隧道施工技術(shù)管理關(guān)鍵點(diǎn)及質(zhì)量控制

和欣

摘要：進(jìn)行北京至沈陽(yáng)鐵路客運(yùn)專線北臺(tái)子隧道施工時(shí)，通過(guò)建立健全質(zhì)量管理體系，推行各級(jí)崗位質(zhì)量負(fù)責(zé)制，明確隧道施工各工序質(zhì)量控制要點(diǎn)及措施并在施工時(shí)堅(jiān)決落實(shí)。同時(shí)在隧道施工時(shí)還運(yùn)用了多項(xiàng)“四新”技術(shù)，有效確保了隧道的施工質(zhì)量。

Abstract： During the construction of the Beijing-Shenyang Railway Passenger Dedicated Line Beitaizi Tunnel， through the establishment of a sound quality management system， the implementation of the quality responsibility system at all levels， clear the quality control points and measures of each process of tunnel construction and resolutely implement them during construction. At the same time， a number of "four new" technologies were used during the tunnel construction， which effectively ensured the construction quality of the tunnel.

關(guān)鍵詞：鐵路隧道；質(zhì)量控制；關(guān)鍵點(diǎn)；四新技術(shù)

Key words： railway tunnel；quality control；key points；four new technologies

中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）31-0066-03

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的迅猛發(fā)展，鐵路、公路等隧道工程也得以大規(guī)模的建設(shè)，其長(zhǎng)度及斷面更大、結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜。對(duì)隧道的使用功能和運(yùn)營(yíng)期間的安全性能也提出了更高標(biāo)準(zhǔn)，故要求隧道建設(shè)時(shí)采用更高的技術(shù)水平及更為嚴(yán)格的質(zhì)量控制要求。但隧道施工具有隱蔽性強(qiáng)、地質(zhì)情況復(fù)雜多變、作業(yè)環(huán)境惡劣、作業(yè)空間有限等特點(diǎn)，故其質(zhì)量控制難度大，需要根據(jù)隧道工程施工的特點(diǎn)，采取科學(xué)的，有針對(duì)性的質(zhì)量管理及控制措施，避免在施工時(shí)埋下質(zhì)量隱患，以確保隧道的結(jié)構(gòu)性能、運(yùn)營(yíng)安全及使用壽命。

1 工程概況

新建北京至沈陽(yáng)鐵路客運(yùn)專線（京冀段）控制工程先期開工段JSJJSG-1標(biāo)段北臺(tái)子隧道地處河北省平泉縣臺(tái)頭山鄉(xiāng)境內(nèi)。隧道進(jìn)口里程DK266+950，出口里程DK277+080，全長(zhǎng)10130m，為鐵路單洞雙線隧道，兩線間距5.0m。隧道全段位于直線段上，隧道內(nèi)縱坡為人字坡。北臺(tái)子隧道設(shè)置“兩斜井”的輔助坑道模式。隧道Ⅱ級(jí)圍巖1795m，占17.7%；Ⅲ級(jí)圍巖6135m，占60.6%；Ⅳ級(jí)圍巖1840m，占18.2%；Ⅴ級(jí)圍巖360m，占3.5%。結(jié)合調(diào)繪和物探資料，共有12條斷裂帶影響本隧道。本區(qū)斷裂主要為淺部層次的脆性斷裂，斷層性質(zhì)以正斷層為主，斷裂規(guī)模及大小不一。總體而言，隧道圍巖破碎，裂縫發(fā)育，隧道存在突泥、突水風(fēng)險(xiǎn)，為較高風(fēng)險(xiǎn)隧道，安全及質(zhì)量控制難度大。北京至沈陽(yáng)鐵路客運(yùn)專線是溝通東北華北華東中南等地區(qū)的重要通道，也是連結(jié)華北華東中南與東北經(jīng)濟(jì)區(qū)的紐帶，其地理位置十分重要。且本線運(yùn)營(yíng)速度目標(biāo)值為350km/h，質(zhì)量要求非常高。所以本項(xiàng)目的重要性使得其受社會(huì)的關(guān)注度非常高，故質(zhì)量管理不容出現(xiàn)半點(diǎn)差錯(cuò)。

