一、空洞成因分析
隧道初期支護(hù)出現(xiàn)空洞及噴射混凝土不密實(shí)，是由多種原因造成的。經(jīng)分析主要有以下幾個(gè)方面：
1、地質(zhì)條件復(fù)雜
隧道地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，圍巖較差，基本上為Ⅲ類(lèi)和IV類(lèi)圍巖，在隧道初期支護(hù)時(shí)必須先立拱架和扎鋼筋網(wǎng)后才能進(jìn)行混凝土的噴射。且同一區(qū)域的巖層噴射面巖石性質(zhì)各異，某些巖層表面粘附力明顯差于別的巖層表面及開(kāi)挖后存在大量松動(dòng)巖石。在施噴之前，未對(duì)噴射面用水沖洗及清理松動(dòng)的巖石。由于噴射巖石表面粘附力各異及松動(dòng)巖石的掉落，導(dǎo)致空洞的形成。
2、隧道斷面開(kāi)挖超欠挖現(xiàn)象嚴(yán)重
影響超欠挖的因素主要有以下幾點(diǎn)：鉆孔精度、爆破技術(shù)、施工組織管理、測(cè)量放線(xiàn)和地質(zhì)條件變化等。實(shí)際施工時(shí)均為人工鉆孔，未嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施工，存在的問(wèn)題主要有：周邊眼間距普遍大于設(shè)計(jì)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(guò)稀，未根據(jù)巖體軟硬變化程度調(diào)整或雖然調(diào)整但間距過(guò)大。超挖較大部分采用增加短錨桿掛小網(wǎng)的方式噴混凝土回填，噴前用高壓水將巖面沖洗干凈，對(duì)遇水易潮解的巖層，則用高壓風(fēng)清掃巖面。而在實(shí)際施工中，部分超挖較大的區(qū)域?qū)嶋H未掛小網(wǎng)，未用噴射混凝土補(bǔ)平，對(duì)工序進(jìn)行了合并，直接進(jìn)行工字鋼架或格柵鋼架立架，同時(shí)進(jìn)行錨桿施工，布設(shè)鋼筋網(wǎng)片;噴射混凝土前未徹底清理巖層表面，為空洞的形成創(chuàng)造了條件;鋼筋網(wǎng)片施工工序錯(cuò)誤，對(duì)噴射混凝土直接接觸巖面起到了一定的阻礙作用，特別是鋼架后面和邊角處，不易噴實(shí)，易形成空洞。
3、未嚴(yán)格按照混凝土噴射工藝進(jìn)行噴射
在施噴過(guò)程中，沒(méi)有嚴(yán)格按照混凝土噴射工藝進(jìn)行噴射。在某個(gè)局部噴射過(guò)厚，導(dǎo)致混凝土墜落，而墜落的混凝土在墜落在鋼筋網(wǎng)片上時(shí)沒(méi)有砸碎掛在鋼筋網(wǎng)片上而擋住了網(wǎng)片后面還未填平的噴射區(qū)域，導(dǎo)致空洞的形成。
4、操作手操作設(shè)備的熟練程度不夠
在噴射過(guò)程中，由于操作手長(zhǎng)期未進(jìn)行噴射作業(yè)再次操作設(shè)備有些生疏或操作手本身操作設(shè)備還尚未達(dá)到“人機(jī)合一”的熟練程度。在施噴過(guò)程中，在想對(duì)某一區(qū)域填平時(shí)，無(wú)法精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)噴嘴的位置，噴嘴在未填平區(qū)域的周邊游動(dòng)，導(dǎo)致周?chē)炷猎蕉言胶?，而要填平的區(qū)域卻始終沒(méi)有填平甚至還擋住了噴射該區(qū)域的噴射角度，導(dǎo)致空洞的形成。
5、混凝土料不穩(wěn)定
在施噴過(guò)程中，一般是分層噴射，每層以不掉落的臨界狀態(tài)為準(zhǔn)，達(dá)到噴射厚度即可。但是由于噴射混凝土料不穩(wěn)定，操作手無(wú)法把握不掉落的臨界狀態(tài)的時(shí)機(jī)，而導(dǎo)致混凝土成塊掉落，導(dǎo)致空洞的形成。
二、預(yù)防措施及處理方案
為確保初期支護(hù)的質(zhì)量，根據(jù)以上分析，在施工過(guò)程中，為避免空洞的形成應(yīng)采取以下措施：
