鐵路隧道施工質(zhì)量問題原因及對策研究

趙陽川，吳光雄，張 勝，劉儀剛，丁 路

（中國鐵路成都局集團公司工程質(zhì)量監(jiān)督站，四川成都 610031）

0 前言

近十余年來，隨著我國鐵路建設(shè)快速推進，鐵路隧道工程大量增多。在隧道施工期發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題及隧道建成后出現(xiàn)的質(zhì)量問題越來越引起人們的關(guān)注，因為這些問題，給隧道建設(shè)及運營帶來風(fēng)險，必須采取措施消除。近期，結(jié)合“隧道施工質(zhì)量問題與對策”課題，筆者組織進行一次專題調(diào)研。通過調(diào)研資料的分析表明，隧道建設(shè)施工質(zhì)量問題客觀存在，需要采取措施及時加以解決。本文從工程質(zhì)量監(jiān)管的角度，通過對隧道施工質(zhì)量問題的原因分析，提出一些具有針對性的對策措施，可為解決質(zhì)量問題、消除質(zhì)量隱患及風(fēng)險提供有益的借鑒。

1 調(diào)研及問題分類

1.1 問題收集及分類情況

這次調(diào)研主要針對西南山區(qū)鐵路隧道建設(shè)工程，通過對40余座隧道施工作業(yè)面的現(xiàn)場檢查及問卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)及收集問題，了解對策措施等資料。收集的問題涉及隧道施工的各個方面，本文僅重點分析隧道開挖、初支、仰拱、防排水、二襯、溝槽、洞口及邊坡防護等施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量問題。經(jīng)過檢查和問卷收集，發(fā)現(xiàn)施工質(zhì)量問題共1090 個。其中開挖問題110 個，占10.1%；初期支護問題187 個，占17.2%；仰拱問題，167 個占15.3%；防排水問題231 個，占21.2%；二襯問題199 個，占18.3%；溝槽問題116 個，占10.6%，洞口及邊仰坡防護問題80 個，占7.3%。具體參見圖1。

1.2 普遍及突出問題

經(jīng)過整理、分類分析，把隧道施工質(zhì)量問題分為普遍存在的問題和比較突出的問題，具體如下：

（1）普遍存在的問題：隧道開挖拱部輪廓不明顯（光爆效果差）、邊墻不順直、未按要求先初噴再立拱架、錨桿施作不到位、初支平整度差、防水板鋪設(shè)褶皺明顯、焊點松脫、止水帶安裝定位不準確、搭接處粘接不密貼、排水盲管出口反坡或堵塞，二襯施工縫處錯臺明顯、二襯混凝土邊墻氣泡及麻面較多、檢驗批資料不及時和不完整、隱蔽工程影像資料留存不符合要求等。

圖1 隧道質(zhì)量問題分類

（2）比較突出的問題：開挖方法與設(shè)計不符、臨時仰拱施作不到位、超挖及局部坍塌處理隨意、開挖步距超標、超前地質(zhì)預(yù)報實施不到位、監(jiān)控量測形同虛設(shè)、噴射混凝土厚度與強度不足、噴射混凝土空洞或不密實、支護體系垮塌、仰拱幾何尺寸不正確、局部混凝土不密實、仰拱位置不正確、仰拱與填充混凝土同時澆筑、仰拱上鼓開裂、仰拱填充施工縫冒水、襯砌鋼筋排距或間距過大、襯砌混凝土開裂、襯砌混凝土存在冷縫、襯砌混凝土背后脫空或不密實、襯砌混凝土強度不足、襯砌混凝土掉塊、襯砌混凝土滲漏水等。

1.3 管理及行為問題

檢查發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)場管理不到位，培訓(xùn)效果不好，技術(shù)交底不到位，工序驗收及檢查不到位；作業(yè)人員的質(zhì)量安全意識差、作業(yè)技能素質(zhì)不高、缺乏工匠精神；監(jiān)理履職能力差、履職不到位等問題是現(xiàn)場常見管理及行為問題。

2 常見質(zhì)量問題原因及對策

結(jié)合調(diào)研發(fā)現(xiàn)和收集到的隧道施工問題，對原因、措施及對策等進行分類歸納，下面主要探討幾個方面的常見質(zhì)量問題原因及對策。

