地鐵隧道結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全管理體系分析

丘宇

（廈門(mén)軌道建設(shè)發(fā)展集團(tuán)有限公司，福建 廈門(mén) 361000）

0 引言

自1971年北京地鐵開(kāi)通以來(lái)，伴隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)和城市化建設(shè)的快速發(fā)展，中國(guó)城市軌道交通得到迅猛發(fā)展。截至2022年11月，中國(guó)31個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)共有52個(gè)城市開(kāi)通運(yùn)營(yíng)城市軌道交通線路285條，運(yùn)營(yíng)里程達(dá)9357km[1]。

地鐵作為現(xiàn)代城市的重要交通工具，承擔(dān)著巨大的運(yùn)營(yíng)負(fù)荷，高負(fù)荷的運(yùn)營(yíng)無(wú)疑給地鐵隧道帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)，同時(shí)也帶來(lái)了相關(guān)的養(yǎng)護(hù)問(wèn)題。目前地鐵隧道養(yǎng)護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)逐漸完善，但缺乏有針對(duì)性的質(zhì)量安全管理體系。由此可見(jiàn)，深入研究地鐵隧道養(yǎng)護(hù)質(zhì)量與安全管理體系，是目前亟待解決的問(wèn)題。本文結(jié)合某地鐵隧道結(jié)構(gòu)的問(wèn)題及問(wèn)題產(chǎn)生的原因，借鑒地鐵隧道的評(píng)價(jià)及管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)地鐵隧道結(jié)構(gòu)的安全管理體系進(jìn)行探究，旨在促進(jìn)地鐵隧道運(yùn)營(yíng)管理水平的提高。

1 安全現(xiàn)狀

1.1 盾構(gòu)空推段質(zhì)量缺陷

某區(qū)間盾構(gòu)隧道下行出站200m內(nèi)曲線位置較多管片外側(cè)出現(xiàn)縱向裂縫，小半徑曲線每環(huán)均出現(xiàn)貫穿性環(huán)向裂縫，裂縫長(zhǎng)度貫穿管片，最大裂縫寬度為0.6mm，整個(gè)區(qū)間出現(xiàn)156條裂縫。大多管片出現(xiàn)崩角、崩邊，區(qū)間掉塊共有46處，部分掉塊深度大于4cm，出現(xiàn)露筋現(xiàn)象。

該段隧道采用暗挖開(kāi)挖，盾構(gòu)機(jī)小里程端雙線始發(fā)，盾構(gòu)拼裝管片以二襯方法施工。區(qū)間剖面采用“V”字坡，最大縱坡為22‰，管片外徑為6200mm，內(nèi)徑為5500mm，管片厚為350mm，寬為1200mm，強(qiáng)度等級(jí)為C50，抗?jié)B等級(jí)為P10（局部為P12）。區(qū)間隧道防水等級(jí)為二級(jí)。左線采用盾構(gòu)法，右線YDK7+232.961—YDK7+322.961區(qū)間采用“礦山法初支+盾構(gòu)空推”，長(zhǎng)度約為90m。施工期間管片與原礦山法隧道初支間200mm的空隙采用管片注漿進(jìn)行充填，該區(qū)間施工期間充填不夠飽滿，造成局部管片背后仍存在空隙。電客車(chē)高速通過(guò)該段隧道時(shí)，所產(chǎn)生的震動(dòng)、沖擊力及側(cè)向力引起局部管片發(fā)生擠壓，加劇管片開(kāi)裂、滲水。

圖1 管片裂縫、崩角、崩邊

1.2 隧道管片背后回填不密實(shí)

地鐵巡查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)YHK14+067.122—YDK14+100.522區(qū)間的管片背后出現(xiàn)流水聲音。后續(xù)通過(guò)地面雷達(dá)掃描，發(fā)現(xiàn)該路段及周邊綠地存在土層不密實(shí)、局部空洞的現(xiàn)象。

