隧道施工質(zhì)量通病及預(yù)防措施

肖友淦 張清煌 呂 會

(1.福建城建設(shè)計研究院有限公司，福建 福州 350001； 2.福州水務(wù)平潭引水開發(fā)有限公司，福建 福州 350001)

1 概 述

隧道工程在施工過程中，根據(jù)施工地點所在區(qū)域不同的水文特點和地貌特征，可能會出現(xiàn)各種工程質(zhì)量通病，不但會降低隧道使用壽命，同時也會給隧道的運營及安全帶來不良影響[1]。

隧道是一種隱蔽工程，受地形地貌影響較大，施工場地狹小，工序集中、復(fù)雜且具循環(huán)性[2]。在地質(zhì)條件相對比較好的圍巖下，如果光面爆破技術(shù)低或不按照尺寸開挖，很容易造成欠挖。在圍巖條件較差時，不使用預(yù)爆技術(shù)則可能造成超挖和欠挖[3]。因地制宜，結(jié)合工程所在地實際情況、巖層質(zhì)量等級等信息，預(yù)判可能出現(xiàn)的工程質(zhì)量問題是保證工程質(zhì)量的重中之重。通過有效的控制措施，預(yù)防和減輕工程質(zhì)量問題是隧道施工過程中必須認真考慮的重要問題。本文結(jié)合福建省平潭及閩江口水資源配置工程，根據(jù)工程特點、施工招標(biāo)文件要求和質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn)的要求，結(jié)合本標(biāo)段的具體情況，提出相應(yīng)預(yù)防措施，保證工程質(zhì)量，最大程度上降低工程質(zhì)量通病對隧道施工及未來運行的影響。

2 工程概況

2.1 基本信息

福建省平潭及閩江口水資源配置(一閘三線)工程位于福建省東南部，是解決平潭綜合實驗區(qū)及閩江口南岸地區(qū)供水問題、促進區(qū)域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善的大型水資源配置工程。工程由莒口攔河閘，竹岐至大樟溪引水線路，大樟溪至福清、平潭輸水線路和大樟溪至福州、長樂輸水線路組成，輸水線路總長181.58km。

平潭及閩江口水資源配置工程第5標(biāo)段(石溪—跨海管道段福清一側(cè)起點及閩調(diào)龍高線輸水線路工程)設(shè)計線路總長36.071km，隧洞2段總長6.044km，管道5段總長30.027km。開挖洞徑為4.4m，土洞開挖直徑為4.6m，開挖斷面為擴底圓形，底寬3.5m。福清市閩江調(diào)水龍高支線改擴建工程與福建省平潭及閩江口水資源配置工程共用管廊鋪管段主要位于福清市大真線沿線，線路總長28.409km。隧洞1段即南倪隧洞長1.634km，隧洞開挖洞徑3.1m，擴底2.8m。

福清南近北回歸線，屬南亞熱帶海洋性氣候，溫暖濕潤，夏無酷暑，冬無嚴寒，雨季、干季分明。降水集中在3—9月，雨量較充沛，10月—次年2月為少雨季節(jié)。7—9月多有熱帶氣旋(臺風(fēng))影響。

福清段輸水管線以沿大真線公路一側(cè)布置為主，管道基礎(chǔ)巖土層主要以坡殘積土和全風(fēng)化巖土為主，大部分地基承載力高，工程地質(zhì)條件總體較好。其中在?？阪?zhèn)大湖洋、港頭鎮(zhèn)南倪村、三山鎮(zhèn)塘北村等地總長約3.4km管道基礎(chǔ)巖土體以淤泥質(zhì)黏土為主，局部為淤泥，工程地質(zhì)條件差。對基礎(chǔ)底面下伏淤泥質(zhì)土層較為深厚的管道基礎(chǔ)段和淤泥地層管道段，須采取相應(yīng)的工程技術(shù)措施加以處理，軟弱巖土層管道段的施工須加強開挖防護措施。

