淺談高速公路隧道施工質(zhì)量控制要點

宋文奇

(浙江交工國際工程有限公司, 浙江杭州 310051)

隨著經(jīng)濟和科技水平的發(fā)展，我國在交通運輸方面取得了前所未有的進(jìn)步，公路工程建設(shè)將直接影響著城市未來發(fā)展與人民交通出行，其中隧道是公路工程建設(shè)重要組成內(nèi)容；但就目前我國公路隧道設(shè)計與施工中，依然存在一些質(zhì)量方面問題，想要保證隧道質(zhì)量合格及后期運營階段不出問題，質(zhì)量檢測及質(zhì)量過程控制就成為隧道施工中不可缺少的部分。

在隧道施工過程中從原材料、制品的質(zhì)量控制到各階段的施工過程量測、質(zhì)量檢驗等，都離不開質(zhì)量的管控。根據(jù)目前隧道常見的質(zhì)量問題來看，洞身開挖、初期支護(hù)、防排水、二次襯砌等分項工程列為重點檢測對象。通過對上述各分項工程施工質(zhì)量檢測并進(jìn)行質(zhì)量控制要點分析，希望對提升相關(guān)工程的施工質(zhì)量水平能夠有所借鑒，同時能給相關(guān)同行提供參考。

1 隧道結(jié)構(gòu)及常見質(zhì)量病害

公路山嶺隧道除洞門和明洞外，其他結(jié)構(gòu)全部埋入地下，一般橫穿山脈之間。隧道主體結(jié)構(gòu)是由初期支護(hù)、二次襯砌、仰拱襯砌、仰拱填充、防水層、排水盲管、排水溝(邊溝)、路面結(jié)構(gòu)、電纜溝等組成；附屬結(jié)構(gòu)根據(jù)隧道長度配備照明、通風(fēng)、監(jiān)控、交通工程設(shè)施、機電設(shè)施等組成。

我國不管南北環(huán)境條件還是地質(zhì)分布情況都差異較大，受施工單位的技術(shù)限制，一些已建成的公路隧道多少都存在不同程度的質(zhì)量問題和病害現(xiàn)象，常見的病害主要有隧道滲漏水、襯砌開裂、襯砌厚度不足、襯砌背后空洞不密實、混凝土強度不足、路面開裂、照明不足等。以上病害歸根到底都是在施工過程中質(zhì)量控制不到位留下的隱患，只有嚴(yán)格對每道工序進(jìn)行質(zhì)量檢測并且根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行質(zhì)量管控才能消除以上運營后出現(xiàn)的質(zhì)量病害。

2 洞身開挖質(zhì)量控制

隧道爆破開挖前，根據(jù)開挖段圍巖級別、隧道長度、斷面大小、支護(hù)結(jié)構(gòu)、工期要求、機械設(shè)備的配置及出渣條件等綜合確定。常規(guī)山嶺隧道洞身開挖施工順序為：測量、放開挖輪廓線—布炮眼—鉆炮眼—清孔—裝藥—聯(lián)線—爆破—通風(fēng)、除塵—清危、找頂—出碴—爆破效果檢查。

隧道開挖質(zhì)量控制主要是超欠挖控制，隧道爆破施工后，隧道超挖或者欠挖或多或少都是有的，只要及時處理得當(dāng)并且調(diào)整爆破相關(guān)參數(shù)也不會影響隧道質(zhì)量。但現(xiàn)場實際施工中，還是有不少單位對超挖、欠挖不夠重視，對欠挖部分不鑿除直接噴混凝土覆蓋了事，對超挖直接立拱架噴混凝土，以至于留下質(zhì)量隱患。超挖會增加出渣量、襯砌工程量和額外增加回填工程量，導(dǎo)致工程造價上升；欠挖會侵限輪廓空間，導(dǎo)致初支厚度不足致使受力結(jié)構(gòu)減弱，嚴(yán)重的直接會帶來質(zhì)量問題和后期安全隱患甚至威脅施工人員生命安全；所以隧道超欠挖必須嚴(yán)格控制在規(guī)范要求范圍之內(nèi)，同時也需要施工人員引起重視，從思想上轉(zhuǎn)變對超欠挖的認(rèn)知。超欠挖主要取決于炮眼的布局，只有炮眼布局好了才能爆破出正確的輪廓，炮眼布置過程中需要有有專人指揮，將各種不同作用的炮眼合理地布置在相應(yīng)位置上，使每個炮眼都能起到它應(yīng)有的爆破作用。由于隧道開挖過程中地質(zhì)條件、巖石性質(zhì)在不斷變化，工作面的炮眼布置不能一成不變，必須根據(jù)具體情況進(jìn)行布置。