將地面雷達(dá)掃描結(jié)果結(jié)合地質(zhì)資料、設(shè)計(jì)文件等進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)流水聲音為北溪引水干渠廢棄箱涵滲漏水造成。北溪引水干渠改造由φ3000鋼管、4m×3m矩形箱涵、階梯式跌水井（8m×6m鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)）構(gòu)成，為市區(qū)早期供水的主干管。原廢棄箱涵位于地鐵盾構(gòu)區(qū)間始發(fā)端頭左右線之間，長(zhǎng)度為19.06m。管片背后回填不密實(shí)的根本原因是未對(duì)管片背后注漿的密實(shí)度進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。

通過(guò)實(shí)際的案例，說(shuō)明地鐵開(kāi)通多年后，早期地鐵隧道結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題和弊端逐漸顯露。

因此現(xiàn)階段地鐵運(yùn)營(yíng)期，隧道質(zhì)量安全管理存在漏洞，隧道移交前缺乏安全管控，運(yùn)營(yíng)前期沒(méi)有較好的安全評(píng)估及養(yǎng)護(hù)體系，以至于在運(yùn)營(yíng)幾年后仍存在建設(shè)期影響隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的問(wèn)題。目前針對(duì)地鐵隧道運(yùn)營(yíng)的質(zhì)量管理評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)逐漸完善，但在隧道安全管理上仍缺乏完善的管理體系，對(duì)隧道質(zhì)量安全分析及運(yùn)營(yíng)行車(chē)影響評(píng)價(jià)帶來(lái)較大困難。

2 現(xiàn)有質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1997年發(fā)布行業(yè)規(guī)范《鐵路橋隧建筑物劣化評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（TB/T2820.2—1997），首次對(duì)鐵路隧道襯砌結(jié)構(gòu)裂損、襯砌結(jié)構(gòu)漏水、襯砌凍害及襯砌材料劣化的類型、等級(jí)和評(píng)定方法做了標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定[2]。

2003年，《公路隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTGH12—2003）[3]首次對(duì)隧道養(yǎng)護(hù)時(shí)間、結(jié)構(gòu)病害、檢查、保養(yǎng)維修和病害處治等方面均做了明確規(guī)定。提出了公路隧道日常檢查、定期檢查、特別檢查和專項(xiàng)檢查四種檢查方法。對(duì)隧道結(jié)構(gòu)變形、裂縫、漏水、材質(zhì)、襯砌及圍巖狀況、荷載狀況等方面的質(zhì)量問(wèn)題提出了檢查和評(píng)定方法。

2004年發(fā)布《鐵路運(yùn)營(yíng)隧道襯砌安全等級(jí)評(píng)定暫行規(guī)定》（鐵運(yùn)函〔2004〕174號(hào)）[4]，進(jìn)一步針對(duì)襯砌厚度、襯砌混凝土強(qiáng)度、襯砌背后密實(shí)度等鐵路隧道襯砌病害的質(zhì)量安全問(wèn)題進(jìn)行了量化評(píng)定并劃分等級(jí)。結(jié)合配套檢測(cè)方法，加強(qiáng)鐵路隧道襯砌檢測(cè)的準(zhǔn)確性，同時(shí)對(duì)隧道的安全等級(jí)做出更加合理、科學(xué)的判定。

2010年北京市發(fā)布地方標(biāo)準(zhǔn)《城市軌道交通設(shè)施養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)規(guī)范》（DB11/T718—2010），規(guī)定了城市軌道交通中的區(qū)間隧道及區(qū)間附屬構(gòu)筑物、路基和涵洞的養(yǎng)護(hù)維修準(zhǔn)則。

縱觀市政隧道的發(fā)展，從鐵路標(biāo)準(zhǔn)到公路標(biāo)準(zhǔn)再到城市軌道地方標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于鐵路、公路、城市軌道隧道結(jié)構(gòu)質(zhì)量而言，均對(duì)隧道結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況及計(jì)劃性維護(hù)做出了有關(guān)規(guī)定，基本涵蓋了隧道結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全評(píng)定的所有指標(biāo)。但缺乏對(duì)隧道質(zhì)量安全管理，特別是地鐵全壽命過(guò)程各階段安全管理的體系建設(shè)。因此，建立全過(guò)程地鐵隧道運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)的質(zhì)量安全管理體系仍然存在探究的必要，通過(guò)加強(qiáng)地鐵隧道全過(guò)程連續(xù)性質(zhì)量安全管理，對(duì)預(yù)防及研判安全事故至關(guān)重要，進(jìn)而也可以延長(zhǎng)地鐵隧道的使用周期。

