泥砂漿的方法對脫空或空隙進(jìn)行處理；噴射混凝土不密實(shí)部位，鑿除后掛網(wǎng)補(bǔ)噴。

5注漿作業(yè)

5.1機(jī)具配置

電動空壓機(jī)1臺，風(fēng)鉆4臺，注漿機(jī)1臺，砂漿攪拌機(jī)1臺，全站儀1套

5.2勞動組織

空壓機(jī)司機(jī)1人，鉆孔4人，注漿6人（含拌料）、鑿槽埋管2人

5.3材料準(zhǔn)備

P.O 42.5水泥、φ32*3.25mm熱軋鋼管

5.4作業(yè)條件

注漿前應(yīng)清理預(yù)埋的注漿管，將管內(nèi)雜物和混凝土清理干凈；注漿機(jī)壓力性能表良好，高壓管暢通；對機(jī)械設(shè)備、風(fēng)水管路、電纜線路等已進(jìn)行全面檢查及試運(yùn)轉(zhuǎn)；作業(yè)區(qū)有良好的通風(fēng)和足夠的照明裝置；初支背后注漿，必須待噴砼完成28天才能進(jìn)行；如圖5

5.5施工操作工藝措施及主要做法要求

5.5.1工藝流程

埋設(shè)注漿孔、埋設(shè)注漿管、漿液配置、檢查注漿設(shè)備、灌注漿液、注漿完成

5.5.2施工操作要點(diǎn)及要求

5.5.2.1施做注漿孔

縱向施做注漿孔，注漿孔為鉆孔埋設(shè)，根據(jù)脫空面積大小區(qū)別布設(shè)。連續(xù)脫空部位，環(huán)向間距0.6m，縱向間距0.5m；獨(dú)立脫空較小部位，一次注漿完成，空洞較大部位，初期支護(hù)脫空范圍較大或脫空深度較深處（含初噴砼厚度超過50cm），將脫空范圍的混凝土全部鑿除，鑿出后根據(jù)脫空的深度確定是采用掛多層網(wǎng)片噴射混凝土還是單層網(wǎng)片噴射混凝土的處置方法，直到密實(shí)。

5.5.2.2埋設(shè)注漿管

利用破檢孔洞埋設(shè)注漿管，注漿導(dǎo)管采用φ32*3.25mm熱軋鋼管，長度為40cm，當(dāng)有超挖時適當(dāng)加長，注漿管迎水面位置應(yīng)與圍巖密貼。

5.5.2.3漿液配置

（1）注漿采用M20水泥砂漿，水泥漿由普通硅酸鹽水泥和水?dāng)嚢瓒?/p>

（2）灌注漿液

注漿管與注漿機(jī)連接好后，排除管內(nèi)空氣，調(diào)整好注漿壓力，啟動注漿機(jī)開始注漿，注漿應(yīng)在距封閉成交底內(nèi)容：注漿離掌子面5m外進(jìn)行，注漿時先注兩側(cè)孔，后注拱頂孔。注漿壓力一般為0.3～0.5Mpa。注漿終壓力0.5Mpa。注漿時隨時觀察壓力和流量變化。當(dāng)壓力逐漸上升，流量逐漸減少，注漿壓力達(dá)到終壓時，穩(wěn)定2min，可結(jié)束本次注漿。（3）堵孔

注漿完畢后，用棉紗封堵注漿管，以防止?jié){液從管內(nèi)溢出。

（4）監(jiān)控量測

注漿過程中測量人員使用全轉(zhuǎn)儀對隧道拱頂下沉，凈空變化加強(qiáng)監(jiān)控，防止一次性注漿過快過大導(dǎo)致鋼架變形，同樣注漿結(jié)束后，使用全站儀加強(qiáng)對初支變形監(jiān)控量測。

