隧道施工技術管理關鍵點及質量控制

和欣

摘要：進行北京至沈陽鐵路客運專線北臺子隧道施工時，通過建立健全質量管理體系，推行各級崗位質量負責制，明確隧道施工各工序質量控制要點及措施并在施工時堅決落實。同時在隧道施工時還運用了多項“四新”技術，有效確保了隧道的施工質量。

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.

關鍵詞：鐵路隧道；質量控制；關鍵點；四新技術

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

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）31-0066-03

0 引言

近年來，隨著我國基礎建設的迅猛發(fā)展，鐵路、公路等隧道工程也得以大規(guī)模的建設，其長度及斷面更大、結構日趨復雜。對隧道的使用功能和運營期間的安全性能也提出了更高標準，故要求隧道建設時采用更高的技術水平及更為嚴格的質量控制要求。但隧道施工具有隱蔽性強、地質情況復雜多變、作業(yè)環(huán)境惡劣、作業(yè)空間有限等特點，故其質量控制難度大，需要根據隧道工程施工的特點，采取科學的，有針對性的質量管理及控制措施，避免在施工時埋下質量隱患，以確保隧道的結構性能、運營安全及使用壽命。

1 工程概況

新建北京至沈陽鐵路客運專線（京冀段）控制工程先期開工段JSJJSG-1標段北臺子隧道地處河北省平泉縣臺頭山鄉(xiāng)境內。隧道進口里程DK266+950，出口里程DK277+080，全長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，隧道內縱坡為人字坡。北臺子隧道設置“兩斜井”的輔助坑道模式。隧道Ⅱ級圍巖1795m，占17.7%；Ⅲ級圍巖6135m，占60.6%；Ⅳ級圍巖1840m，占18.2%；Ⅴ級圍巖360m，占3.5%。結合調繪和物探資料，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、突水風險，為較高風險隧道，安全及質量控制難度大。北京至沈陽鐵路客運專線是溝通東北華北華東中南等地區(qū)的重要通道，也是連結華北華東中南與東北經濟區(qū)的紐帶，其地理位置十分重要。且本線運營速度目標值為350km/h，質量要求非常高。所以本項目的重要性使得其受社會的關注度非常高，故質量管理不容出現(xiàn)半點差錯。

2 建立健全質量管理體系，落實質量責任制

質量管理的首要任務是緊緊圍繞質量目標建立質量保證體系，制訂科學的及操作性強的質量規(guī)劃，堅持“以人為本”的觀點，強化細節(jié)管理，通過相應的組織、技術措施和及時準確的質量管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)隧道施工過程的全面質量控制。推行質量管理責任制，制定和完善崗位質量責任及考核辦法，強化質量管理，充分動員全員參與質量管理，激發(fā)項目部人員上下共同完成質量目標的決心，使他們的能力得以發(fā)揮、潛力得到挖掘。通過不斷擴大管理能量、拓寬管理輻射面和提升管理層次，達到了質量管理的目的。

3 各工序質量控制要點及措施

隧道施工質量控制最為關鍵點在于明確隧道施工各工序質量控制要點及措施并在施工時全面落實，方能真正確保隧道的施工質量。

3.1 開挖

3.1.1 控制要點

一是要控制邊墻基礎及隧道底開挖標高，以防止邊墻基礎嵌入圍巖的深度不足，降低隧道二襯結構承載能力；二是控制超欠挖。

3.1.2 控制措施

對開挖標高進行嚴格控制；根據爆破效果進行參數(shù)的調整，以達到最佳效果，當?shù)刭|情況變化時，對爆破參數(shù)進行調整，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

3.2.1 管棚質量控制

①控制要點。

管棚孔洞位置及外插角、管棚搭接長度、孔深、注漿壓力及漿液質量。

②控制措施。在導向墻內按管棚設計位置精心埋導向管，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。

嚴格檢驗進場原材料，按設計控制配合比及注漿壓力。

3.2.2 超前小導管質量控制

①控制要點。

原材料質量、漿液配合比、注漿壓力。需確保漿液填滿導管與圍巖間空隙。

②控制要點。

嚴格檢驗進場原材料，按設計控制配合比及注漿壓力。

3.2.3 錨桿的質量控制

①控制要點。

錨桿規(guī)格、力學性能指標；錨桿施作的數(shù)量、長度及質量；砂漿配合比的選定。

②控制措施。

嚴格檢驗進場原材料。

按設計位置及數(shù)量進行鉆孔，錨孔與巖面垂直，設墊板并密貼巖面，長度不足的錨桿重新打設，直到滿足要求。

3.2.4 鋼筋網質量控制

①控制要點。

鋼筋規(guī)格及力學性能指標。

鋼筋網的網格間距、網片搭接長度。

②控制措施。

檢查鋼筋網胎模，嚴格檢驗進場原材料。

現(xiàn)場檢查網片搭接長度和預留搭接長度。

3.2.5 鋼拱架質量控制

①控制要點。

鋼拱架規(guī)格及力學性能指標。

鋼架加工質量、安裝位置、拱腳支墊和噴射砼。

②控制措施。

嚴格檢驗進場原材料。嚴格控制連接板尺寸、厚度和鉆孔工具（要求采用臺鉆鉆孔）。定期檢查鋼架節(jié)段弦長，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，嚴禁采用塊片石等異物進行填充。

3.2.6 噴射砼

①控制要點。

原材料質量、配合比及噴射砼厚度。

隧道斷面開挖尺寸，圍巖表面松動巖塊及拱腳、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。

嚴格控制進場原材料質量，優(yōu)化配合比。砼拌和采用自動計量裝置以保證計量準確，并定期檢定，每次拌和前進行零點校核。

采用易于控制噴射質量的濕噴工藝，降低回彈率，確保砼均質性和強度。

采用Ф8鋼筋做成測釬，垂直于受噴面焊接在鋼筋網上，測釬上畫有刻度，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。

