摘要：随着铁路隧道的总延长不断增加，铁路隧道施工中存在的质量问题也逐步显露出来。其中二次衬砌背后脱空导致衬砌产生裂缝，给后期运营带来安全隐患，已成为较为严重的质量通病。文中分析了隧道二衬背后脱空治理的必要性、脱空检测以及脱空形成的原因。

一

二衬背后脱空治理的必要性

隧道开挖完成后，围岩本身应力的释放是一个缓慢的过程，在围岩的收敛结束后、初支变形完全稳定之后才开始施做二衬，形成抗荷环来保证隧道的安全。但是目前的隧道施工现状，由于进度要求，初期支护往往只是起到一个临时的封闭作用，仅仅是保证连续向前开挖施工过程安全的作用。当围岩变形过大或初期支护变形不收敛，又难以及时补强时，需提前施做二衬来保证安全。但二衬混凝土在浇筑过程中常常受到多种因素的影响，在初支与衬砌之间形成空隙，改变了两者之间本应较紧密接触的受力状态，对结构承载力产生影响，从而减弱了其支护强度。

由于二衬承载着较大的围岩松散压力，隧道衬砌背后是否存在脱空将直接影响隧道的安全性能。若有脱空存在，则使围岩-初支体系施加于衬砌的荷载不连续，而出现变形增大或裂纹（裂缝）破坏。只是由于结构的设计承载能力余量和初支的过度承载，延迟和减缓了危害发生的时间和程度，鉴于此隧道二衬背后脱空防治就显得尤其重要。

二

隧道二衬背后脱空检测

隧道属于地下隐蔽工程，一旦建成存在的问题将很难发现和处理，故在每施工完一段里程后，对隧道衬砌质量进行检测很有必，及时发现施工工艺缺陷，通过调整参数进行处理，最大限度的保证质量。对于衬砌背后脱空，检查的方法有钻孔检查法和无损检测法。

1钻孔检查法

采用混凝土取芯钻机进行钻孔检查，属于传统的检验方法,特点是效率低,偶然性大,代表性差,而且破坏了衬砌的整体性。

2无损检测法

地质雷达法，特点是连续、高效、无损，具有分辨率高、图像直观、对场地条件要求低等优点。与传统方法相比,该方法可快速准确地找出隧道衬砌质量隐患,有效地解决传统方法对衬砌的破坏问题,具有显著的社会效益和经济效益，在施工过程中得到普遍应用。

地质雷达是利用高频电磁波在岩体传播中遇到地质界面产生反射的特性，探测异常地质体的一种方法。隧道二次衬砌的常见结构为30~45cm厚的素混凝土体,中心频率为1000MHz天线地质雷达GPR的可探测深度为0~50cm。二次衬砌的脱空,在图像上表现为雷达波的多次高频反射，三振相明显，两组信号时程差较大 。

三

隧道二衬背后脱空分析

隧道二衬背后脱空主要集中在拱顶和侧壁拱腰等部位。从二衬背后脱空部位分析，总结得出大致有以下几个原因：

1开挖及初支的影响

（1）光面爆破效果差是造成隧道二衬背后脱空的首要因素。对于Ⅱ、Ⅲ级围岩段，因初支一般不设钢架，喷砼很难使表面平顺，使得防水板很难密贴初支；对于Ⅳ、Ⅴ级围岩段，光爆差则有时会造成钢架架立不平顺，造成起伏现象，使得防水板很难密贴初支。 

（2）光面爆破效果较好，但由于初支施工时未对局部掉块部位进行挂网处理、喷射手技术水平较差或责任心不强等原因造成局部空洞或表面不平顺。 

2防水板施工的影响

（1）防水板铺设松弛度不足，局部紧绷，在防水板与喷砼面之间形成空腔。 

（2）防水板铺设松弛度过大，形成褶皱，造成二衬背后脱空。

（3）防水板与初支之间会产生一定的自由度，浇筑砼时易造成防水板局部紧绷而背后脱空。 

（4）防水板固定点数量不足，砼浇筑过程中易因砼摩擦力而下坍，引起拱部防水板紧绷而脱空。 

3模板施工的影响

（1）模板台车底部支撑不牢靠，如果台车在砼强度不足以承受自重前发生下沉、变形则可能导致二衬背后脱空。 

（2）挡头板封堵不严实，漏浆，造成二衬背后脱空或不密实。此情况多出现于拱顶处。

4混凝土浇筑的影响

（1）混凝土浇筑时仅利用个别窗口，混凝土流动距离过长，距灌注窗口远处易因混凝土供应数量不足、压力不足而造成脱空。 

（2）混凝土浇筑过程中未振捣密实，浇筑完成后混凝土受自重下沉，造成拱部脱空。 

（3）混凝土浇筑至拱部时，难以精确掌握混凝土量，拱部混凝土灌注量不足而致使拱部局部形成脱空。 

（4）拱顶混凝土采用一次泵满的方式施工，捣固后混凝土下沉致使拱顶形成空腔。 

（5）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。 

（6）混凝土扩散度不足，封顶时局部泵送不到位，造成二衬脱空。

5养护对二衬脱空的影响

混凝土自身收缩、徐变由于混凝土本身的特性，其在浇注后要发生收缩和徐变，致使衬砌与围岩或防水板间出现空隙，此种原因造成的空隙一般小于2cm。

6拆管过早、提前脱模的影响

盲目追求施工进度，在混凝土未初凝前现场施工人员急于拆管，造成未自稳的混凝土掉落形成漏斗，或提前脱模，使低强度混凝土过量承载，导致衬砌开裂和下沉造成衬砌脱空。

7衬砌台车底座支撑不牢固的影响

在现场施工过程中，台车多采用方木支垫行车轨道，由于衬砌台车附近较潮湿，方木容易糟烂，在混凝土浇筑过程中或浇筑后方木被压变形引起台车下沉，形成顶部衬砌空洞。

8主观认识错误的影响

主观上对二次衬砌存在着片面认识，认为围岩压力是由锚喷砼承受的，二次衬砌仅仅起到安全储备作用。错误的施工指导思想导致了施工马虎，造成二次衬砌部分脱空。

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知识点：隧道二次衬砌脱空治理