廣西境內(nèi)鐵路隧道施工的常見問題及防治

彭 勛

（南寧鐵路局南寧工務(wù)段，工程師，廣西 南寧530003）

近幾年來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，鐵路建設(shè)也得到了飛速的發(fā)展，隧道在鐵路建設(shè)中的應(yīng)用越來越廣泛。僅在南寧工務(wù)段提前介入范圍內(nèi)，就有在建隧道46座，總延長49 214m，其中長度在500 m以上25座。隨著鐵路建設(shè)步伐的加快，鐵路工程也陸續(xù)出現(xiàn)了一些質(zhì)量問題，其中鐵路隧道工程質(zhì)量問題顯得相對突出。如2010年7月11日，南黎線那適2號隧道發(fā)生坍塌，造成10名工人被困的事故牽動了億萬人的心。一條條鮮活的生命和血淋淋的教訓(xùn)，時刻提醒著我們，對在建工程早介入、早發(fā)現(xiàn)、早整改，消除工程質(zhì)量隱患，杜絕由于施工質(zhì)量引起的安全事故已經(jīng)刻不容緩。雖然國家禁止非法分包轉(zhuǎn)包，但目前鐵路建設(shè)市場不是很規(guī)范，違法分包現(xiàn)象仍非常普遍，分包方在施工中將工程多次進行肢解分包，導(dǎo)致許多唯利是圖的小老板不顧一切偷工減料，造成工程質(zhì)量無法保證。加上隧道施工地理環(huán)境的特殊性以及部分建設(shè)和監(jiān)理單位人員本身技術(shù)水平不高、責(zé)任心不強，這些都是造成隧道施工質(zhì)量問題的重要原因。解決這些問題是建設(shè)、監(jiān)理、施工和設(shè)備管理單位義不容辭的責(zé)任。

1 常見問題

1.1 隧道開挖斷面超欠挖 在提前介入檢查中發(fā)現(xiàn)，隧道出現(xiàn)超欠挖現(xiàn)象主要是施工操作時不放輪廓線、錯誤布置輪廓線和鉆孔位置；放樣中線和標高相對設(shè)計值的偏移；施鉆人員技術(shù)不精或不認真；鉆孔定位或鉆進角度偏差控制不好；少打眼以及試圖爭取縮短鉆眼時間，擅自減少鉆孔深度；采用過多裝藥量；手持風(fēng)鉆施鉆時，工作平臺高度不夠而使鉆孔向上偏斜過大等所致。其次是圍巖巖性、巖石結(jié)構(gòu)的影響。據(jù)有關(guān)研究，如果隧道方向垂直于巖層走向，巖石整體破裂，超挖最多為16%；但當平行巖層走向時，則可能達40%。如遇軟弱圍巖、坍方或完整性差的地質(zhì)情況，更易產(chǎn)生超挖。此外鉆孔深度和鉆眼精度影響、炸藥品種不匹配及裝藥結(jié)構(gòu)不合理、爆破設(shè)計不當?shù)龋彩菍?dǎo)致隧道開挖出現(xiàn)超欠挖現(xiàn)象的原因。

1.2 隧道支護質(zhì)量差 支護是安全的保證。因此，初期支護應(yīng)及時施作，早封閉，快成環(huán)，控制變形。在介入檢查中發(fā)現(xiàn)，初期支護不及時、支護厚度不夠，以及鋼拱架的拱腳懸空、連接不牢、扭曲不在一個平面上、間距不均和鋼筋網(wǎng)與圍巖的距離過大等不符合設(shè)計要求的問題。

1.3 隧道監(jiān)控量測不正常 監(jiān)控量測是隧道施工過程中，對圍巖支護體系的穩(wěn)定狀態(tài)進行監(jiān)測，為初期支護參數(shù)的調(diào)整和二次襯砌施作的時機提出依據(jù)，是確保施工安全和結(jié)構(gòu)安全可靠、指導(dǎo)施工過程和施工安全監(jiān)控的重要手段，是鐵路隧道設(shè)計文件的重要組成部分，是施工過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)。通過量測數(shù)據(jù)分析，可以準確地判定圍巖的變形沉降情況，在變形量超出設(shè)計規(guī)定時，可以及時地采取有效措施加固，保證施工期間的作業(yè)安全。但部分負責(zé)監(jiān)控量測的人員責(zé)任心差、技術(shù)水平低，認為有了初期支護后不會再變形，高興就做一下，不高興就不做，甚至出現(xiàn)量測數(shù)據(jù)造假。數(shù)據(jù)分析的失真，導(dǎo)致無法及時、準確地判定變形情況，無法采取有效措施確保施工安全，造成很大的施工隱患。

