公路工程隧道二衬厚度不足处治方案及控制重点

靳玉鹏 陈飏飚 黄建民

（国能大渡河金川水电建设有限公司，四川 阿坝， 624100

）

摘 要: 在公路工程施工过程中，因各种原因导致隧道二衬混凝土厚度不足，为了保障隧道实体质量以及后期使用过程中的安全、耐久性等，需对二衬厚度不足的部位进行处治。文中论述了造成二衬混凝土厚度不足的原因、弱爆破的处治方案以及处治过程中的控制重点，通过处治消除质量、安全隐患，保证隧道实体质量满足设计及规范要求，为公路工程隧道施工中类似质量问题的处治提供了借鉴和参考。

关键词：二衬厚度不足；弱爆破；控制重点；实体质量；

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1 引言

随着科学技术的不断发展及公路工程施工水平的不断提高，隧道施工已经形成了相对成熟的工艺体系；然而，在具体施工过程中，受复杂的地形地质条件、施工人员技术水平低层次不齐、工序验收不到位、现场管理不到位等因素影响，经常出现隧道二衬混凝土厚度不足等有关质量问题，影响到隧道的整体建设质量及后期运行安全，需采取合适的方案进行处治。

2 原因分析

（1）光面爆破后效果不好，至使隧道开挖轮廓线凹凸不平，造成超挖部分二衬混凝土变厚，而局部欠挖部分二衬厚度未达到设计要求。

（2）围岩预留变形量不足，导致初期支护施工后，浸入二衬衬砌界限内。

（3）监控量测不及时，在出现二次衬砌不满足设计要求后，未及时进行纠偏，造成了二衬厚度不足。

（4）工序之间衔接不紧密，仰拱未及时形成闭环，导致初期支护累积变形量大，从而浸入二衬衬砌界限内。

3 处治方案

采用弱爆破及人工配合风镐对不合格的二衬混凝土及初期支护进行拆除，拆除后经监控量测，在开挖断面满足设计要求的情况下，重新施工初期支护及二衬混凝土，从而消除质量、安全隐患，使实体施工质量满足设计及规范要求。具体处治方案如下：

3.1切割缓冲槽

为防止处治过程对合格段的二衬混凝土、防水板等造成破坏，首先切割缓冲槽，切割深度为二衬厚度的2/3，剩余1/3采用人工进行破除。

3.2拆除二衬混凝土

拆除前，相邻未拆段的二衬混凝土采用临时钢拱架进行加固处理，每侧三榀，布置间距为60cm，工字钢之间采用φ22钢筋纵向连接，连接钢筋环向布置间距为1m，每榀工字钢在起拱线部位打设2根锚杆，锚杆端头与工字钢架焊接固定。

3.2.1爆破拆除

二衬混凝土拆除采用弱爆破的方式进行，局部采用风镐清理。炮眼间距按40cm×40cm（环向×纵向）布置，φ32乳化炸药单孔装药量为40g～50g，装药完毕后必须进行堵孔，便于增强爆破效果并减少对相邻段落二衬混凝土的扰动；爆破完毕后采用风镐清理混凝土基面并切除衬砌钢筋，拆除后的混凝土建渣由装载机配合自卸车运送至指定弃渣场。

3.2.2确定爆破参数

1）最小抵抗线

隧道衬砌一般为弧形,最小抵抗线一般选取拆除衬砌的厚度。

2）爆孔间距

当爆孔间距取35cm-40cm时，爆破后留下根底较小，约2cm-3cm。根底部分人工易于凿除，同时也减少了爆破对围岩的扰动。

3）布孔

在爆破拆除中，为便于施工，炮孔应沿隧道纵向倾斜。炮孔倾斜角应根据施工机具、作业空间、作业难易来确定。根据施工经验，倾斜角控制在45°-60°之间，爆破效果较好。

4）装药量

装药量按Q=C（q₁·A+q₂·V）进行计算。

其中，Q为药包重量；C为炮孔定位系数，也称自由面系数;q₁为剪切面单位面积的耗药量；q₂为单位体积耗药量；V为被爆破的体积；A=pR²，R为爆破漏斗破裂半径；V=a·H·W，H为衬砌混凝土厚度。

