淺談隧道初支脫空原因及預控處理措施

鄧成宏 張振福 楊選擇 楊衛衛

中鐵八局集團昆明鐵路建設有限公司 云南 昆明 650200

1 引言

隨著我國鐵路、公路隧道規模的增加和建設速度的加快，建成通車和在建的部分隧道都不同程度地出現了質量問題，有初支脫空、不密實、滲漏水等，其中初支脫空是主要的質量問題。2017年11月股份公司關于強化過程控制確保工程施工質量的通知中要求隧道施工方面嚴格控制隧道開挖和支護質量，加強初支前后空洞鉆孔檢查，禁止未經檢查合格進行下一道工序施工。集團公司隧道質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，檢查發現個別鐵路隧道出現初支前后脫空問題，由于正值鐵路建設項目質量安全排查整治專項行動正在開展之際，受到集團公司從嚴從重處理。現以永廣鐵路阿郎隧道建設過程中對初支空洞的控制和處理為例，談談隧道初支后脫空的原因及預防控制處理措施，為在建隧道和以后施工的隧道預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能工程為國家和云南省重點建設項目，工程設計為國家I級電氣化雙線鐵路，正線全長92.009km。永廣鐵路三標段起點里程DK679+700，終點里程DK707+035.85，標段正線長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，為本標段的重點工程。在施工過程中隧道初支后不同程度出現了一些空洞，采取了有效的措施進行了處理，并進行了預控。

3 初支脫空原因分析

針對現場施工情況及施工作業水平，總結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，存在超挖現象，巖面不平順導致初期支護鋼筋網、鋼架與巖面間存在較大空隙易造成背后局部脫空。

（2）初支后脫空主要發生在較大超挖部位，未有效進行施工過程管控，尤其在噴射超挖較大部位混凝土時旁站監督不到位，作業人員采用鋼架和網片后背板噴射或“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，趕工期時施工現場存在無人監督檢查情況時有發生，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：一是巖面凹處未先大致噴平；二是未執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；三是部分作業人員為節省時間，未按要求往復噴射，采取了不規范的“堆碼式”噴射混凝土方式。這些不規范的噴射混凝土施工工藝造成局部脫空。

（5）轉序驗收重視不足，在隧道初期支護質量控制中往往關注鋼架施工質量、強度、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行脫空處理，雖施作了初支混凝土鉆孔驗證，但由于鉆孔數量不足、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 初支脫空預控措施

（1）加強初支轉序施工管理及施作質量，必須將初期支護檢查驗證孔納入工序管理，專人負責、專人盯控。

（2）開挖環節加強超欠挖控制：加強測量放樣，認真進行鉆爆設計，優化鉆爆設計參數，精確控制好炮眼間距，并嚴格按照技術參數裝藥，提高光面爆破效果，控制好超欠挖，確保巖面平順，減小鋼筋網和鋼架背后的空隙。

（3）加強噴射混凝土施工過程控制，嚴格按照噴射混凝土施工工藝進行，先將低洼處大致噴平，再自下而上順序分層、往復噴射，避免在巖面與鋼筋網出現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，局部掛網補噴平整，初支完成后適時進行敲擊檢測，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人員或管理人員必須的進行旁站，督促作業人員將鋼架和網片后的空腔及時用混凝土噴射填實，防止導致初支后較大脫空。也可對超挖較大部位可埋設鋼管，后期及時泵送混凝土或注漿回填密實。

（6）加強隧道初期支護轉序驗收工作，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行標記，鉆孔驗證時加密破檢孔，發現脫空現象及時處理，不留隱患。必要時采用地質雷達進行無損探測，根據檢測出的脫空情況采取相應處理措施處理合格后方可轉序。

（7）建立健全質量獎懲制度，將初支轉序驗收作為項目經理部檢查考核重點，責任到人，對控制較好的進行獎勵，對過程控制不到位和作業不規范而造成脫空的進行處罰。

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補噴處理。

（2）局部不密實部位鑿除松散混凝土后掛網補噴處理。

（3）對于一般連續脫空部位，環向間距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。回填處理全部完成后，再進行鉆孔或雷達掃描，發現有局部不密實的注漿處理密實。

6 結論

隧道初支脫空缺陷是隧道的主要質量問題之一，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，采取有效的預防控制措施，就能最大限度減少初支后脫空現象，同時加強初支脫空鉆孔檢查驗證，發現空洞初支脫空現象采取相應的措施及時處理，不留隱患，做好轉序質量把控，就能防止隧道初支脫空對對隧道的安全性能的影響，避免質量安全事故的發生，降低施工成本。以上隧道初支脫空預控處理措施，對鐵路隧道、公路隧道、地鐵隧道等隧道施工質量控制，均具有較好的借鑒作用。