1.4 隧道防排水設(shè)施不完善 隧道防排水施工質(zhì)量差，幾乎是所有隧道的共性問題。由于是隱蔽工程，施工人員在作業(yè)過程中不認真，防水板焊接不牢或破損、掛設(shè)不平整、掛點不夠，以及排水管堵塞、移位，排水溝開挖不到位、立模不標準、振搗不及時等直接導(dǎo)致防排水質(zhì)量差。由于廣西地處南方，雨水較多，隧道滲漏水將會對隧道穩(wěn)定、洞內(nèi)設(shè)施、行車安全、地面建筑和隧道周圍環(huán)境產(chǎn)生諸多不良影響，從而降低隧道的使用壽命，威脅運營安全。輕則造成洞內(nèi)空氣潮濕，影響施工人員身體健康，機械設(shè)備銹蝕，絕緣設(shè)備失效，電路短路，漏電傷人；重則導(dǎo)致人員傷害，毀壞洞內(nèi)機械設(shè)備，或形成塌方淹沒工作面中斷施工，造成重大經(jīng)濟損失。

1.5 隧道襯砌質(zhì)量有缺陷 隧道襯砌主要存在著二次襯砌仰拱不成形、拱座連接不好、襯砌鋼筋連接不規(guī)范、焊接質(zhì)量差等問題。由于上述超欠挖控制不嚴、初期支護質(zhì)量差等原因，直接造成了二次襯砌厚度不足，必然引起局部應(yīng)力集中，使結(jié)構(gòu)受力不均。再加上施工過程中振搗不到位等，造成襯砌質(zhì)量差，為后期的運營埋下隱患。

2 防治措施

大部分隧道在運營期的病害發(fā)生，都與施工過程中的質(zhì)量控制不嚴有關(guān)。例如邊墻混凝土灌筑時基底積水及虛碴清理不干凈，引起結(jié)構(gòu)不均勻下沉；欠挖導(dǎo)致襯砌混凝土厚度不夠、水溝鋪底厚度不夠或未鋪底造成道床側(cè)向翻漿冒泥等現(xiàn)象。由于施工過程中質(zhì)量控制不嚴格，所造成的種種問題，只要建設(shè)、監(jiān)理、施工3方加強施工過程中的質(zhì)量控制，確保工程實體質(zhì)量，就可以在很大程度上杜絕隧道工程病害的發(fā)生。

2.1 加強隧道斷面超欠挖控制 開挖是隧道施工中的關(guān)鍵工序。超挖過多，不僅因出碴量和襯砌量增多而提高工程造價，而且由于局部超挖會產(chǎn)生應(yīng)力集中，影響圍巖穩(wěn)定性；欠挖則直接影響襯砌厚度，處理起來費時費力。所以隧道開挖必須控制好超欠挖，以利于下道工序的正常進行。

2.1.1 開挖斷面確定和輪廓線放樣準確 隧道開挖斷面應(yīng)以隧道凈空為基準，加上二襯厚度，初期支護厚度?？紤]預(yù)留變形量，測量貫通誤差和施工誤差等因素適當放大。預(yù)留變形量可根據(jù)圍巖級別、隧道寬度，埋置深度、施工方法和支護情況等條件，采用類比法確定，也可參考隧道收斂量測記錄予以確定。

在開挖過程中，輪廓線的放樣非常重要。由于隧道內(nèi)施工車輛很多，為防止對導(dǎo)線點及中線點的破壞，不但要將控制點按規(guī)定要求埋置，還應(yīng)設(shè)有明顯標志及保護措施，并定期對控制點進行復(fù)核測量。所有放樣過程都要施行“雙檢”制。量距時鋼尺一定要垂直或水平，做到準確無誤。