2 建立健全質(zhì)量管理體系，落實(shí)質(zhì)量責(zé)任制

質(zhì)量管理的首要任務(wù)是緊緊圍繞質(zhì)量目標(biāo)建立質(zhì)量保證體系，制訂科學(xué)的及操作性強(qiáng)的質(zhì)量規(guī)劃，堅(jiān)持“以人為本”的觀點(diǎn)，強(qiáng)化細(xì)節(jié)管理，通過(guò)相應(yīng)的組織、技術(shù)措施和及時(shí)準(zhǔn)確的質(zhì)量管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)隧道施工過(guò)程的全面質(zhì)量控制。推行質(zhì)量管理責(zé)任制，制定和完善崗位質(zhì)量責(zé)任及考核辦法，強(qiáng)化質(zhì)量管理，充分動(dòng)員全員參與質(zhì)量管理，激發(fā)項(xiàng)目部人員上下共同完成質(zhì)量目標(biāo)的決心，使他們的能力得以發(fā)揮、潛力得到挖掘。通過(guò)不斷擴(kuò)大管理能量、拓寬管理輻射面和提升管理層次，達(dá)到了質(zhì)量管理的目的。

3 各工序質(zhì)量控制要點(diǎn)及措施

隧道施工質(zhì)量控制最為關(guān)鍵點(diǎn)在于明確隧道施工各工序質(zhì)量控制要點(diǎn)及措施并在施工時(shí)全面落實(shí)，方能真正確保隧道的施工質(zhì)量。

3.1 開挖

3.1.1 控制要點(diǎn)

一是要控制邊墻基礎(chǔ)及隧道底開挖標(biāo)高，以防止邊墻基礎(chǔ)嵌入圍巖的深度不足，降低隧道二襯結(jié)構(gòu)承載能力；二是控制超欠挖。

3.1.2 控制措施

對(duì)開挖標(biāo)高進(jìn)行嚴(yán)格控制；根據(jù)爆破效果進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整，以達(dá)到最佳效果，當(dāng)?shù)刭|(zhì)情況變化時(shí)，對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并在每次爆破后校核爆破參數(shù)，減少超欠挖。

3.2 初期支護(hù)

3.2.1 管棚質(zhì)量控制

①控制要點(diǎn)。

管棚孔洞位置及外插角、管棚搭接長(zhǎng)度、孔深、注漿壓力及漿液質(zhì)量。

②控制措施。在導(dǎo)向墻內(nèi)按管棚設(shè)計(jì)位置精心埋導(dǎo)向管，以確保管棚孔數(shù)、間距及外插角。管棚鉆孔外插角取1～2度。

嚴(yán)格檢驗(yàn)進(jìn)場(chǎng)原材料，按設(shè)計(jì)控制配合比及注漿壓力。

3.2.2 超前小導(dǎo)管質(zhì)量控制

①控制要點(diǎn)。

原材料質(zhì)量、漿液配合比、注漿壓力。需確保漿液填滿導(dǎo)管與圍巖間空隙。

②控制要點(diǎn)。

嚴(yán)格檢驗(yàn)進(jìn)場(chǎng)原材料，按設(shè)計(jì)控制配合比及注漿壓力。

3.2.3 錨桿的質(zhì)量控制

①控制要點(diǎn)。

錨桿規(guī)格、力學(xué)性能指標(biāo)；錨桿施作的數(shù)量、長(zhǎng)度及質(zhì)量；砂漿配合比的選定。

②控制措施。

嚴(yán)格檢驗(yàn)進(jìn)場(chǎng)原材料。

按設(shè)計(jì)位置及數(shù)量進(jìn)行鉆孔，錨孔與巖面垂直，設(shè)墊板并密貼巖面，長(zhǎng)度不足的錨桿重新打設(shè)，直到滿足要求。