3 地鐵隧道質(zhì)量安全管理體系

地鐵隧道質(zhì)量安全管理體系時(shí)間上始于竣工移交期，涵括檢查、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)的多維度、多角度的綜合評(píng)價(jià)、分析。

3.1 建立隧道結(jié)構(gòu)檢查體系

根據(jù)地鐵隧道客觀存在建設(shè)期隧道結(jié)構(gòu)維修的情況可知，隧道結(jié)構(gòu)質(zhì)量貫穿于建設(shè)、運(yùn)營(yíng)等階段，因此隧道結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢查也應(yīng)該貫穿建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)等各階段。本文結(jié)合實(shí)際情況，探究對(duì)隧道建立全過(guò)程檢查和記錄管理體系，包括竣工移交檢查及運(yùn)營(yíng)期的日常檢查、定期檢查、專項(xiàng)檢查，維護(hù)保養(yǎng)后檢查等。

3.1.1 竣工移交檢查

（1）外觀質(zhì)量檢查

外觀質(zhì)量檢查包括露筋、蜂窩、孔洞、夾渣、疏散、裂縫、預(yù)埋件缺陷、外形缺陷、外表缺陷等，根據(jù)外觀質(zhì)量分為嚴(yán)重缺陷和一般缺陷。建立隧道結(jié)構(gòu)外觀缺陷記錄檔案。

（2）滲漏水檢查

滲漏水檢查包含對(duì)隧道結(jié)構(gòu)主體及附屬結(jié)構(gòu)滲漏水檢查，根據(jù)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB50108—2008）規(guī)定，隧道結(jié)構(gòu)防水等級(jí)應(yīng)為二級(jí),頂部不允許滴漏，其他不允許漏水，結(jié)構(gòu)表面可有少量濕漬,總濕漬面積不大于總防水面積的2/1000，任意100m2防水面積上的濕漬不超過(guò)3處,單個(gè)濕漬的最大面積不大于0.2m2。隧道工程中漏水的平均滲漏量不大于0.05L/（m2·d）,任意100m2防水面積 滲 漏 量不大于0.15L/（m2·d）。建立隧道結(jié)構(gòu)滲漏水記錄檔案。

3.1.2 運(yùn)營(yíng)期日常檢查

運(yùn)營(yíng)期日常檢查內(nèi)容包括隧道結(jié)構(gòu)（裂縫、壓潰等破損情況，剝落、剝離、掉塊情況，起毛、酥松、起鼓等劣化情況，滲漏水情況、螺栓和鋼管片銹蝕情況，螺栓孔、注漿孔、鋼格腔填塞物脫落情況）；管片接縫（錯(cuò)臺(tái)情況，壓潰情況，滲漏水情況，止水條脫落情況）。日常檢查周期為1次/月，特別情況應(yīng)增加檢查頻次。建立隧道日常檢查記錄表。

3.1.3 運(yùn)營(yíng)期定期檢查

檢查內(nèi)容包括管片結(jié)構(gòu)（裂縫的位置、類型、長(zhǎng)度、寬度；壓潰、起鼓的位置、范圍；起毛、酥松的位置、范圍和程度；剝落、剝離、掉塊的位置、長(zhǎng)度、寬度；螺栓孔、注漿孔填塞物脫落的位置；滲漏水位置、水量、渾濁程度、濕漬面積）；管片接縫（錯(cuò)臺(tái)的位置、范圍和程度；壓潰的位置、范圍和程度；滲漏水的位置、范圍、pH值、水量、渾濁狀況；接縫止水膠條脫落位置和范圍）。定期檢查周期為1次/年，特別情況應(yīng)增加檢查頻次。建立隧道定期檢查記錄表。