2.1 隧道開挖

（1）開挖輪廓不清晰，超（欠）挖明顯（見圖2、圖3）。原因分析：①未根據(jù)圍巖情況進行鉆爆設(shè)計；②鉆爆設(shè)計不合理（包括孔深、裝藥量等）；③鉆爆作業(yè)交底、檢查驗收制度落實不好。對策：①做好爆破設(shè)計和技術(shù)交底；②針對不同圍巖采取不同爆破設(shè)計；③做好鉆孔的檢查和驗收。

圖2 開挖輪廓差

圖3 邊墻超挖嚴重

（2）超挖及局部坍塌處理隨意（見圖4、圖5）。原因分析：①無處理方案，隨意處理；②檢查驗收制度不落實，管理措施落實不好；③不良行為（少見），如故意將超挖空洞隱蔽起來，留下嚴重的質(zhì)量、安全隱患。對策：①編制具體方案、做好技術(shù)交底；②組織按具體方案和交底內(nèi)容施作。

圖4 超挖部分石棉瓦遮擋

圖5 超挖部分編織袋充填

2.2 初期支護

（1）噴射厚度與強度不足（見圖6）。原因分析：①未設(shè)置噴射厚度控制標志，補噴不到位或未進行補噴；②噴射混凝土配合比不正確或未按配合比；③操作人員技術(shù)水平低；④不良行為。對策：①對現(xiàn)場平整度不符合要求處進行補噴作業(yè)；②加強噴射混凝土施工人員培訓(xùn)，確保噴射工藝和質(zhì)量；③加強拌合站管理做好場拌質(zhì)量；④嚴格按照驗標要求埋釬釘或打孔檢查。

圖6 初支厚度不足，背后孔洞

（2）噴射混凝土開裂、掉塊（見圖7）。原因分析：①水膠比過大或速凝劑摻量不足；②拌合不均勻或工藝不正確；③圍巖變形（松動巖塊）較大引起開裂掉塊。對策：①加強拌合站管理，控制好混凝土質(zhì)量；②加強噴射混凝土施工人員培訓(xùn)，按噴射工藝要做好質(zhì)量控制；③根據(jù)監(jiān)控量測及時設(shè)計變更、加強支護。

圖7 圍巖變形引起初開裂掉塊

（3）噴射混凝土空洞或不密實（見圖8）。原因分析：①一次噴射厚度超出標準要求；②噴射工藝不正確或噴射力量不足；③超挖大部位未掛網(wǎng)分層噴射或預(yù)埋注漿管；④鋼架或鋼筋網(wǎng)背后人為遮擋；⑤補噴前基面未清理到位。對策：①嚴格按照驗標要求打孔檢查驗證；②加強作業(yè)人員技術(shù)交底、培訓(xùn)；③加強初期支護的無損檢測。

圖8 掌子面拱腰初支背后存在空洞

（4）系統(tǒng)錨桿施工與設(shè)計嚴重不符（見圖9）。原因分析：①不良行為，偷工減料；②沒有錨桿鉆機及注漿設(shè)備；③墊板數(shù)量與連接不符合要求。對策：①監(jiān)理現(xiàn)場旁站履職，認真檢查驗收；②要求采用錨桿鉆機施工錨桿；③做好施工后的彈性波法抽檢。

圖9 系統(tǒng)錨桿打設(shè)角度未與開挖巖面垂直，錨桿均未設(shè)置墊板

（5）鋼架不垂直、接頭缺少螺栓或電焊連接（見圖10、圖11）。原因分析：①加工精度不夠；②未在場內(nèi)試拼裝；③每個單元安裝累計誤差導(dǎo)致螺栓孔錯位；④安裝不垂直或扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)致連接板不密貼，被迫塞鋼板或鋼筋條焊接。對策：①做好人員培訓(xùn)及技術(shù)交底；②按交底標準進行精細加工并試拼裝合格才出場。

圖10 連接墊板不密貼

圖11 鋼架不垂直、不密貼

（6）仰拱鋼架與邊墻鋼架采用焊接或無連接或直接放置（見圖12）。原因分析：①邊墻底部鋼架未設(shè)連接板，偷工減料；②噴射混凝土前無保護連接板螺栓孔措施；③安裝檢驗不到位；④交底不清。對策：①做好人員培訓(xùn)及技術(shù)交底；②按交底標準進行精細加工并試拼裝合格才出場。

