摘要：随着2018年《中国铁路总公司质量安全红线管理规定》的实施，铁路工程质量的重要性和长期效应受到前所未有的重视。西南地区的铁路隧道工程，受地质条件的影响，施工难度较大。在保证二次衬砌厚度的前提下，二次衬砌背后的空洞成为一个较为突出的隐患，将对整个隧道的结构安全产生严重影响。本文主要分析了隧道二次衬砌背后空洞产生的主要原因，并对消除这一隐患提出了积极有效的建议。
关键词：铁路隧道；衬砌；背后空洞；原因；措施
随着2018年铁路总公司质量安全红线管理规定实施以来，铁路工程质量的重要性和长效性受到了前所未有的重视。作为西南地区铁路工程，受地质条件影响，隧道施工难度大。隧道实体质量在确保二次衬砌厚度的前提下，二衬背后的空洞成为一个比较突出的重点隐患，将会对整个隧道的结构安全造成严重的影响。本文主要分析了隧道二次衬砌背后空洞产生的主要原因，同时对这种隐患的消除提出了积极有效的建议。
一、建设期间影响及空洞的危害
（一）按照铁路建设最新规定，隧道在施工过程中，随着衬砌混凝土达到龄期，需要全面进行第三方检测和敲击检测，发现二衬存在脱空，需立即整改。因此二衬背后空洞的治理的速度快慢，也将直接影响后续工序的进行以及整体工期。
（二）衬砌背后空洞极易发生隧道偏压，其次还会产生底层下沉、松弛地压和承载力不足，在围岩变化大和倾斜地形的西南铁路隧道屡屡发生。空洞引起的危害除了对隧道本身实体造成不利影响外，还严重影响行车安全，二次危害也是十分棘手。
（三）衬砌背后的空洞主要分为初支空洞；防水板与初支间的空洞；二衬混凝土与防水板间空洞；二衬端头“环向背贴式止水带、中埋式止水带与二衬混凝土之间的空洞。
二、空洞的成因分析
（一）初支空洞：围岩光爆效果差，超挖后为减少喷射混凝土量，人为主观采用采用遮挡、填塞杂物等方法，造成初支空洞；喷射混凝土施工过程中松散围岩掉块未清理到位，造成初支背后空洞；岩面渗水散流，未进行有效处理，喷射混凝土被冲刷后形成空洞；喷射混凝土施工时未严格按照施工工艺要求施工，对钢拱架周边的喷射盲区，喷射不到位形成空洞。
（二）防水板与初支间空洞：初支平整度较差，防水板与初支不能有效密贴，形成空洞；铺设防水板时局部紧绷，松弛度不足，在防水板与喷射混凝土面之间形成空洞；相反铺设防水板时因热熔垫片固定点数不足，松弛度过大，在浇筑二衬混凝土时，防水板脱落、褶皱，形成空洞。
（三）二衬混凝土与防水板间空洞：二衬混凝土浇筑时不能满足分窗浇筑，布料不均，混凝土依靠振捣流动至其他各窗口，流动距离过长，易造成粒料分布不均，混凝土不密实，浇筑完成后受自重下沉引起拱部脱空；二衬混凝土冲顶时供应不及时、和易性不好、振捣不到位，造成局部形成空洞，而在拱顶带模注浆时注浆孔堵塞、注浆材料性能差、注浆工序操作不当等情况下，注浆不能完全消除二衬顶部空洞。
（四）衬砌端头环向背贴式止水带、中埋式止水带与衬砌混凝土之间的空洞：环向背贴式止水带与防水板粘接不牢固，混凝土浇筑时止水带受挤压变形形成板缝空洞；中埋式止水带固定不牢，混凝土浇筑时受挤压变形跑边、褶皱形成板缝空洞；混凝土浇筑时端头堵缝采用土工布，下板二衬混凝土浇筑时未及时清理，形成空洞。
三、衬砌背后空洞的预防措施
（一）有效控制开挖爆破，充分利用超前地质预报，揭示前端围岩状况，设置合理的爆破参数，采用聚能水压爆破、光面爆破，减少超挖量及对围岩扰动。
（二）在裂隙水、承压水较多的围岩地段，在初支工序，进行喷射混凝土前预埋排水盲管，落实集中引排措施，加强作业人员的培训力度，优化喷射混凝土各项参数。
