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類和IV類圍巖，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挖后存在大量松動巖石。在施噴之前，未對噴射面用水沖洗及清理松動的巖石。由于噴射巖石表面粘附力各異及松動巖石的掉落，導(dǎo)致空洞的形成。
2、隧道斷面開挖超欠挖現(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、測量放線和地質(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)片施工工序錯誤，對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
在施噴過程中，沒有嚴(yán)格按照混凝土噴射工藝進(jìn)行噴射。在某個局部噴射過厚，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
在噴射過程中，由于操作手長期未進(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。在施噴過程中，在想對某一區(qū)域填平時(shí)，無法精準(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，導(dǎo)致周圍混凝土越堆越厚，而要填平的區(qū)域卻始終沒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，先對噴射的巖石表面的松動巖石進(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，故在施工過程中，要嚴(yán)格控制超挖。當(dāng)超挖已經(jīng)形成，在對超挖嚴(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
開始噴射時(shí), 先觀察噴射面整體超欠挖的情況，然后初掃一遍整環(huán)噴射面, 再從邊墻到拱頂逐次噴射超挖較嚴(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6m，寬2m分片，分片噴射要先噴鋼架與壁面間混凝土，再噴兩鋼架之間混凝土，從下部水平方向旋轉(zhuǎn)移動，往返一次噴射，再向上移動。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，噴射距離控制在1～1.5m為宜。噴射料束運(yùn)動軌跡為環(huán)形旋轉(zhuǎn)水平移動，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)動和移動，噴射速度宜保持在12～14 m3/h。精平時(shí)，應(yīng)仔細(xì)觀察噴射面，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“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，操作手必須不斷的練習(xí)和作業(yè)。
5、工地現(xiàn)場嚴(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。