圖12 仰拱與邊墻鋼架未連接

2.3 防排水

（1）防水板鋪設(shè)不平整密貼、局部有刺傷（見圖13、圖14）。原因分析：①基面不平整（噴射混凝土面平整度差）；②基面外露尖銳物未處理或處理不徹底；③焊點數(shù)量不足或墊圈固定失效；④保護措施不到位。對策：①加強初支噴射混凝土的平整度檢查；②外露尖銳物必須處理徹底；③加強技術(shù)交底，明確固定墊圈及焊點間距等要求；④強化對鋪設(shè)好的防水板的保護；⑤開發(fā)使用新材料、新工藝工法和工裝。

圖13 防水板局部燒傷、破損

圖14 防水板與基面不密貼

（2）焊縫脫開、寬度不足且未進行焊接質(zhì)量檢查（見圖15）。原因分析：①焊工焊接技術(shù)不熟練；②爬焊機性能不滿足要求；③執(zhí)行檢驗制度不力，管理不到位。對策：①加強技術(shù)交底，加強培訓(xùn)，提高工人的技能水平；②配置性能良好的防水板焊接機具；③開發(fā)使用新材料、新工藝工法和工裝。

圖15 防水板局部漏焊

（3）縱向中埋式止水帶埋入不居中、不順直、連接隨意（見圖16、圖17）。原因分析：①設(shè)計的固定措施不到位或無連接方式；②無固定工藝設(shè)施；③固定方式與連接措施隨意；④對止水帶位置偏離、脫焊后果認識不足。對策：①加強技術(shù)交底，加強培訓(xùn)，提高工人的技能水平；②配置可靠的定位卡具。

圖16 止水帶外露長度24cm

圖17 止水帶隨意搭接

（4）環(huán)向止水帶安裝不到位、破損、預(yù)留長度不足（見圖18、圖19）。原因分析：①設(shè)計的固定措施不到位或無連接方式；②無固定設(shè)施，無保護措施或保護不力；③安裝方向不正確或振搗時發(fā)生偏轉(zhuǎn)；④對止水帶位置偏離、破損后果認識不足。對策：①加強技術(shù)交底，加強培訓(xùn)，提高工人的技能水平；②配置可靠的定位卡具；③拆模時注意對止水帶的保護。

圖18 止水帶偏位

圖19 止水帶破損且未預(yù)留搭接

（5）鋼邊止水帶無連接或穿孔吊掛、外側(cè)遇水膨脹止水條漏設(shè)或未預(yù)留安裝槽（見圖20）。原因分析：①設(shè)計存在缺陷，包括連接、止水條槽；②施工工藝不到位，無固定工藝設(shè)施；③偷工減料。對策：①設(shè)計必須明確工藝及措施；②配置可靠的定位卡具。

圖20 鋼邊止水帶穿孔固定

（6）止水條埋入與外露尺寸不等、扭曲、受潮，漏設(shè)止水條。原因分析：①預(yù)留安裝止水條槽不規(guī)整，隨意；②安裝時無固定措施，隨意擺放，偷工減料；③防潮措施不到位；④技術(shù)交底和工藝不細致，檢查驗收不認真。對策：①加強技術(shù)交底，加強培訓(xùn)，提高工人的技能水平；②預(yù)留安裝槽必須符合要求；③配置固定卡具；④采取防潮措施。

2.4 仰拱

（1）鋼筋排距、間距不正確，鋼筋以小代大（見圖21）。原因分析：①安裝位置不準確，順開挖線進行安裝；②無固定工藝設(shè)施（即無固定排間距、鋼筋卡距）或固定措施不到位；③鋼筋以小代大屬于偷工減料（故意行為）；④驗收不嚴格。對策：①加強技術(shù)交底及培訓(xùn)；②增加卡控定位措施。

（2）仰拱位置不正確（隨超挖面移動）。原因分析：①超挖或預(yù)留沉落量未按要求回填，隨超挖面外移；②仰拱內(nèi)模曲率偏大，尤其是對受力狀況極為不利；③未進行測量和復(fù)核；④檢查驗收不認真。對策：①加強測量復(fù)核工作，確保仰拱位置正確；②配備先進的仰拱移動模架，及全幅仰拱模板；③施作仰拱前超挖部分采用同級混凝土回填。