3.2.4 鋼筋網(wǎng)質(zhì)量控制

①控制要點(diǎn)。

鋼筋規(guī)格及力學(xué)性能指標(biāo)。

鋼筋網(wǎng)的網(wǎng)格間距、網(wǎng)片搭接長(zhǎng)度。

②控制措施。

檢查鋼筋網(wǎng)胎模，嚴(yán)格檢驗(yàn)進(jìn)場(chǎng)原材料。

現(xiàn)場(chǎng)檢查網(wǎng)片搭接長(zhǎng)度和預(yù)留搭接長(zhǎng)度。

3.2.5 鋼拱架質(zhì)量控制

①控制要點(diǎn)。

鋼拱架規(guī)格及力學(xué)性能指標(biāo)。

鋼架加工質(zhì)量、安裝位置、拱腳支墊和噴射砼。

②控制措施。

嚴(yán)格檢驗(yàn)進(jìn)場(chǎng)原材料。嚴(yán)格控制連接板尺寸、厚度和鉆孔工具（要求采用臺(tái)鉆鉆孔）。定期檢查鋼架節(jié)段弦長(zhǎng)，拼裝成榀的尺寸偏差。

要求鋼架不得侵入襯砌斷面，拱腳支墊要牢固。圍巖超挖部分采用噴射砼填充，嚴(yán)禁采用塊片石等異物進(jìn)行填充。

3.2.6 噴射砼

①控制要點(diǎn)。

原材料質(zhì)量、配合比及噴射砼厚度。

隧道斷面開挖尺寸，圍巖表面松動(dòng)巖塊及拱腳、墻角處巖屑等雜物清理情況，以確保砼與圍巖粘附牢固。

是否采用濕噴工藝。

②控制措施。

嚴(yán)格控制進(jìn)場(chǎng)原材料質(zhì)量，優(yōu)化配合比。砼拌和采用自動(dòng)計(jì)量裝置以保證計(jì)量準(zhǔn)確，并定期檢定，每次拌和前進(jìn)行零點(diǎn)校核。

采用易于控制噴射質(zhì)量的濕噴工藝，降低回彈率，確保砼均質(zhì)性和強(qiáng)度。

采用Ф8鋼筋做成測(cè)釬，垂直于受噴面焊接在鋼筋網(wǎng)上，測(cè)釬上畫有刻度，以檢查噴射砼厚度。

3.3 二次襯砌

3.3.1 鋼筋綁扎

①控制要點(diǎn)。

鋼筋焊接質(zhì)量及搭接長(zhǎng)度、接頭設(shè)置、保護(hù)層厚度。

②控制措施。

采用架立鋼筋骨架進(jìn)行鋼筋綁扎，以確保鋼筋排距。在兩端頭的架立鋼筋上標(biāo)記出環(huán)縱向鋼筋安裝位置，按標(biāo)記進(jìn)行鋼筋綁孔以控制鋼筋間距。

保護(hù)層加設(shè)新型塑料墊塊。

3.3.2 模板臺(tái)車

①控制要點(diǎn)。

模板臺(tái)車的中線控制。

模板平整度，接縫嚴(yán)密程度。鉸接軸應(yīng)靈活，能夠自如伸縮及開啟。

②控制措施。

使用廠制液壓式襯砌模板臺(tái)車，模板面板厚度為10mm，模板由鋼結(jié)構(gòu)及鋼模拼裝而成，臺(tái)車設(shè)有砼輸送管支架或吊架，拱頂設(shè)置3處注漿孔。

對(duì)模板精心打磨、清理除銹，清理干凈的模板表面均勻涂刷脫模劑，不得使用廢機(jī)油。

3.3.3 二襯砼

①原材料的控制。

嚴(yán)格檢驗(yàn)進(jìn)場(chǎng)水泥、粗骨料、細(xì)骨料、外加劑。

砼嚴(yán)格按配合比采用自動(dòng)計(jì)量拌合站生產(chǎn)，攪拌時(shí)間須超過(guò)2min。

②模板加固。

使用液壓式襯砌模板臺(tái)車，擋頭模板為木模。設(shè)置模板定位卡軌器，并旋緊基礎(chǔ)絲桿千斤頂、門架頂?shù)厍Ы镯敽湍０屙數(shù)厍Ы镯敚员苊饽０逡莆患伴T架變形。