2.1 各種炮眼的作用

炮眼按其用途和位置的不同可分為掏槽眼、輔助眼、周邊眼。它們只有依次起爆才能保證爆破效果。

(1)掏槽眼的作用是首先在工作面上將某一部分巖石破碎并拋出，在原來只有1個自由面的基礎(chǔ)上崩出第2個自由面來，為其他炮眼的爆破創(chuàng)造有利條件，以提高破巖效率。

(2)輔助眼：掏槽眼以外布置輔助眼進(jìn)行擴槽，輔助眼的眼口排距離和行距要控制好，控制在規(guī)范誤差范圍內(nèi)。

(3)周邊眼：控制隧道成型的炮眼。一般在隧道的輪廓線上布置周邊眼，硬巖可布置在輪廓線以外，與輪廓線外接；軟巖可布置在輪廓線以里，與輪廓線內(nèi)切。

2.2 布置炮眼的注意事項

(1)打眼前應(yīng)將周圍的松動土石清除干凈，若用支撐加固時，應(yīng)檢查支撐是否牢固。

(2)打眼人員必須精力集中，錘擊要穩(wěn)、準(zhǔn)，并擊于鋼釬中心，嚴(yán)禁互相對面打錘。

(3)應(yīng)隨時檢查錘頭與錘把連接是否牢固，嚴(yán)禁使用木質(zhì)松軟、有節(jié)疤、裂縫或腐朽的木把。

(4)操作中必須精力集中，發(fā)現(xiàn)有不正常的聲音或震動時，應(yīng)立即停機進(jìn)行檢查，并及時排除故障方準(zhǔn)繼續(xù)作業(yè)。

(5)換釬、檢查風(fēng)鉆和加油時，應(yīng)先關(guān)閉風(fēng)門，方準(zhǔn)進(jìn)行，在進(jìn)行中不得碰觸風(fēng)門以免發(fā)生傷亡事故。

(6)鉆眼時機具要扶穩(wěn)，鉆桿與鉆孔中心必須在1條線上。鉆機運轉(zhuǎn)過程中，嚴(yán)禁用身體支承風(fēng)鉆的轉(zhuǎn)動部分。鉆眼完成后，應(yīng)采用木棍或塑料管進(jìn)行成孔檢查，有不符合要求應(yīng)重鉆，掉渣堵塞的炮眼，用高壓空氣和水將炮眼內(nèi)泥漿、存水及石粉吹洗干凈，無法清除殘渣的用鉆機重新進(jìn)行掃孔處理。

3 初期支護(hù)質(zhì)量控制

初期支護(hù)是隧道結(jié)構(gòu)的一層防護(hù)，也是保證施工人員人生安全的重要保護(hù)，隧道開挖作業(yè)完成后應(yīng)及時進(jìn)行，以確保巖體的穩(wěn)定和施工安全。隧道初期支護(hù)施工順序：通風(fēng)—清理巖面—處理欠挖—初噴混凝土—安裝鋼支撐—掛鋼筋網(wǎng)—施作錨桿—施作超前支護(hù)措施—復(fù)噴射混凝土到設(shè)計厚度—圍巖量測—反饋、調(diào)整支護(hù)參數(shù)。施工中對于破碎圍巖情況，錨桿施作對圍巖的擾動容易產(chǎn)生掉塊傷人，為確保安全，噴混凝土分次進(jìn)行，先初噴，再錨桿打設(shè)，最后復(fù)噴到設(shè)計厚度。