圖21 二襯鋼筋隨意彎折，間距、差距偏差大

（3）仰拱上鼓開裂（見圖22）。原因分析：①仰拱底超挖回填虛渣；②仰拱底積水未及時疏干排走；③混凝土不密實或幾何尺寸不正確；④未按設(shè)計施作，仰拱鋼架連接不到位；⑤地勘不細、設(shè)計參數(shù)不正確。對策：①加強仰拱混凝土施工前的基底驗收，杜絕虛渣回填超挖部分；②強化對混凝土的振搗工藝；③加強地勘，設(shè)計措施必須滿足要求。

圖22 仰拱填充層開裂滲水

2.5 二襯

（1）襯砌開裂（裂紋，見圖23）。原因分析：①配合比中水膠比偏大，養(yǎng)護不到位；②變截面處應(yīng)力集中而拆模過早；③襯砌厚度不足；④地勘不細，不良地質(zhì)地段設(shè)計參數(shù)不正確。對策：①拌制性能良好的混凝土；②強化澆筑過程中的振搗工藝；③加強養(yǎng)護，控制拆模時間；④加強地勘，不良地質(zhì)地段強化設(shè)計措施的可靠性。

圖23 二襯水平裂紋

（2）襯砌背后脫空（見圖24、圖25）。原因分析：①防水板的松弛度小、固定不牢不密貼等；②超挖回填處理不到位；③混凝土堵管后造成初凝擋住后續(xù)混凝土流動；④帶模注漿未施作到位或未注漿。對策：①加強混凝土施工前的斷面檢測；②加強防水板鋪設(shè)質(zhì)量；③落實帶模注漿規(guī)定，嚴格按照工序進行施工；④開發(fā)、采用新型防水材料及工藝，解決不密貼的問題。

圖24 二襯背后脫空

圖25 二襯厚度不足、背后脫空

（3）襯砌不密實（見圖26）。原因分析：①施工配合比與試驗配合比調(diào)整過大；②骨料不均勻、振搗不到位；③防水板松弛度過大產(chǎn)生褶皺；④帶模注漿未施作到位或未注漿。對策：①做好襯砌施工技術(shù)交底及培訓(xùn)；②嚴格落實混凝土澆筑、搗固工藝；③加強防水板的施工質(zhì)量控制。

圖26 襯砌不密實，砂漿抹面處理

（4）襯砌混凝土強度不足。原因分析：①偷工減料；②配合比不正確；③養(yǎng)護不到位；④骨料不均勻，搗固不到位；⑤旁站與檢驗不到位。對策：①拌制性能良好的混凝土；②嚴格落實混凝土澆筑、搗固工藝；③加強混凝土的養(yǎng)護，控制拆模時間。

（5）襯砌掉塊（見圖27）。原因分析：①配合比不正確或拌合不均勻；②鋼筋位置不正確或襯砌鋼筋保護層過大；③襯砌因質(zhì)量問題修補不當；④防水板、止水帶等安設(shè)不當切割混凝土；⑤混凝土澆筑問題造成冷縫；⑥富水地區(qū)等地勘不細、設(shè)計參數(shù)及措施不當。對策：①拌制性能良好的混凝土；②嚴格落實混凝土澆筑、搗固工藝；③控制好鋼筋保護層厚度；④確保襯砌厚度、強度足要求；⑤確?；炷恋倪B續(xù)性，避免出現(xiàn)冷縫；⑥富水地區(qū)等加強地勘，強化設(shè)計措施。

圖27 襯砌拱頂?shù)魤K

（6）襯砌滲漏水（見圖28、圖29）。原因分析：①混凝土不密實或開裂；②防水板破損未修補；③排水管堵塞；④澆筑過程中待料時間過長或搗固不及時造成冷縫；⑤地勘不細，設(shè)計參數(shù)及措施不足。對策：①嚴格落實混凝土澆筑、搗固工藝，確?；炷恋拿軐嵍燃翱?jié)B性；②強化防水板的安裝質(zhì)量及成品保護；③強化排水盲管的安裝質(zhì)量；④確保混凝土的連續(xù)性，避免出現(xiàn)冷縫；⑤加強地勘，搞清地質(zhì)及水文水系，強化防排水及隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計措施。