3.1.4 運(yùn)營(yíng)期專項(xiàng)檢查

專項(xiàng)檢查主要包括隧道評(píng)價(jià)結(jié)果；保護(hù)區(qū)內(nèi)受施工影響，超時(shí)即將投入使用的隧道；外界造成損傷的隧道；不可抗力破壞等4個(gè)方面。專項(xiàng)檢查應(yīng)根據(jù)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的不同情況進(jìn)行。建立隧道專項(xiàng)檢查記錄表。

3.1.5 維護(hù)保養(yǎng)后檢查

運(yùn)營(yíng)維護(hù)保養(yǎng)包含日常性維修、預(yù)防性檢修、中修（狀態(tài)評(píng)定后維修、專項(xiàng)整治等）、大修檢查（狀態(tài)評(píng)定后維修、專項(xiàng)整治、界線評(píng)估），在運(yùn)營(yíng)維護(hù)保養(yǎng)結(jié)束后對(duì)隧道進(jìn)行檢查。建立隧道維護(hù)保養(yǎng)后檢查記錄表。

3.2 建立隧道結(jié)構(gòu)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)管理體系

3.2.1 檢測(cè)

（1）外觀缺陷檢測(cè)

采用近景攝影采集方法進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)不含穿透性裂縫的混凝土管片缺陷進(jìn)行檢驗(yàn)，包括裂縫、麻面、孔洞等，并出具檢測(cè)報(bào)告。

（2）探地雷達(dá)法探測(cè)襯砌背后密實(shí)度

根據(jù)《鐵路隧道襯砌質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)規(guī)程》（TB 10223—2004）的配套檢測(cè)方法——探地雷達(dá)法，對(duì)隧道襯砌進(jìn)行檢測(cè)，出具檢測(cè)報(bào)告，并記錄數(shù)據(jù)存檔。它可為后續(xù)的隧道安全等級(jí)做出更加合理、科學(xué)的判定，對(duì)隧道的養(yǎng)護(hù)具有指導(dǎo)性作用。

（3）超聲波檢測(cè)混凝土襯砌強(qiáng)度

在混凝土中傳播的超聲波，其速度和頻率反映了混凝土材料的性能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組成情況。混凝土的彈性模量和密實(shí)度與超聲波的速度和頻率密切相關(guān)，其強(qiáng)度越高，則超聲波的速度和頻率也越高。通過(guò)測(cè)定混凝土中超聲波的速度和頻率檢測(cè)襯砌強(qiáng)度，并出具檢測(cè)報(bào)告。

3.2.2 監(jiān)測(cè)

（1）人工監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

人工監(jiān)測(cè)內(nèi)容應(yīng)包含豎向位移、水平位移、凈空收斂(橢圓度）、裂縫寬度、接縫變形；自動(dòng)化監(jiān)測(cè)內(nèi)容應(yīng)包含豎向位移、水平位移、凈空收斂（橢圓度)、傾斜、裂縫寬度、接縫變形爆破振動(dòng)。監(jiān)測(cè)完成應(yīng)填寫(xiě)監(jiān)測(cè)報(bào)表并編寫(xiě)隧道監(jiān)測(cè)報(bào)告。

（2）隧道常規(guī)變形監(jiān)測(cè)和特殊監(jiān)測(cè)。

常規(guī)變形監(jiān)測(cè)應(yīng)在初期運(yùn)營(yíng)之前完成基準(zhǔn)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置和初始值采集，第一年內(nèi)監(jiān)測(cè)頻次要不低于1次/半年，第二年監(jiān)測(cè)頻次不低于1次/年，第二年之后監(jiān)測(cè)頻次不低于1次/3年，部分區(qū)段應(yīng)提高頻次。