3.1 錨桿支護(hù)質(zhì)量控制

錨桿是隧道初期支護(hù)的重要組成部分，也是保證圍巖穩(wěn)定的重要支護(hù)。錨桿支護(hù)是在圍巖鉆好錨孔內(nèi)插入設(shè)計要求長度的錨桿，并采用機械注漿或錨固劑粘結(jié)的方法將錨桿與圍巖錨固在一起，形成錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)。錨桿支護(hù)主要利用錨桿的支承作用、加固圍巖作用、組合梁作用、“懸吊”作用，將圍巖中被節(jié)理、裂隙切割的巖塊串為一體、填補縫隙，起到改善圍巖的力學(xué)性能，約束圍巖內(nèi)部和周邊變形，調(diào)整圍巖的受力狀態(tài)，實現(xiàn)加固圍巖維護(hù)圍巖穩(wěn)定的作用。錨桿施工過程中質(zhì)量控制主要在錨桿的加工、錨桿安裝兩方面進(jìn)行質(zhì)量控制。錨桿加工質(zhì)量檢查主要從錨桿桿體材料力學(xué)性能檢測、錨桿規(guī)格、錨桿長度、加工質(zhì)量等幾方面進(jìn)行質(zhì)量檢測，確保能滿足工程要求；錨桿安裝質(zhì)量檢測主要從錨桿孔位、錨桿方向、鉆孔深度、孔徑、錨桿錨固劑強度、錨桿數(shù)量、錨桿抗拔力、錨固長度和砂漿注滿度進(jìn)行質(zhì)量檢測。錨桿與孔壁之間的摩擦力是錨桿發(fā)揮錨固作用的關(guān)鍵，所以，鉆孔后必須清孔，將鉆孔內(nèi)的石渣等清除并防止塌孔。對需要注漿的系統(tǒng)中空錨桿還需特別注意漿液配合比和注漿壓力。

3.2 鋼筯網(wǎng)質(zhì)量控制

鋼筋網(wǎng)原材進(jìn)場時必須對其質(zhì)量進(jìn)行全面檢查，按批次抽取試件作屈服強度、抗拉強度、伸長率和冷彎等試驗，性能指標(biāo)、規(guī)格應(yīng)符合設(shè)計及規(guī)范要求。鋼筋網(wǎng)在系統(tǒng)錨桿施作后安設(shè)，鋼筋類型及網(wǎng)格間距按設(shè)計要求，在洞外加工成網(wǎng)片。在洞內(nèi)安裝，與初噴混凝土面間隙一般不大于3 cm，鋼筋網(wǎng)與錨桿交叉點焊接固定，使鋼筋網(wǎng)在噴射混凝土?xí)r不晃動。鋼筋網(wǎng)安設(shè)時應(yīng)注意：制作前應(yīng)對鋼筋進(jìn)行校直、除銹及油污等，確保施工質(zhì)量。

3.3 鋼拱架質(zhì)量控制

公路隧道施工中常用的拱架有格柵拱架和型鋼拱架，其中拱架根據(jù)型材種類的不同分為工字鋼、U形型鋼拱架和H形型鋼拱架。鋼拱架一般用在圍巖條件較差地段，圍巖可能出現(xiàn)坍塌失穩(wěn)、冒頂?shù)囟?；鋼拱架支護(hù)一旦安裝就位，就具有一定支護(hù)能力，能大大提高初期支護(hù)的支護(hù)能力；因此，必須重視鋼拱架的加工與安裝質(zhì)量檢查，確保施工安全。鋼拱架目前多采用液壓千斤頂機械冷彎加工，加工過程中需注意鋼架拼裝后尺寸符合要求，弧形圓順，周邊輪廓誤差不大于3 cm；拱架各單元之間的組拼用螺栓連接，螺栓孔眼中心間距誤差不超過±0.5 mm ；鋼拱架加工好平放時，平面翹曲應(yīng)小于±2 cm；型鋼腹板、翼板無翹曲變形；每榀鋼架節(jié)段需編號，經(jīng)過檢查符合要求的方可運進(jìn)入洞內(nèi)使用。鋼拱架加工合格并運入洞內(nèi)后可進(jìn)行安裝，鋼拱架安裝按設(shè)計要求進(jìn)行，鋼拱架安裝過程中要檢查安裝位置、間距、垂直傾斜度在規(guī)范允許誤差范圍內(nèi)，同時還需注意鋼拱架縱向連接筋連接情況和系統(tǒng)錨桿與鋼筋網(wǎng)的焊接情況，符合設(shè)計及規(guī)范要求后方可進(jìn)行噴射砼施工。鋼拱架與圍巖有間隙，應(yīng)用噴射混凝土充填密實。鋼拱架安裝兩側(cè)拱腳應(yīng)放在牢固的基礎(chǔ)上不得懸空。拱腳標(biāo)高不足時，應(yīng)用噴射混凝土填充。