2.1.2 提高鉆孔技術(shù)水平 鉆孔技術(shù)對隧道超欠挖的影響，主要是周邊炮孔的外插角θ、開口位置e和鉆孔深度L。它們與超欠挖高度h的關(guān)系式為

該式表明隨外插角θ和鉆孔深度L的增大，h也隨之增大。θ和L主要取決于司鉆人員的操作水平和所采用鉆機的某些性能，為確保控制θ和L，一定要努力提高司鉆人員的操作水平和責(zé)任心。e作為一個獨立參數(shù)，當e為負值時，h會隨之減小。也就是說，可以允許一定量的欠挖，使e成為負值，這樣可以有效的減少超挖。

2.1.3 完善爆破技術(shù) 視開挖方式的不同，爆破方式有全斷面一次爆破、臺階法爆破、導(dǎo)洞先行擴大爆破和預(yù)留光面層爆破等方式。從減少超欠挖，改善開挖成形來看，預(yù)留光面層、導(dǎo)洞先行開挖的控制爆破方式比較好。在控制爆破中，主要的技術(shù)參數(shù)包括單位巖石炸藥消耗量q、周邊孔線裝藥密度g、周邊炮孔布置等，如何合理地調(diào)整這些參數(shù)之間的配合，對減少超欠挖是至關(guān)重要的。單位巖石炸藥消耗量應(yīng)根據(jù)圍巖類別，結(jié)合隧道現(xiàn)場施工的鉆孔設(shè)備、爆破器材等各方面因素，并參照同類圍巖有關(guān)資料統(tǒng)計數(shù)據(jù)來確定其范圍，并不斷進行調(diào)整，直至達到最佳效果。周邊炮孔的裝藥量與周邊炮孔長度的比值為周邊孔線裝藥密度。光面爆破中周邊孔線裝藥密度是決定光面爆破效果的關(guān)鍵，選擇合適的周邊孔裝藥密度會使爆破后周邊孔形成貫通的裂縫，不會過多地破壞孔壁巖體，同時造成的超欠挖量較小。周邊孔布置應(yīng)準確，排列整齊便于鉆孔，這樣可提高鉆孔效率。

2.1.4 采取動態(tài)施工方法 地質(zhì)條件是客觀條件，是確定爆破參數(shù)的依據(jù)。隧道爆破參數(shù)是在施工組織設(shè)計中確定的，但也不是絕對不能改變的。在施工過程中，應(yīng)加強地質(zhì)超前預(yù)報，準確探明前方圍巖類型，要緊跟開挖面進行觀測描述，根據(jù)圍巖的變化和節(jié)理裂隙的發(fā)育程度，應(yīng)及時調(diào)整爆破參數(shù)和施工方法。同時根據(jù)炮痕殘留率，加密周邊眼，確保每一爆破循環(huán)不發(fā)生超欠挖現(xiàn)象，通過動態(tài)施工達到控制隧道超欠挖的目的。

2.2 嚴格控制隧道支護質(zhì)量 按照設(shè)計原則，隧道受力主要由初期支護承受，二次襯砌只是儲備，可見支護質(zhì)量控制的重要性。因此，必須嚴格按照設(shè)計施工，禁止偷工減料。

2.2.1 初期支護應(yīng)及時施作 開挖后，巖石暴露時間要控制在2～4 h以內(nèi)，應(yīng)先初噴4～5 cm厚混凝土封閉巖面，然后安裝格柵、錨桿等初期支撐，再復(fù)噴至設(shè)計厚度。加強噴射混凝土質(zhì)量控制，改善施工工藝，做到早封閉，快成環(huán)，控制變形。軟弱地層必須采用潮噴混凝土，不提倡濕噴混凝土。因濕噴工藝不過關(guān)，形成圍巖、噴層2張皮，不能提高圍巖的承載力，而且濕噴早期強度低，回彈量大。潮噴可以把圍巖裂隙阻死，形成圍巖組成的承載拱，這正是強調(diào)圍巖爆破后不找頂及時初噴的原因。噴射混凝土標號不得低于200號，l d齡期的標號宜低于50號。