根據(jù)結(jié)構(gòu)病害及不良地質(zhì)條件等因素開(kāi)展的特殊監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)頻次應(yīng)根據(jù)隧道技術(shù)狀況和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的發(fā)展情況確定,并不宜低于1次/月，部分區(qū)段應(yīng)加密監(jiān)測(cè)。

3.3 建立隧道結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)價(jià)體系

隧道結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全狀態(tài)評(píng)價(jià)應(yīng)根據(jù)地鐵隧道實(shí)際檢查、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)等結(jié)果，從技術(shù)狀況、結(jié)構(gòu)安全、行車(chē)影響等三方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.3.1 技術(shù)狀況評(píng)價(jià)

通過(guò)定期檢查、檢測(cè)對(duì)隧道的主體結(jié)構(gòu)、接縫結(jié)構(gòu)、隧底結(jié)構(gòu)和附屬設(shè)施進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)應(yīng)采用計(jì)權(quán)重的多項(xiàng)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)和單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法。綜合評(píng)價(jià)采用分值制。同時(shí)在常規(guī)監(jiān)測(cè)每期完成后應(yīng)進(jìn)行技術(shù)狀況評(píng)價(jià)[5]。

3.3.2 結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)

根據(jù)檢查和監(jiān)測(cè)的結(jié)果,結(jié)合相關(guān)規(guī)范、隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料、竣工驗(yàn)收資料等進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)。

3.3.3 行車(chē)影響評(píng)價(jià)

常規(guī)監(jiān)測(cè)每期完成后應(yīng)進(jìn)行行車(chē)影響評(píng)價(jià)，專項(xiàng)檢查和特殊監(jiān)測(cè)后應(yīng)進(jìn)行行車(chē)影響評(píng)價(jià)。

3.4 建立隧道質(zhì)量安全措施體系

一是根據(jù)隧道技術(shù)狀況評(píng)價(jià)體系評(píng)級(jí)好、較好、較差、差、很差等5級(jí)的結(jié)果，采取相應(yīng)的處理措施。

二是根據(jù)隧道結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全評(píng)價(jià)體系評(píng)價(jià)是否滿足正常使用要求和不滿足結(jié)構(gòu)裂縫寬度、變形收斂、混凝土強(qiáng)度、鋼筋強(qiáng)度等安全要求兩個(gè)方面，并結(jié)合實(shí)際情況采取限速、加固或停止使用等處理措施。

三是根據(jù)所有指標(biāo)均小于預(yù)警值；一項(xiàng)指標(biāo)或多項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到預(yù)警值,但所有指標(biāo)均小于安全值；一項(xiàng)指標(biāo)或多項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到安全值等三項(xiàng)評(píng)價(jià)結(jié)果采取專項(xiàng)處理措施。

4 結(jié)論

地鐵作為城市的重要交通工具，其前期移交驗(yàn)收和后期運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)對(duì)于地鐵安全運(yùn)行均十分重要。本文以地鐵隧道前期移交驗(yàn)收到后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)各階段為切入點(diǎn)，對(duì)地鐵隧道各階段進(jìn)行分析，并構(gòu)建相應(yīng)的地鐵隧道質(zhì)量安全管理體系，得到以下結(jié)論。

第一，隧道結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全管理貫穿于隧道建設(shè)、竣工移交、運(yùn)營(yíng)、管養(yǎng)前后各個(gè)階段，因此，應(yīng)在地鐵隧道竣工移交時(shí)即開(kāi)始對(duì)其質(zhì)量安全狀況建立一套連續(xù)性的數(shù)據(jù)資料。

第二，隧道移交使用前應(yīng)對(duì)其結(jié)構(gòu)外觀、質(zhì)量、襯砌進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè)，為后續(xù)的隧道質(zhì)量安全提供研判和分析的依據(jù)。

第三，隧道運(yùn)營(yíng)期應(yīng)通過(guò)檢查、監(jiān)測(cè)等手段，結(jié)合隧道施工工法和施工數(shù)據(jù)，充分考慮各項(xiàng)指標(biāo)，并從多角度進(jìn)行綜合分析和研判，進(jìn)而確定隧道結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全狀況。