3.4 噴射混凝土質(zhì)量控制

噴射混凝土支護(hù)是用高壓將摻有速凝劑的混凝土拌和料通過混凝土噴射機直接噴到隧道開挖壁面上，形成噴射混凝土支護(hù)結(jié)構(gòu)。噴射混凝土支護(hù)具有不需要模板、施工速度快、早期強度度高、密實度好、與圍巖緊密粘結(jié)、不留空隙的優(yōu)點，隧道開挖后及時噴射混凝土支護(hù)，可以起到封閉巖面、防止圍巖風(fēng)化松動、維護(hù)和提高圍巖的整體性、幫助圍巖發(fā)揮自身結(jié)構(gòu)能力、調(diào)整圍巖應(yīng)力分布，防止掉塊、防止坍塌的作用。噴射混凝土的施工工藝有3種：干噴、濕噴、潮噴，隧道中多采用濕噴工藝。濕噴工藝分初噴和復(fù)噴階段，復(fù)噴可分次進(jìn)行。噴射前應(yīng)對受噴巖面進(jìn)行處理，一般巖面可用高壓水沖洗受噴巖面的浮塵、巖屑，當(dāng)巖面遇水容易潮解、泥化時，宜采用高壓空氣吹凈巖面。噴射作業(yè)可分層進(jìn)行，一次噴射太厚，會引起膨脹，影響混凝土的粘接力和凝聚力，容易造成離層或因自重而出現(xiàn)錯裂引起大片坍落；一次噴射太薄，則粗骨料不易粘接牢固，增加回彈量，一般分2～3層噴射。噴射時應(yīng)分段、分部、分塊，按先墻后拱、自下而上地進(jìn)行。

4 防水層質(zhì)量控制及檢測

隧道滲漏水的長期作用，將影響隧道結(jié)構(gòu)的耐久性，降低隧道內(nèi)各種設(shè)施的使用效率和壽命，給隧道的運營條件帶來不良影響，后期的處理不但要投入大量的人力物力并且還很難根除；因此在隧道施工過程中就要解決好防水問題，在源頭抓好防排水質(zhì)量。隧道防水工程主要有土工布、防水板、止水帶、止水條、環(huán)向排水盲管等形式。防水板加土工布防水(分離式防水板)是在初期支護(hù)與二次襯砌之間，常用的止水帶分鋼板膩子或塑料止水帶和橡膠止水帶，前者用在施工縫，后者用于結(jié)構(gòu)沉降縫和結(jié)構(gòu)突變位置，止水條一般用于施工縫的防水止水作用。