圖28 襯砌漏水

圖29 襯砌開裂、漏水

（7）襯砌施工縫滲漏水（見圖30、圖31）。原因分析：①防水板、止水帶、止水條施做不到位；②施工縫接縫處理不到位或根本不處理；③防水板、止水帶等破損未修復(fù)或拆換；④防水材料質(zhì)量存在缺陷；⑤旁站與檢驗不到位。對策：①強化防水板、止水帶、止水條的進場質(zhì)量、安裝質(zhì)量驗收及成品保護；②施工縫接縫必須按要求鑿毛處理到位；③合理設(shè)置排水盲管確保排水暢通。

圖30 砌襯水平施工縫滲水

圖31 砌襯環(huán)向施工縫滲水

解決上述施工質(zhì)量問題，重要的對策：①要切實做好對作業(yè)人員的施工技術(shù)安全培訓(xùn)和交底。按工序分解施工技術(shù)安全控制要點，把要干什么、如何干、按什么標準干、質(zhì)量安全風(fēng)險等要素交代清楚；②要加強現(xiàn)場施工過程質(zhì)量管控，做好工序驗收。施工單位要做好自檢，監(jiān)理要履職旁站，做好檢查驗收，在作業(yè)過程中及時糾正不正確的做法，按作業(yè)及驗收標準做好每道工序驗收。

3 檢查及管控的措施

根據(jù)上述問題情況，為達到隧道施工質(zhì)量過程管控效果，提出如下方面的主要檢查措施。

3.1 抓光面爆破效果檢查

對照鉆爆設(shè)計方案的炮眼深度、周邊眼間距等參數(shù)，檢查現(xiàn)場是否按設(shè)計方案實施。檢查鉆爆設(shè)計方案是否根據(jù)圍巖變化和爆破效果進行調(diào)整。目前，西南地區(qū)鐵路隧道施工以鉆爆法為主，光面爆破效果對后續(xù)施工質(zhì)量安全、工期及成本的影響較大，值得重點關(guān)注。

3.2 抓初期支護施作質(zhì)量檢查

鋼拱架接頭螺栓的連接情況，螺栓是否安裝連接到位，特別是仰拱鋼架與邊墻鋼架的螺栓連接是否到位。充分利用鋼架驗收影像資料進行檢查，要求影像資料清楚顯示各接頭螺栓連接情況。初支背后脫空或空洞，重點對超挖較大部位（查看影像資料）、拱部進行鉆孔檢查，或在開挖臺架上從初支端頭察看拱部背后有無脫空或空洞。錨桿施作類型、數(shù)量、注漿是否符合設(shè)計情況，查看錨桿驗收、錨桿注漿影像資料，查閱錨桿沖擊彈性波法檢測報告，確認注漿是否符合驗標。

3.3 抓防排水施作質(zhì)量檢查

邊墻部位防水板固定點間距標準規(guī)定偏大，按標準間距固定鋪設(shè)，防水板易在仰拱縱向水平施工縫處形成堆積。防水板邊墻下端長度要適當，對縱向盲管的半反包這個細部要施作好?？v向盲管上方防水板應(yīng)施作一排固定點，防止縱向盲管澆筑混凝土?xí)r移動上浮。縱向盲管應(yīng)用U 形鋼筋卡固定牢靠，防止盲管移動?？v向盲管彎頭設(shè)計存在缺陷（連接不牢，易脫落），彎頭處盲管在澆筑混凝土?xí)r易脫落，水泥漿或混凝土堵塞排水盲管。縱向、環(huán)向排水盲管定位不好，易出現(xiàn)泄水孔反坡。仰拱、二襯環(huán)向中埋式止水帶需用定型鋼模和鋼筋卡方能固定好，否則止水帶偏位斜切混凝土，引起施工縫處掉塊。二襯環(huán)向背貼式止水帶需與防水板粘牢或固定好，否則在拱部會下塌，影響止水效果。