5.6質(zhì)量要求

5.6.1主控項(xiàng)目

漿液配合比應(yīng)符合設(shè)計要求；

初支背后注漿應(yīng)保證回填密實(shí)；

5.6.2一般項(xiàng)目

注漿壓力、注漿量應(yīng)符合設(shè)計要求；

注漿孔的數(shù)量、布置、間距、孔深應(yīng)符合設(shè)計要求；

注漿范圍符合設(shè)計要求；

注漿應(yīng)在初期支護(hù)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后進(jìn)行；

6注意事項(xiàng)

6.1安全注意事項(xiàng)

施工中，應(yīng)定期檢查電源線路和注漿設(shè)備的電器部件，確保用電安全。

經(jīng)常檢查和清洗注漿管，防止堵塞，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時處理。

注漿平臺安置平穩(wěn)，洞內(nèi)車輛通過支架時，必須慢行，并有專人指揮，防止撞擊支架。

注漿作業(yè)時，作業(yè)人員應(yīng)使用防塵用具和膠皮手套。

當(dāng)泵壓出現(xiàn)異常增高，應(yīng)立刻停機(jī)，排除故障后方可使用。

注漿管連接必須牢固、接頭設(shè)置連環(huán)扣，防止注漿管接頭脫落傷人。

6.2環(huán)保注意事項(xiàng)

應(yīng)優(yōu)先選用對環(huán)境影響小的漿液；應(yīng)采取有效措施防止?jié){液遺灑；漿液的配置量應(yīng)計算準(zhǔn)確，隨拌隨用，剩余的漿液不得隨意潑灑。

較小的空洞和缺陷，進(jìn)行壓漿填充，再用地質(zhì)雷達(dá)檢測，直至密實(shí)為止，需注意的是，本可以用水泥凈漿液填充，因水泥凈漿液凝固后收縮，再次檢測仍然存在空洞，必須要1：1的水泥砂漿填充

7安全、質(zhì)量及環(huán)境保護(hù)措施

鉆孔應(yīng)嚴(yán)格按所給的孔位進(jìn)行，鉆孔過程中經(jīng)常觀察造孔走向，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有較大偏差時應(yīng)及時進(jìn)行糾正。

注漿時嚴(yán)格按注漿配合比施工，并根據(jù)注漿結(jié)束條件適時結(jié)束注漿作業(yè)。注漿過程中及時、完整的填寫注漿記錄。

注漿時應(yīng)觀察噴射混凝土表面裂隙的發(fā)展情況，并采取措施確保注漿效果。

施工時應(yīng)佩戴好安全防護(hù)用具，并設(shè)置專職安全員隨時觀察圍巖變化情況。

注漿作業(yè)完成后應(yīng)及時對場地進(jìn)行清理，所使用的機(jī)械設(shè)備按要求歸位，以滿足文明施工的要求。施工時應(yīng)佩戴好安全防護(hù)用具，并設(shè)置專職安全員隨時觀察圍巖變化情況。

注漿作業(yè)完成后應(yīng)及時對場地進(jìn)行清理，所使用的機(jī)械設(shè)備按要求歸位，以滿足文明施工的要求。

8結(jié)語

隧道初支空洞是隧道安全質(zhì)量控制項(xiàng)目中相當(dāng)重要的一項(xiàng)，絕不能有半點(diǎn)疏忽。隧道初支是隧道圍巖穩(wěn)定性的直接受力體，若存在空洞將會給隧道安全行車帶來不可估量的損失。所以，對于隧道初支空洞的檢查，我們必須采取各種檢測空洞措施層層把關(guān)（附表1），發(fā)現(xiàn)及時做出相應(yīng)的處理措施，堅(jiān)決不允許隧道初支空洞的出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]《時速200公里客貨共線鐵路雙線隧道復(fù)合式襯砌》（通隧（2008）1012）

[2]《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》（GB50086-2001）

[3]《鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（TB10753-2010）

（作者單位：中鐵十二局集團(tuán)第四工程有限公司）