本標(biāo)段隧洞采用新奧法施工，主體隧洞從進口、出口兩個方向單向掘進，開挖采用多功能鉆爆臺架，人工手持風(fēng)鉆打眼，開挖Ⅱ、Ⅲ類圍巖地段采用全斷面法光面爆破開挖；不穩(wěn)定的Ⅳ、Ⅴ類圍巖地段采用半斷面微臺階法開挖施工，臺階長度在1～2m，以弱爆破或人工配合小型開挖機械進行開挖的方法施工。洞內(nèi)扒渣機裝車，電車運輸出渣。開挖后緊跟初期支護作業(yè)，初期支護由噴、錨、網(wǎng)、鋼拱架組成，配合超前小導(dǎo)管注漿加固地層措施，噴射混凝土采用濕噴機濕噴作業(yè)。二次襯砌采用模板臺車進行模筑襯砌施工，在洞口設(shè)置混凝土輸送泵接力輸送。鋪底混凝土在二次襯砌完成前分段進行，分段長度不小于50m。

隧道開挖方法的選擇應(yīng)根據(jù)隧道的地質(zhì)條件、斷面尺寸、機械設(shè)備及周邊條件等因素綜合確定，本標(biāo)段主要采用的開挖方法有兩臺階法和全斷面法，巖洞開挖采取全斷面光面爆破的方法施工。隧道施工流程見圖1。

圖1 隧道施工流程

2.2 工程特點

工程區(qū)位于福州市管轄的福清市，經(jīng)濟發(fā)達，鐵路、公路分布密集，且等級較高，路況較好，工程區(qū)附近有大真線、漁平高速等多條道路交叉，交通便利，運輸方便。

本標(biāo)段引水隧洞斷面小,本標(biāo)段隧洞單口獨頭掘進隧洞超過2000m，屬超長隧道，降雨集中月份較長，雨量充沛，在施工中極易出現(xiàn)滲水、涌水現(xiàn)象。部分區(qū)域工程地質(zhì)條件較差，為Ⅳ、Ⅴ類不穩(wěn)定圍巖,在施工過程中易發(fā)生光爆效果不佳、隧道拱背回填不實、隧道滲漏水、二次襯砌效果差、仰拱基底處理不好出現(xiàn)變形等問題，影響施工質(zhì)量和隧道外觀。

在施工中應(yīng)根據(jù)地理特征，采取相應(yīng)的預(yù)防措施，保證工程質(zhì)量，同時保證施工機械配套完整，滿足質(zhì)量、安全與進度的要求，使用與操作過程不使路基、路面、結(jié)構(gòu)物、鄰近的公用設(shè)施或其他公路受到損傷或損壞而造成污染。

3 隧道施工質(zhì)量通病及預(yù)防措施

3.1 光爆效果不佳

a.原因分析。光爆效果不佳的原因主要有：?爆破設(shè)計參數(shù)不合理；?未根據(jù)圍巖情況對爆破設(shè)計進行調(diào)整；?未按照設(shè)計炮眼布置、鉆孔深度、裝藥量等進行施工；?地質(zhì)條件限制，排除危巖造成超欠挖或自然垮塌造成超挖。

b.預(yù)防措施。準(zhǔn)確確定圍巖光面爆破技術(shù)參數(shù)，與施工人員做好溝通及技術(shù)交底，堅持每循環(huán)精確放樣，準(zhǔn)確測設(shè)開挖輪廓線；技術(shù)人員從炮眼位置、傾角、炮眼深度、裝藥到起爆各個環(huán)節(jié)全過程監(jiān)控。準(zhǔn)確布置炮眼位置，嚴格控制裝藥量，根據(jù)圍巖變化情況，及時修正爆破參數(shù)；加強技術(shù)培訓(xùn)，使施工技術(shù)人員和操作人員了解爆破施工的設(shè)計參數(shù)；強化管理，規(guī)范操作，用水平尺定位鉆桿鉆進角度；合理設(shè)計爆破參數(shù)，根據(jù)圍巖情況適時調(diào)整，控制進尺。在圍巖差的地段采用超前錨桿等輔助施工手段來嵌固圍巖，以防止超欠挖。