3.4 抓二襯鋼筋施作質(zhì)量檢查

二襯鋼筋接頭連接方式，現(xiàn)主要采取套筒擠壓連接，現(xiàn)場套筒擠壓連接質(zhì)量控制困難。兩端鋼筋縱肋應(yīng)對齊且與套筒順直同軸，鋼筋壓接長度、壓痕道數(shù)及壓痕直徑符合要求，套筒應(yīng)壓接咬合在鋼筋橫肋上。二襯端頭模板處鋼筋常被截斷，注意檢查此處鋼筋是否缺失。拱部二襯鋼筋定位易造成偏差大的問題，層間距嚴重不足，混凝土保護層厚度達20cm 以上等問題，應(yīng)爬上臺車進行檢查測量。拱腰部位二襯鋼筋易出現(xiàn)保護層厚度不足，保護層墊塊數(shù)量不足、安裝固定不牢靠（起不到作用）的問題。二襯素混凝土拱部設(shè)置的鋼筋網(wǎng)片易出現(xiàn)固定不牢或局部缺失，混凝土澆筑振搗時移位，鋼筋網(wǎng)片墊塊數(shù)量不足，保護層厚度不夠等問題，要在現(xiàn)場進行檢查。

3.5 抓二襯混凝土施作質(zhì)量檢查

通過檢查二襯臺車混凝土灌注窗（溜槽）的使用情況，判斷是否逐窗澆筑；拱部沖頂孔（應(yīng)編號）的使用情況，應(yīng)不少于3 孔沖頂并留存影像資料。上二襯臺車檢查拱頂縱向、徑向排氣溢漿管（應(yīng)編號）安裝使用情況，抽查徑向排氣溢漿管逐孔溢漿（重要細節(jié)）影像資料。仔細察看二襯混凝土表面有無蜂窩麻面、粗骨料聚集，有無施工冷縫（特別是拱部，混凝土?xí)纬煞謱永淇p，出現(xiàn)掉塊）、裂紋的情況；敲擊檢查有無二襯混凝土不密實的情況。

3.6 抓仰拱混凝土施作質(zhì)量檢查

仰拱基底虛渣是否清理徹底，抽查對應(yīng)的影像資料。仰拱起拱部位混凝土澆筑是否間隔時間過長，形成明顯的施工冷縫，端模拆除后要仔細檢查。過軌鋼管彎曲段檢查是否整體彎制，注意接頭只能在直線段焊接，避免后期電纜穿不過管導(dǎo)致返工。

3.7 重視影像資料的檢查

將影像資料作為隱蔽工程、關(guān)鍵工序監(jiān)督檢查的重要手段，要明確細化隱蔽工程關(guān)鍵部位，關(guān)鍵工序的重要細節(jié)，增強驗收段（工序）整體和局部的影像資料效果。抽查影像資料，可以起到印證施工、監(jiān)理單位的隱蔽工程及工序驗收情況，規(guī)范工序驗收管理的作用。

4 思考與建議

影響隧道施工質(zhì)量的原因很多，除上述施工作業(yè)環(huán)節(jié)方面的因素外，還有其他方面的原因：①隧道施工現(xiàn)場質(zhì)量管理脫節(jié)的問題；②隧道施工機械化裝備配套及普及程度低、工效不高的問題；③現(xiàn)場合格作業(yè)工人不足及老齡化帶來的問題。要解決好這些問題，我們建議：①參建各方要合力共為，增強全社會質(zhì)量意識，適應(yīng)高質(zhì)量發(fā)展要求；②持續(xù)加大質(zhì)量管理力度，建立常態(tài)化質(zhì)量管控體系，并認真有效的落實；③加快推進隧道施工機械化、信息化及智能化，逐步減少或消除對人工的依賴；④著力完善建設(shè)機制，實現(xiàn)參建各方共贏，促進建設(shè)市場健康發(fā)展。

5 結(jié)語

本文在對西南地區(qū)隧道施工常見的質(zhì)量問題進行調(diào)查的基礎(chǔ)上，對問題產(chǎn)生的原因主要從質(zhì)量監(jiān)管的角度進行分析并提出對策措施。但是施工質(zhì)量問題除了上述原因外，還受如地質(zhì)條件及環(huán)境因素、工藝工法、工裝設(shè)備、管理機制等因素的影響，要滿足建設(shè)質(zhì)量可靠的隧道工程的要求，必須統(tǒng)籌研究解決或消除上述因素帶來的問題。