2.2.2 格柵鋼架安裝須符合設(shè)計位置 格柵鋼架安裝必須緊貼圍巖，中間有空隙時，必須用噴混凝土充填密實，絕不允許填塞木柴和片石，出現(xiàn)“2層皮”現(xiàn)象。有很多隧道坍塌都是與初支背后空洞有關(guān)，這方面有血的教訓(xùn)，因此，施工中必須加強對此道工序的控制。2榀格柵鋼架之間必須用斜拉桿焊接，拱腳處要根據(jù)現(xiàn)場情況采用縱向托梁、鎖腳貓管（貓桿）或擴大拱腳等措施進行加強，這是保證下步開挖安全最重要的措施，必須認真落實。鋼架落底接長時應(yīng)沿隧道兩側(cè)交錯進行，根據(jù)圍巖條件每次接長1～3榀，上下格柵鋼架必須對接牢固。同時必須控制拱架間距，縱向連接鋼筋、鋼筋網(wǎng)必須安設(shè)到位，搭接長度要滿足規(guī)范要求。格柵鋼架安裝好后，復(fù)噴混凝土到設(shè)計厚度，保護層厚度不得小于3～4 cm。

2.2.3 錨桿根據(jù)設(shè)計要求和現(xiàn)場地質(zhì)條件選用 一定要保證錨桿方向和數(shù)量。采用砂漿錨桿時要確保注漿飽滿，稠度適中，錨桿插入深度不得小于設(shè)計長度的95%；有水地段優(yōu)先采用藥包式、楔縫式或縫管式錨桿，端頭錨固錨桿一定要保證端頭錨固部分的緊固質(zhì)量。尾部必須加托板，托板應(yīng)緊固密貼圍巖和格柵，以提高錨固效果。

2.3 加強隧道監(jiān)控量測工作 監(jiān)控量測須納入工序管理，在施工過程中一定要專人負責(zé)，定人定崗。同時與監(jiān)控量測人員簽定責(zé)任狀，獎罰明確。通過對圍巖變化情況及支護結(jié)構(gòu)的觀察和動態(tài)量測，對測量數(shù)據(jù)進行分析處理與必要的計算和判斷后，綜合評價隧道在施工過程中的安全性，并提出注意事項和建議，以達到合理安排施工工序、強化日常施工管理、修改設(shè)計參數(shù)和積累資料，確保施工安全的目的。

2.3.1 量測項目的確定 量測項目分為必測和選測項目。必測項目的各項參數(shù)必須按規(guī)范要求的頻率進行量測（見表1）；選測項目在考慮經(jīng)濟性的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定量測的內(nèi)容和頻率。

表1 隧道監(jiān)控量測必測項目

2.3.2 量測施工的質(zhì)量控制 淺埋地段地表沉降測點應(yīng)與洞內(nèi)測點布置于同一斷面里程上，且埋設(shè)深度不小于50 cm。洞內(nèi)測量不得焊接于初支拱架上。在圍巖和初期支護結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定，當隧道周邊收斂速度有明顯減緩均勢，收斂量已達到總收斂量的80%以上，收斂速度小于0.15 mm/d，拱頂位移速度小于0.1mm/d時，方可停止測量。

2.4 防排水質(zhì)量控制 防水工程是控制工程質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，隧道防排水應(yīng)采用“防、排、堵、截結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則。洞口工程應(yīng)按設(shè)計先行完成洞口截排水工程，做到排水系統(tǒng)完備、順暢，使地表水盡早排離洞口，防止地表水在洞口附近形成新的陷穴。洞外水做到不通過隧道進行引排。洞頂刷坡線以外設(shè)置截水溝，以攔截地表水，減免沖刷。

2.4.1 靈活排堵地下水 按照不同地段的防排水設(shè)計原則、地質(zhì)情況和地下水水壓、水量大小，對注漿方式、材料、工藝、參數(shù)選擇，要按照設(shè)計圖紙和超前預(yù)測預(yù)報結(jié)果進行選擇實施，分別采取超前小導(dǎo)管注漿、開挖后徑向注漿等措施進行封堵。