1，在施噴之前，先對(duì)噴射的巖石表面的松動(dòng)巖石進(jìn)行清理，表面進(jìn)行修整。然后再用水清洗噴射巖石表面提高巖石表面的粘附力。如果不能用水清洗的巖石表面則用高壓空氣對(duì)巖石表面進(jìn)行清理。
2，因?yàn)槌谑强斩葱纬傻南葲Q條件，故在施工過(guò)程中，要嚴(yán)格控制超挖。當(dāng)超挖已經(jīng)形成，在對(duì)超挖嚴(yán)重的地方進(jìn)行混凝土噴射時(shí)，要在超挖區(qū)域先掛小網(wǎng)噴射混凝土填平后，再進(jìn)行下一道工序。不能兩道工序合并，超挖嚴(yán)重的區(qū)域與其他區(qū)域一并掛網(wǎng)立拱架進(jìn)行噴射。
3，嚴(yán)格按照混凝土噴射工藝進(jìn)行噴射
開(kāi)始噴射時(shí), 先觀(guān)察噴射面整體超欠挖的情況，然后初掃一遍整環(huán)噴射面, 再?gòu)倪厜Φ焦绊斨鸫螄娚涑谳^嚴(yán)重的地方，即先補(bǔ)坑，且把坑填平，噴射速度宜控制在20～24m3/h。噴射作業(yè)應(yīng)以適當(dāng)厚度分層進(jìn)行，一次噴射厚度以不墜落時(shí)的臨界狀態(tài)或達(dá)到所需厚度為宜，初噴厚度宜控制在4～6cm，復(fù)噴每層厚度拱頂不得大于10cm、邊墻不得大于15cm。采用先墻后拱、由下而上、分段和分片的順序進(jìn)行，縱向3m分段，不宜超過(guò)6m，寬2m分片，分片噴射要先噴鋼架與壁面間混凝土，再?lài)妰射摷苤g混凝土，從下部水平方向旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，往返一次噴射，再向上移動(dòng)。噴頭盡可能垂直巖面，角度控制在90°，噴嘴應(yīng)均勻地呈螺旋形轉(zhuǎn)動(dòng)，噴射距離控制在1～1.5m為宜。噴射料束運(yùn)動(dòng)軌跡為環(huán)形旋轉(zhuǎn)水平移動(dòng)，一圈壓半圈，環(huán)形旋轉(zhuǎn)直徑約30cm，旋轉(zhuǎn)速度以1～1.5s左右轉(zhuǎn)動(dòng)一圈為宜。將坑噴平后, 從邊墻往拱頂噴射一層混凝土，噴射速度宜控制在22～26m3/h。Ⅱ級(jí)圍巖，噴射混凝土厚度在10cm以下，從邊墻到拱頂一次噴射到位。Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ級(jí)圍巖有鋼架和鋼筋網(wǎng), 在第二層噴射混凝土?xí)r應(yīng)進(jìn)行初次找平, 距離鋼架內(nèi)緣線(xiàn)預(yù)留5～8cm，噴射速度宜保持在18～22m3/h。第三層噴射混凝土，噴頭要大幅度的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)，噴射速度宜保持在12～14 m3/h。精平時(shí)，應(yīng)仔細(xì)觀(guān)察噴射面，若噴射料剛好把鋼架蓋住，整體顯現(xiàn)拱架的痕跡，即已達(dá)到噴射厚度。
4、操作手在每天及每次的操作過(guò)程中，要自己善于總結(jié)，發(fā)現(xiàn)自己在操作方面的不足，及早在以后的噴射過(guò)程中進(jìn)行改進(jìn)，迅速地提高自身的操作技能和水平。操作設(shè)備是個(gè)“熟能生巧”的技術(shù)活，要想達(dá)到“人機(jī)合一”的熟練程度的話(huà)，操作手必須不斷的練習(xí)和作業(yè)。
5、工地現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格控制噴射混凝土的質(zhì)量，保證混凝土料的穩(wěn)定。
混凝土噴射過(guò)程中空洞的形成原因諸多。這一現(xiàn)象是完全可以在施工過(guò)程中消除的，但要全面地消除空洞缺陷尚需施工、監(jiān)理、設(shè)計(jì)等多方面共同做出努力。