式中，C、q1、q2可在爆破手册中查出。

在有临空面的介质中爆破漏斗破裂半径R=W·（1+n）^1/2

其中，W为最小抵抗线；n为爆破作用指数。

3.3拆除初期支护

为确保拆除时的安全，初期支护采用跳仓拆除的方式进行，每一仓分3次拆除，每次拆除4m（详见附图1）；首先拆除A区与C区，然后再拆除B区，B区拆除必须在A区与C区拆除并重新支护后进行。

图1 初期支护拆除示意图

3.4重新施工初期支护

在满足设计断面的基础上，采用风镐对断面扩挖5cm并修整，扩挖完毕后采用C20混凝土进行初喷，初喷厚度4cm。格栅拱架施工时应根据监控量测数据确定合理的预留量，并严格按照设计要求进行加工，不得随意更改接头位置及格栅拱架的受力结构，所有接头部位均采用高强螺栓连接牢固并进行焊接。

3.5开展监控量测

初期支护拆换过程中及重新施工后应加强对拱顶沉降、周边收敛的监测，监测点的布设间距为2m一组；监测过程中，应及时对监控量测数据进行汇总、分析，并根据监测数据划分不同的变形预警等级。当出现变形量较大超过预警值的情况时应及时通知参建各方到现场查看，立即采取措施，避免出现拆换后再次侵限以及安全事故等。

3.6安装防排水设施

3.6.1安装排水管

纵向排水管采用与施工图一致的φ100PE，与原衬砌纵向排水管采用三通PE管连接；环向排水管也采用与施工图一致的φ100PE，在初期支护施工完成后，防水板铺设前，紧贴初期支护面安设，用U型卡固定，且纵向排水管应采用无纺布包裹，防止水泥浆窜入、堵塞排水管。

3.6.2安装防水板

无纺布铺设前，首先对初期支护表面进行处理，切除锚杆头和钢筋头，深宽比大于1/10的凹坑采用细石混凝土填平，确保喷射混凝土表面平整，无尖锐棱角。无纺布铺设时采用专用的热熔衬垫及射钉将无纺布固定在喷射混凝土上，专用热熔衬垫及射钉按梅花型进行布置。

止水带埋设采用切缝开槽并由双排φ22钢筋固定的方式施工。切缝沿其中间空心圆环与变形缝的中心线，切割深度及宽度为15cm；φ22钢筋布置间距为1m，采用钻孔方式安装；止水带定位时, 应保持界面部位平展,防止止水带翻滚、扭结；止水带安装于双排φ22钢筋之间，安装完成后采用环氧树脂对槽内及止水带固定部位的空隙进行填充加固，防止止水带偏移,影响止水效果。

待无纺布及止水带等安装完毕后，便可以开始防水板的安装，为确保后期止水效果，采用遇水膨胀止水条密贴在新旧防水层接缝处，且在新旧二衬混凝土施工缝处使用止水膏进行涂抹。

3.7浇筑二衬混凝土

为加强施工质量，在新旧二衬混凝土连接部位采用φ22钢筋进行植筋，植筋长度不小于40cm，间距不大于50cm；同时，在原设计的基础上将二衬混凝土强度等级提高一个级别，由C30抗渗混凝土调整为C35抗渗混凝土。

二衬混凝土浇筑采用整体式液压衬砌台车施工，浇筑拱墙混凝土时，由下向上对称浇筑，两侧交替进行；混凝土用插入式振捣器联合捣固，安排专人负责，保证混凝土内部密实，外部光滑。

由于拆除不合格段二衬混凝土时，可能会对合格段二衬造成局部破坏，针对局部破损部位铺设1cm×1cm的钢丝网片后同时进行浇筑。浇筑完成后，当边、拱混凝土强度达到5MPa时，方可拆模，拆模时间不可过早；拆模后应及时洒水养护，养护时间不少于7天。