③砼拌合物的控制。

砼澆筑時(shí)嚴(yán)格將砼坍落度控制在140～180mm間，并及時(shí)留置試驗(yàn)試塊。

④砼的搗固。

采用附著式振搗器為主，以插入式振搗器輔助振搗。

⑤澆筑過(guò)程。

連續(xù)澆筑以避免“冷縫”。自下而上進(jìn)行砼澆筑，按先墻后拱，對(duì)稱澆筑。施工中如出現(xiàn)停電，立即啟用備用電源，確保砼澆筑不中斷。

⑥拆模及養(yǎng)護(hù)。

砼強(qiáng)度達(dá)到8.0MPa以上方可拆模。

拆模后及時(shí)養(yǎng)護(hù)砼，養(yǎng)護(hù)時(shí)間14d以上。養(yǎng)護(hù)期間，控制砼內(nèi)部與表面溫差、表面與外界環(huán)境溫差不超過(guò)20℃，養(yǎng)護(hù)用水與砼表面溫差不能超過(guò)15℃。

⑦拱頂回填注漿。

襯砌砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，對(duì)拱頂進(jìn)行注漿，確保襯砌背后無(wú)空洞。注漿材料為M20砂漿。注漿管采用Φ50 PVC管。

3.4 防排水施工

3.4.1 施工縫

①構(gòu)造形式：

仰拱和二襯的縱向施工縫防水構(gòu)造為：鋼邊止水帶+界面劑；

二襯間、仰拱間施工縫防水構(gòu)造為：土工布+防水板+背貼止水帶+中埋止水帶。

②控制措施：

嚴(yán)格檢驗(yàn)土工布、防水板、止水帶等原材料質(zhì)量。

將施工縫處已澆砼表面鑿毛，鑿除浮漿和雜物，清理干凈，后按要求涂刷界面劑。

檢查二襯及仰拱施工縫的止水帶安放位置。

背貼止水帶用模板固定在施工縫中間位置，中埋止水帶加固按設(shè)計(jì)給出的方法進(jìn)行。

3.4.2 防水板

控制要點(diǎn)：

防水板鋪設(shè)范圍及鋪掛方式按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。基層應(yīng)平整、無(wú)尖銳物體。

防水板按設(shè)計(jì)采用雙焊縫焊接牢固，不得有滲漏，單條焊縫寬度需大于15mm。防水板搭接寬度≮15cm，允許偏差為-10mm。防水板搭接縫與施工縫應(yīng)錯(cuò)開設(shè)置，其距離≮50cm，允許偏差為-5cm。

3.4.3 盲管

①控制要點(diǎn)。

盲管材料質(zhì)量、鋪設(shè)位置和范圍、固定方式。盲管接頭連接、縱環(huán)向盲管間連接、縱向盲管與排水溝連接的質(zhì)量。

②控制措施：

盲管施工前在隧道洞壁上標(biāo)出設(shè)計(jì)位置線，確保盲管位置準(zhǔn)確合理，縱向盲管安設(shè)坡度與隧道坡度一致。

盲管出水彎頭段（邊墻進(jìn)水孔管）設(shè)置PVC硬質(zhì)彎管作套管，以保護(hù)盲管和起到引導(dǎo)作用。要注意出水孔段的流水坡不得小于2%。

采用長(zhǎng)5cm錨固釘和8cm×20cm防水板窄條將盲管錨固在洞壁上，每50cm設(shè)置一處。

設(shè)置在襯砌背后的排水盲管與襯砌同時(shí)施工，并采取措施避免砼或壓漿漿液滲進(jìn)盲管堵塞水路。

4 采用“四新”技術(shù)，加強(qiáng)質(zhì)量控制

雖然通過(guò)嚴(yán)格落實(shí)上述質(zhì)量措施，能夠有效確保隧道施工質(zhì)量。但是，措施的嚴(yán)格執(zhí)行無(wú)疑造成施工難度增加、施工成本上升及施工工期的延長(zhǎng)。上述不利因素往往對(duì)施工人員質(zhì)量控制的工作態(tài)度產(chǎn)生了消極影響，從而對(duì)工程質(zhì)量控制管理帶來(lái)不良風(fēng)險(xiǎn)。本項(xiàng)目在隧道施工時(shí)，積極采用“四新”技術(shù)，在確保施工質(zhì)量的同時(shí)，還提高了工效、降低了成本，提高了施工人員對(duì)于質(zhì)量控制的積極性。本項(xiàng)目施工采用了如下的“四新”技術(shù)。

4.1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)