鋪設(shè)分離式防水板一般在測量初期支護(hù)變形趨勢基本穩(wěn)定和地質(zhì)雷達(dá)檢測初期支護(hù)背后密實后進(jìn)行。防水板鋪設(shè)前需要注意：初期支護(hù)面不能有鋼筋頭、錨桿頭、毛刺、尖銳突出硬物、凹凸突變點等可能損傷防水板的情況；雙道焊縫，不得有漏焊點，破損處必須補焊；搭接寬度不小于10 cm，焊縫寬不小于2.5 cm，防水板的焊接后質(zhì)量檢查一般采用充氣法；在鋪設(shè)時不要拉的太緊，尤其是拱頂和拱腰部分，應(yīng)適當(dāng)放松一些，避免在二次襯砌混凝土?xí)r被拉壞，影響防排水效果；鋪設(shè)平順，不得破損和折皺，松緊適度；通常每塊防水板邊部均預(yù)留焊接位置，在非焊接邊補焊時，需清除干凈防水板表面無紡布、油污等再施焊；焊接過程中熱焊機的溫度和速度不得忽高忽低，恒溫勻速前進(jìn)避免出現(xiàn)漏焊、過焊，保證焊縫質(zhì)量。

5 二次襯砌質(zhì)量控制

二次襯砌是隧道結(jié)構(gòu)的重要組成部分，是隧道放水工程的最后一道防線，也是隧道外觀美的直接體現(xiàn)；二次襯砌的質(zhì)量好壞對隧道長期穩(wěn)定、使用功能的正常發(fā)揮有很大影響。二次襯砌施工前需對初期支護(hù)變形進(jìn)行測量數(shù)據(jù)分析，當(dāng)變形范圍滿足規(guī)范要求并鋪設(shè)防水層后進(jìn)行。二次襯砌一般采用全自動液壓模板臺車施工，混凝土泵送入模時要注意混凝土不能離析。二襯臺車通常采用全液壓自動行走襯砌臺車。具體臺車長度需結(jié)合二襯設(shè)計、總體工程量、工期要求、進(jìn)度要求、混凝土供應(yīng)能力、隧道平曲線半徑等進(jìn)行確定。

圍巖較差地段一般設(shè)計會增加鋼筋以保證襯砌支護(hù)安全度。鋼筋安裝需要注意鋼筋規(guī)格、層距、主筋間距、分布筋間距、架立筋(箍筋)間距、保護(hù)層厚度等符合規(guī)范要求；接頭可以采用雙面焊接或單面焊接，單焊接長度要符合設(shè)計及規(guī)范要求；焊接應(yīng)根據(jù)型材選用合適的焊條型號，采用合適的電流，無明顯咬肉現(xiàn)象，焊接縫飽滿，焊接時應(yīng)隨時用尖嘴錘將焊渣清除；環(huán)向主鋼筋、縱向分布筋接頭要錯開布置；鋼筋安裝完成后必須對防水板做細(xì)致檢查，避免防水板損傷。

鋼筋安裝完畢后即可進(jìn)行二襯澆筑，仰拱及充填宜采用分段整幅全寬一次澆筑，拱墻采用全斷面液壓模板臺車一次整體襯砌?；炷翝仓芭_車要滿足模板與初期支護(hù)面間距，滿足二襯厚度設(shè)計要求；模板面有無污損，無變形，模板接縫平順；涂刷脫模劑時不得污染鋼筋；臺車支撐牢靠，構(gòu)件無扭曲、變形情況；堵頭板安裝不得破壞止水帶、止水條等止水產(chǎn)品；拱墻沉降縫、伸縮縫與仰拱或路面的設(shè)置位置對稱一致；混凝土要滿足設(shè)計強度要求。

6 結(jié)束語

隧道施工是一個復(fù)雜的過程，本文根據(jù)以往施工經(jīng)驗從以上幾點進(jìn)行的質(zhì)量控制要點分析，為工程建設(shè)施工人員提供借鑒和參考。每座隧道施工過程中會遇到不一樣的問題，需要結(jié)合實際情況及相關(guān)圖紙設(shè)計要求，選擇適合的施工方法和相關(guān)參數(shù)，同時也需管理人員素質(zhì)水平和工程參建單位的社會責(zé)任心，才能更好地控制隧道施工質(zhì)量，將隧道順利完成并投入使用，同時減少因過程質(zhì)量控制不到位帶來的后期質(zhì)量病害和安全隱患，從而降低帶來的維護(hù)成本，增加隧道工程使用壽命。