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（三）严格要求钢拱架及钢筋网片间距，加强钢架周边喷射混凝土施工工艺控制，分片喷射自下而上进行，先喷钢架与壁面间混凝土，再喷射两榀钢架之间混凝土，保证钢架周边喷射混凝土无盲区。初支完成后，及时进行检测。对发现的小型空洞，采取加压注浆的方案解决。对范围较大的空洞，需将初支凿除，重新施作。
（四）防水板挂设前应先对喷射混凝土面进行全断面测量，欠挖部位应先加以凿除，对喷射混凝土表面凹凸显著部位应分层喷射找平。外露的锚杆头及钢筋网头应齐根切除并用水泥砂浆抹平，使混凝土表面平顺。防水板铺设松紧适度，固定点间距拱部按照50cm要求布置，拱腰按照80cm要求布置。防水板搭接长度、焊缝及固定点焊接，严格按防水板施工作业要求施工到位。
（五）全过程控制混凝土的拌制和运输过程。混凝土搅拌时间符合120秒规范要求，混凝土坍落度符合现场浇筑条件，二衬混凝土到现场时的坍落度要求：边墙180~200mm，拱部200~220mm。混凝土在运输过程中，采取适当的保温隔热措施，防止夏季混凝土吸热升温过快和冬季混凝土受冻。到达浇筑地点后，高速旋转20~30s，再将混凝土拌合物输送至泵车料斗或混凝土料斗。罐车必须随车携带5KG减水剂，以备现场调节混凝土。根据运距的长短，结合不同时段浇筑时的气温，考虑在运输过程中的坍落度损失，进行拌制混凝土。
（六）二衬混凝土浇筑严格落实逐窗分层浇筑工艺要求，振捣到位。每层窗口间安装一台附着式振动器，并对应设置对应专用开关和电表，入模窗口、附着式振动器和集中控制柜开关统一编号管理，集中操作控制。混凝土边入模边振捣，每次入模时，混凝土振实振平。四层及四层以下窗口采用“插入式振捣棒与附着式振动器”相结合方式振捣，五层窗口采用带压入模。各预留孔洞封堵到位，拱部浇筑预留通气孔，防止下坡施工时，浇注段与上循环之间会形成空气囊（拱部）而造成衬砌背后空洞。冲顶补方时，保证混凝土及时供应、和易性良好，冲顶孔使用顺序按照坡度方向，由下及上，充分利用附着式振动器辅助振捣密实，同时利用拱顶密贴度监控仪，实时监控二衬冲顶情况。
（七）严格执行带模注浆工艺要求。二衬浇筑完成4-6个小时后开始带模注浆。拱顶带模注浆施工工序：安装RPC注浆管并固定→衬砌混凝土浇筑→安装注浆组合件→浆液拌制→注浆→拆卸注浆组件、衬砌脱模→衬砌混凝土表面清理→养护。注浆过程中主要以台车上部压力表和端模出浆情况来作为注浆双控标准。如果端头模板圆弧最高点漏浆，先停止注浆，及时对浆漏处进行封堵，然后继续注浆，直至浆体与制浆机中一致，然后更换下一个注浆孔。
（八）环向背贴式止水带、中埋式止水带均采取加固措施。背贴式止水带利用衬砌端头环向内层主筋顶撑牢固，使之与防水板密贴，并用胶水与防水板粘接，再利用纵向衬砌Φ14构造筋水平支撑，环向间距按照40cm控制；中埋式止水带采用ψ8“U”筋进行固定，环向间距按照拱部40cm，拱腰以下60cm控制；每板二衬拆模后检查端头情况，及时清理堵缝土工布。
（九）做好二衬混凝土养生工作，减少因养护不到位引起的混凝土自身收缩、徐变而引起的砼与防水板间空洞。按照工务验收标准对每板二衬做好敲击自检，在衬砌施工150m后即安排雷达检测，以便能够及早发现问题，制定解决方案。
综上所述，防止和减少隧道衬砌背后空洞，是所有建设者的共识。抛开设计因素，其余均可以说是技术和管理上的因素造成。除了施工单位性能各异的小型工装，更关键的在于施工管理意识和施工水平的不尽人意。通过不断总结分析，强化施工管理，改进工装和调整施工工艺，减少衬砌空洞现象的发生，促进衬砌混凝土施工质量的总体提高。
参考文献：
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论文作者:李宁
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/5/6