綜合運(yùn)用了地質(zhì)雷達(dá)、紅外線探水儀、TSP超前地質(zhì)預(yù)報(bào)等多種超前地質(zhì)系統(tǒng)，對(duì)采集的多種信息資料進(jìn)行綜合分析，合理提前預(yù)知了前方圍巖情況和水、有害氣體隱蔽災(zāi)害源的存在，從而采取針對(duì)的處理措施，有效確保了施工質(zhì)量及施工安全。

4.2 水壓爆破技術(shù)

在隧道炮眼裝藥時(shí)，在炸藥中間隔裝入水袋 （如圖1所示），利用水的不可壓縮性，使爆破振動(dòng)波按照水的“液壓”效果進(jìn)均勻、無(wú)損失地傳遞至圍巖中，達(dá)到了如下效果：①提高了炮眼利用率（從約80%提高到了95%左右），基本不留殘眼及炮根。在周邊眼采用水壓爆破，還明顯減少了超挖及欠挖量。②提高了能量的利用，降低了炸藥單耗量（減少10～30%）。③降低爆破振速40%左右，減少了對(duì)圍巖的擾動(dòng)，確保了圍巖的穩(wěn)定，提高了施工質(zhì)量。

4.3 機(jī)械輔助安裝鋼拱架

隧道施工時(shí)拱架支護(hù)作為一個(gè)重要工序，以往主要采用人工進(jìn)行作業(yè)，存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、工效低及質(zhì)量控制難度大等缺點(diǎn)。本項(xiàng)目采用自行設(shè)計(jì)的拱架安裝輔助機(jī)械，設(shè)備配備了鏈軌式拱架安裝機(jī)械手、拱架起吊設(shè)備、起升臺(tái)架等，大幅提高了拱架安裝速度，降低了安裝及調(diào)整的勞動(dòng)強(qiáng)度，有效提高了拱架安裝質(zhì)量。

4.4 機(jī)械手混噴砼工藝

隧道施工時(shí)還引進(jìn)了機(jī)械手濕噴工藝，砼濕噴工藝改善施工作業(yè)的工作環(huán)境；機(jī)械手濕噴機(jī)提高工效的效果明顯，解放了勞力；機(jī)械手為新型智能化砼噴射臺(tái)車，其砼由攪拌嚴(yán)格按配合比進(jìn)行拌和，砼噴射效果好，強(qiáng)度穩(wěn)定可靠。

4.5 防水板超聲波焊接工藝

由超聲波發(fā)生器產(chǎn)生高壓、高頻信號(hào)，轉(zhuǎn)換成焊接槍頭的高頻機(jī)械振動(dòng)，焊接槍頭抵緊重疊的防水板，其高頻機(jī)械振動(dòng)使防水板因摩擦而產(chǎn)生高溫熔解防水板，使兩層防水板熔合而完成一處焊接。超聲波焊接具有如下優(yōu)點(diǎn)：

①超聲波焊接不需溶劑、粘接劑等其他材料，施工成本低。②超聲波焊開機(jī)即可焊接，節(jié)約了電熱焊的預(yù)熱等待時(shí)間，且3秒即可完成一個(gè)點(diǎn)位的焊接（如圖3），且不會(huì)出現(xiàn)焊點(diǎn)破洞現(xiàn)象而返工的現(xiàn)象，生產(chǎn)效率非常高。③具有操作簡(jiǎn)單，焊點(diǎn)不破損，焊接質(zhì)量好等優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目通過(guò)建立建全建全質(zhì)量管理體系，實(shí)行質(zhì)量管理責(zé)任制，嚴(yán)格按隧道施工各個(gè)工序的質(zhì)量控制要點(diǎn)及控制措施進(jìn)行施工質(zhì)量管理，對(duì)隧道質(zhì)量控制起到了良好的作用，有效地保證隧道工程質(zhì)量。建議隧道施工時(shí)盡量采用“四新技術(shù)”，部分“四新技術(shù)”的運(yùn)用可直接提高工程質(zhì)量。部分“四新技術(shù)”雖不能直接提高施工的工程質(zhì)量，但可有效提高工效、降低成本及勞動(dòng)強(qiáng)度，可以使得作業(yè)人員有更多的時(shí)間、資源及更積極的態(tài)度投入確保施工質(zhì)量的工作中，對(duì)確保隧道工程質(zhì)量起到事半功倍的效果。

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