鋼筋焊接質量及搭接長度、接頭設置、保護層厚度。

②控制措施。

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

保護層加設新型塑料墊塊。

3.3.2 模板臺車

①控制要點。

模板臺車的中線控制。

模板平整度，接縫嚴密程度。鉸接軸應靈活，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車，模板面板厚度為10mm，模板由鋼結構及鋼模拼裝而成，臺車設有砼輸送管支架或吊架，拱頂設置3處注漿孔。

對模板精心打磨、清理除銹，清理干凈的模板表面均勻涂刷脫模劑，不得使用廢機油。

3.3.3 二襯砼

①原材料的控制。

嚴格檢驗進場水泥、粗骨料、細骨料、外加劑。

砼嚴格按配合比采用自動計量拌合站生產，攪拌時間須超過2min。

②模板加固。

使用液壓式襯砌模板臺車，擋頭模板為木模。設置模板定位卡軌器，并旋緊基礎絲桿千斤頂、門架頂?shù)厍Ы镯敽湍０屙數(shù)厍Ы镯?，以避免模板移位及門架變形。

③砼拌合物的控制。

砼澆筑時嚴格將砼坍落度控制在140～180mm間，并及時留置試驗試塊。

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澆筑過程。

連續(xù)澆筑以避免“冷縫”。自下而上進行砼澆筑，按先墻后拱，對稱澆筑。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。

砼強度達到8.0MPa以上方可拆模。

拆模后及時養(yǎng)護砼，養(yǎng)護時間14d以上。養(yǎng)護期間，控制砼內部與表面溫差、表面與外界環(huán)境溫差不超過20℃，養(yǎng)護用水與砼表面溫差不能超過15℃。

⑦拱頂回填注漿。

襯砌砼強度達到設計要求后，對拱頂進行注漿，確保襯砌背后無空洞。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構造形式：

仰拱和二襯的縱向施工縫防水構造為：鋼邊止水帶+界面劑；

二襯間、仰拱間施工縫防水構造為：土工布+防水板+背貼止水帶+中埋止水帶。

②控制措施：

嚴格檢驗土工布、防水板、止水帶等原材料質量。

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計給出的方法進行。

3.4.2 防水板

控制要點：

防水板鋪設范圍及鋪掛方式按設計要求進行?；鶎討秸?、無尖銳物體。

防水板按設計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錯開設置，其距離≮50cm，允許偏差為-5cm。

3.4.3 盲管

①控制要點。

盲管材料質量、鋪設位置和范圍、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量。

②控制措施：

盲管施工前在隧道洞壁上標出設計位置線，確保盲管位置準確合理，縱向盲管安設坡度與隧道坡度一致。

盲管出水彎頭段（邊墻進水孔管）設置PVC硬質彎管作套管，以保護盲管和起到引導作用。要注意出水孔段的流水坡不得小于2%。

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

設置在襯砌背后的排水盲管與襯砌同時施工，并采取措施避免砼或壓漿漿液滲進盲管堵塞水路。

4 采用“四新”技術，加強質量控制

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

4.1 超前地質預報系統(tǒng)

綜合運用了地質雷達、紅外線探水儀、TSP超前地質預報等多種超前地質系統(tǒng)，對采集的多種信息資料進行綜合分析，合理提前預知了前方圍巖情況和水、有害氣體隱蔽災害源的存在，從而采取針對的處理措施，有效確保了施工質量及施工安全。

4.2 水壓爆破技術

在隧道炮眼裝藥時，在炸藥中間隔裝入水袋 （如圖1所示），利用水的不可壓縮性，使爆破振動波按照水的“液壓”效果進均勻、無損失地傳遞至圍巖中，達到了如下效果：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，減少了對圍巖的擾動，確保了圍巖的穩(wěn)定，提高了施工質量。

4.3 機械輔助安裝鋼拱架

隧道施工時拱架支護作為一個重要工序，以往主要采用人工進行作業(yè)，存在勞動強度大、工效低及質量控制難度大等缺點。本項目采用自行設計的拱架安裝輔助機械，設備配備了鏈軌式拱架安裝機械手、拱架起吊設備、起升臺架等，大幅提高了拱架安裝速度，降低了安裝及調整的勞動強度，有效提高了拱架安裝質量。

4.4 機械手混噴砼工藝

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

4.5 防水板超聲波焊接工藝

由超聲波發(fā)生器產生高壓、高頻信號，轉換成焊接槍頭的高頻機械振動，焊接槍頭抵緊重疊的防水板，其高頻機械振動使防水板因摩擦而產生高溫熔解防水板，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：

①超聲波焊接不需溶劑、粘接劑等其他材料，施工成本低。②超聲波焊開機即可焊接，節(jié)約了電熱焊的預熱等待時間，且3秒即可完成一個點位的焊接（如圖3），且不會出現(xiàn)焊點破洞現(xiàn)象而返工的現(xiàn)象，生產效率非常高。③具有操作簡單，焊點不破損，焊接質量好等優(yōu)勢。

5 結束語

本項目通過建立建全建全質量管理體系，實行質量管理責任制，嚴格按隧道施工各個工序的質量控制要點及控制措施進行施工質量管理，對隧道質量控制起到了良好的作用，有效地保證隧道工程質量。建議隧道施工時盡量采用“四新技術”，部分“四新技術”的運用可直接提高工程質量。部分“四新技術”雖不能直接提高施工的工程質量，但可有效提高工效、降低成本及勞動強度，可以使得作業(yè)人員有更多的時間、資源及更積極的態(tài)度投入確保施工質量的工作中，對確保隧道工程質量起到事半功倍的效果。

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