3.2 隧道拱背回填不實

a.原因分析。隧道拱背回填不實的主要原因有：?工序安排不合理，拱圈混凝土澆筑后沒有及時回填；?沒有按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進行回填。

b.預(yù)防措施。出現(xiàn)超挖坍塌時，嚴格按規(guī)范和驗標(biāo)要求辦理，拱腳以上1m范圍內(nèi)的超挖，必須用與拱圈同等級混凝土一次填筑。其余部分，超挖在允許范圍內(nèi)可用與襯砌同樣材料回填，超挖大于規(guī)定時可用片石混凝土或漿砌片石回填；回填完畢，必須經(jīng)質(zhì)檢員檢查合格后，方可進行下道工序。

3.3 隧道滲漏水

a.原因分析。隧道滲漏水的原因主要有：?防水層破壞，混凝土有裂紋；?混凝土振搗不密實；?混凝土施工縫、沉降縫未處理好；?沒有嚴格按工藝組織施工。

b.預(yù)防措施。操作人員需經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，持證上崗。交底明確、細致。對施工人員加強施工前教育，提高人員責(zé)任心。嚴格施工檢查制度，對每一細節(jié)都必須檢查并做好記錄；按設(shè)計要求施工防排水設(shè)施，原材料必須達到有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，且?guī)缀纬叽绶€(wěn)定。灌注混凝土?xí)r保證防排水設(shè)施位置正確，牢固、不破損；洞身施工防水層前先進行支護表面修整處理，防止防水層被戳破；防水板掛設(shè)預(yù)留一定的富余。襯砌混凝土要搗固密實，加強結(jié)構(gòu)自身防水；嚴格按照相關(guān)規(guī)范要求安裝止水條，并用鋼筋卡固定，按設(shè)計埋設(shè)排水管道；采用防、排、截、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理的原則；嚴格控制防水劑的摻入量，并注意對洞口一定范圍內(nèi)的襯砌混凝土進行不少于14天的灑水養(yǎng)護。

3.4 二次襯砌表觀效果差

隧道二次襯砌混凝土施工質(zhì)量通病主要表現(xiàn)為孔洞、蜂窩、露筋、麻面、裂縫等(見表1)。

表1 二次襯砌常見問題產(chǎn)生原因及預(yù)防措施

3.5 仰拱基底處理出現(xiàn)變形

a.原因分析。造成仰拱基底處理不好出現(xiàn)變形的原因主要有：?仰拱混凝土施工之前基底未清理干凈；?仰拱混凝土施工后未及時對空洞進行注漿處理。

b.預(yù)防措施。仰拱封閉前，進行嚴格檢驗，確?；谉o虛渣和積水后，方可進行下道工序施工；仰拱混凝土施工完畢后，采用地質(zhì)雷達進行檢測，發(fā)現(xiàn)空洞及時采取基底注漿措施進行回填。

4 結(jié) 語

福建省平潭及閩江口水資源配置工程采取以上預(yù)防措施，施工質(zhì)量得到了很大提升，從工程資料和實地調(diào)查情況看，該工程較好地控制了可能引起的各類施工通病，取得了較好的經(jīng)濟和社會效益。施工經(jīng)驗總結(jié)如下：

a.隧道工程施工場地狹小，受地理條件影響較大，不同地理條件作用下，會出現(xiàn)不同的技術(shù)性工程質(zhì)量問題，對可能出現(xiàn)的問題進行預(yù)判，預(yù)先做好預(yù)防措施，可保證工程質(zhì)量及運行安全。

b.超長隧道在雨量充沛區(qū)域極易發(fā)生滲漏水，在施工過程中必須因地制宜，綜合治理，嚴格按設(shè)計要求布置防排水設(shè)施，并在混凝土澆筑時保證防排水設(shè)施位置正確，牢固、不破損，操作人員必須持證上崗。

c.圍巖不穩(wěn)定情況下，易發(fā)生光爆效果不佳、隧道拱背回填不實、仰拱基底出現(xiàn)變形等問題，對總體施工質(zhì)量和隧道外觀都會產(chǎn)生影響。在施工過程中必須結(jié)合工程實際，預(yù)防此類質(zhì)量問題。

d.合理的施工組織也是保證工程質(zhì)量的重要因素，對人員、物資進行合理調(diào)度，嚴格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，合理設(shè)計施工組織結(jié)構(gòu)，確定各工序的質(zhì)量關(guān)鍵點、控制點，可以在組織層面保障施工質(zhì)量。