4 控制重点

4.1安全方面

（1）处治过程中主要的危险源有爆破施工、施工用电、使用施工机械、现场拆除、高处作业等；拆除前，要务必做好施工人员的安全教育和技术交底等工作，二衬混凝土拆除作业时，必须遵循自上而下，分块分段拆除的原则。

（2）根据变形监测数据，结合现场观察情况，及时分析、研判隧道围岩的稳定情况；若发现异常情况，应立即停止作业，确保施工人员的安全。

（3）爆破作业时，应严格按要求设置警戒区域、警戒人员及警示标志；爆破器材应合格有效，指挥信号应清晰、统一；爆破完毕后，应及时排查处理盲炮。

（4）处治过程中，施工现场必须安排专职安全员，过程中全程做好监督指导工作，各项安全防护措施务必督促落实到位，严禁出现习惯性违章，严禁“违章指挥、违章作业、违反劳动纪律”及强令冒险作业等现象；确保处治“零事件”。

4.2质量方面

（1）采用弱爆破拆除二衬混凝土，相关爆破参数的确定至关重要，要结合隧道形状、二衬厚度、处治范围等因素，合理确定最小抵抗线、炮孔间距、炮孔角度、装药量等，确保爆破效果。

（2）二衬混凝土及初期支护拆除完成后，要及时对隧道断面尺寸进行全面复核，在确保轮廓尺寸满足设计要求的前提下，开展后续施工。

（3）初期支护的格栅拱架拱脚必须安放在稳固的基础上，拱脚两侧设锁脚锚杆，架立时垂直隧道中线；格栅拱架必须严格按照设计要求进行制作、安装。

（4）防排水设施的施工是处治过程中的一个重点，防水板破损后要及时修补；止水带安装位置要准确，确保在浇筑混凝土过程中不变形；排水管要安装牢固，接头可靠。为确保止水效果，在新旧混凝土施工缝处使用止水膏涂抹。

（5）二衬拆除时在两端端头位置预留20cm采用人工凿除，尽可能降低拆除二衬时对原防水材料及相邻段二衬混凝土的损坏。

5 结语

（1）公路工程隧道施工过程中，受开挖方式、现场测量、过程管控等因素影响，可能经常会遇到局部超欠挖的问题。若超挖过多，将导致承包人成本增加；若出现欠挖，当检测点厚度的合格率小于90%，且最小厚度小于0.5设计厚度时，施工质量就不满足设计及规范要求，必须进行处治。通过采用弱爆破的方式对公路工程隧道二衬厚度不足的部位进行处治，处治后的质量满足设计及规范要求，确保了隧道在运营、使用中的稳定、安全；同时，也提高了隧道的使用寿命。

（2）通过采用弱爆破的方式对公路工程隧道二衬厚度不足的部位进行处治，为公路行业隧道二衬厚度不足提供了借鉴和参考。

（3）隧道二衬厚度不足，虽然可以处治，但在一定程度上会影响项目正常施工，甚至对工期产生影响，且额外增加了投入，处治过程中也存在安全风险等；因此，建议施工过程中加强管控，进一步强化技术交底，上道工序完成后，按程序完成报检验收后，再进入下道工序，确保施工质量满足设计及规范要求，尽量避免出现二衬厚度不足的情况。

参考文献：

[1] 浅析对隧道二次衬砌施工厚度不足的处理，黑龙江交通科技 2015年12月

[2] 隧道二次衬砌厚度不足治理方案，四川建材 2018年5月

[3] 公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2017）

[4] 公路隧道二衬厚度不足的成因及防控措施，福建建设科技 2018年2月

作者简介：

靳玉鹏（1991—），男，甘肃武威人，工程师，本科，从事水电工程建设技术与管理工作；

陈飏飚（1970—），男，四川眉山人，工程师，本科，从事水电工程建设技术与管理工作；

黄建民（1998—），男，四川茂县人，大学专科，从事水电工程建设技术与管理工作；

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