2.4.2 重視工前基面處理 噴射混凝土施工前，視受噴面滲漏水情況，預(yù)先采用引排或封堵措施，受噴基面處理滿足施工要求。初期支護應(yīng)確保施工質(zhì)量，保證噴射混凝土的均勻、密實性。噴射混凝土局部表面低洼處用防水砂漿填平，外露的鋼筋頭、鋼管頭切掉后用防水砂漿補平，噴射混凝土表面局部滲水嚴重處進行注漿堵漏處理，然后在初期支護表面全環(huán)采用2 cm厚防水砂漿抹平，確保在防水層施工時無水作業(yè)和基面平整。

2.4.3 排水和止水系統(tǒng)嚴格按照設(shè)計施工 排水盲管不僅要安設(shè)到位，同時根據(jù)隧道滲水量，該增加盲管的一定要增加。盲管接頭的安設(shè)要合格，在混凝土澆注后不得有反坡現(xiàn)象。防水板的安設(shè)必須合格，禁止用鐵絲等代替熱熔墊片，爬焊機焊接寬度不小于15 cm，同時應(yīng)做焊縫的氣密性試驗。按斷面環(huán)向長度截取止水帶，每個施工縫用1條完整止水帶，盡量不要搭接，除材料長度原因外，只允許有左右2側(cè)邊墻上部2個接頭，接頭搭接長度不小于30 cm，且要將搭接位置設(shè)置在大跨以下或起拱線以下邊墻位置。止水帶對稱安裝，伸入模內(nèi)和外露部分寬度必須相等，沿環(huán)向每0.5 m設(shè)2根?12短鋼筋夾住，以保證止水帶在整個施工過程中位置的正確。

2.5 加強襯砌混凝土施工質(zhì)量控制 軟弱圍巖及不良地質(zhì)鐵路隧道的二次襯砌應(yīng)及時施作。二次襯砌距離掌子面的距離：IV級圍巖不得大于90 m，V級圍巖不得大于70 m。隧道襯砌要遵循“仰拱先行、墻拱整體襯砌”的原則。

2.5.1 嚴格控制原材料質(zhì)量和施工配合比 施工所需要的砂、石料、水泥、粉煤灰、鋼材、外加劑等必須檢驗合格后方可進場?；炷粮鞣N原材料的質(zhì)量應(yīng)符合配合比設(shè)計要求，并應(yīng)根據(jù)原材料情況的變化及時調(diào)整配合比。一般情況下每班抽測2次，如雨天應(yīng)隨時抽測。嚴格按照經(jīng)批準的施工配合比準確稱量混凝土原材料，按重量計最大允許偏差應(yīng)符合膠凝材料（水泥、礦物摻合料）、外加劑、拌合用水為±1%，粗細骨料為±2%，的規(guī)定。

2.5.2 工序間銜接緊密有序 初期支護完成后，為有效地控制其變形，仰拱盡量緊跟開挖面施工，仰拱填充進行整幅施工，確保施工質(zhì)量。要采用棧橋平臺解決洞內(nèi)運輸問題。仰拱施作完成后，利用簡易作業(yè)臺車人工鋪設(shè)防水板，綁扎鋼筋后，采用液壓整體式襯砌臺車進行二次襯砌，采用拱墻一次性整體灌注施工。

混凝土采用拌和站集中拌和后用混凝土攪拌運輸車運至洞內(nèi)，由混凝土輸送泵泵送入模。同時要注意提高振搗工藝，在施工過程中使用經(jīng)過培訓(xùn)的熟練工人，嚴格控制振搗次數(shù)，防止漏搗、過搗。襯砌施工縫端頭必須進行鑿毛處理，并用高壓水沖洗干凈。

3 結(jié)束語

在鐵路隧道的建設(shè)過程中，應(yīng)杜絕違法分包，要積極采取有效措施，提高施工、建設(shè)、監(jiān)理人員素質(zhì)，始終堅持“一次根治，不留后患”的原則，嚴格控制施工過程質(zhì)量，確保后期的運營安全。與此同時，采取合理的預(yù)防措施，對降低工程造價、節(jié)約資金、加快工程進度，提高隧道使用壽命也有著極其重要的意義。