公路隧道施工工程質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)

吳六軒 方慶林

摘 要：以某隧道工程為例，介紹了隧道爆破開挖、初期支護(hù)、二次襯砌和防排水等工程中應(yīng)用的條件及操作方法，并從隧道工程質(zhì)量控制的角度，結(jié)合隧道施工流程，重點(diǎn)對(duì)隧道爆破開挖、初期支護(hù)、二次襯砌和防排水工程中的質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：隧道工程;質(zhì)量控制;無損檢測(cè);回彈技術(shù)

中圖分類號(hào)：U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 前言

近幾年來，在隧道施工中，由于質(zhì)量控制不到位，導(dǎo)致滲水、塌陷等工程事故時(shí)有發(fā)生。這種情況除影響工程進(jìn)度、造成資金損失外，還極有可能造成人身傷亡事故。所以，掌管與運(yùn)用質(zhì)量控制的關(guān)鍵技術(shù)，無論是對(duì)隧道工程質(zhì)量還是現(xiàn)場(chǎng)人員的安全都是至關(guān)重要的。目前對(duì)工程檢測(cè)及質(zhì)量控制的技術(shù)已比較成熟，但還需要施工單位切實(shí)提高質(zhì)量?jī)?yōu)先意識(shí)，熟練掌握關(guān)鍵技術(shù)，為質(zhì)量控制提供技術(shù)支撐，確保隧道工程順利進(jìn)行。

1 工程概況

一條高速公路隧道工程為東西走向的雙向6車道，設(shè)計(jì)速度90 km/h，凈高4.7 m。左洞全長(zhǎng)1 779 m，最大埋深126 m;隧道右洞全長(zhǎng)1 784 m，最大埋深130 m。工程穿越地層自上而下分別為砂巖和粉砂質(zhì)泥巖，風(fēng)化嚴(yán)重。

2 隧道施工各環(huán)節(jié)檢測(cè)技術(shù)分析

2.1 掌子面前方地質(zhì)探測(cè)——超前綜合預(yù)報(bào)技術(shù)

為了理解隧道工程的地質(zhì)條件，在掌子面施工之前，應(yīng)開展地質(zhì)調(diào)查工作，掌握可能出現(xiàn)的不良地質(zhì)類型、分布區(qū)域、規(guī)模大小等，并根據(jù)勘探資料編制掌子面施工方案。利用超前綜合預(yù)報(bào)技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)探測(cè)時(shí)的應(yīng)用[1]。第一，準(zhǔn)備檢測(cè)設(shè)備，包括地震波記錄儀、檢波器以及裝有數(shù)據(jù)處理軟件的計(jì)算機(jī)等。圖1給出了超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)的組成和探測(cè)原理。儀表準(zhǔn)備好后，合理安排測(cè)量場(chǎng)地。大約在掌子面前50 m處，用鉆機(jī)打2孔作為信號(hào)接收孔?？椎纳疃葹?.1 m，直徑0.6 m，掌子面中軸線左右對(duì)稱分布。另有10個(gè)鉆孔，鉆孔深度1.5 m，孔徑0.4 m，鉆孔深度為0.4 m。單孔填藥60 g，觸發(fā)爆破，采集P波、SV波等相關(guān)資料。通過軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果。通過分析預(yù)報(bào)結(jié)果，了解巖體組成，確定圍堰等級(jí)，制定支護(hù)方案。

2.2 錨桿質(zhì)量檢驗(yàn)——無損檢測(cè)技術(shù)

在隧道建設(shè)中，通過錨桿支護(hù)來保證巖土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，營(yíng)造安全作業(yè)環(huán)境。然而，由于巖土壓力較大，對(duì)錨桿支撐力要求很高。如錨桿本身存在變形彎曲、銹蝕、裂縫等質(zhì)量問題，就不能提供足夠的支撐力，容易造成錨桿斷裂而引發(fā)塌方等事故。所以錨桿質(zhì)量檢測(cè)也是隧道施工質(zhì)量控制的重要內(nèi)容之一[2]。NDT是對(duì)構(gòu)件進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)的常用方法，其原理是在待檢測(cè)錨桿的兩端各放置1個(gè)發(fā)射器和一個(gè)接收器，在發(fā)射波通過錨桿后，通過分析接收信息，判斷錨桿是否有裂縫，如圖2所示。

考慮到隧道工程中所使用的支護(hù)錨桿數(shù)量較多，且全部檢測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，故采用隨機(jī)法進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)量為錨桿總數(shù)的5%～10%，如合格率低于95%，必須進(jìn)行整改。

2.3 初支護(hù)檢測(cè)——地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)

由于施工技術(shù)原因或受特殊地質(zhì)影響，隧道工程初期支護(hù)與圍巖之間常常不能緊密貼合，形成面積不等的空洞。若孔洞數(shù)目太多、面積太大，易產(chǎn)生現(xiàn)扭曲、滲漏等問題。所以，在施工初期支護(hù)時(shí)，可以運(yùn)用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)檢測(cè)支護(hù)效果，根據(jù)探測(cè)結(jié)果判斷洞室分布位置及面積大小，據(jù)此制定相應(yīng)的處理措施，提高支護(hù)效果。地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)需要在地面分別設(shè)置1個(gè)發(fā)射機(jī)和一個(gè)接收機(jī)，并將接收到的反饋信號(hào)傳送到主機(jī)中進(jìn)行處理、分析，得到檢測(cè)結(jié)果，如圖3所示。

2.4 內(nèi)襯強(qiáng)度的檢測(cè)——超聲回彈技術(shù)

混凝土襯砌是提高隧道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的重要手段，確保襯砌強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，對(duì)隧道后期運(yùn)營(yíng)安全具有積極作用。但在施工作業(yè)中，由于混凝土配比不當(dāng)、施工不科學(xué)，造成襯砌強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)值，在受壓時(shí)就會(huì)產(chǎn)生襯砌構(gòu)件的變形、裂縫等質(zhì)量問題。為避免這類問題的發(fā)生，應(yīng)采用超聲回彈技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。目前主要使用兩種儀器，即超聲儀和回彈儀。對(duì)兩臺(tái)設(shè)備分別放置于被測(cè)部件同一側(cè)，分別測(cè)量超聲傳播速度和回彈值。再用一定公式，計(jì)算出混凝土強(qiáng)度。若實(shí)測(cè)強(qiáng)度超過施工標(biāo)準(zhǔn)中的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，則表明在襯砌施工符合標(biāo)準(zhǔn)要求后，則需在混凝土強(qiáng)度后進(jìn)行重新襯砌。

3 公路隧道施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 隧道爆破開挖與超欠挖質(zhì)量控制技術(shù)

本工程采用新奧法施工。光面爆破技術(shù)對(duì)隧道掘進(jìn)效率和施工質(zhì)量有著直接的影響。爆炸施工時(shí)，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)調(diào)查資料和施工作業(yè)計(jì)劃，確定炮眼的位置和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[3]。如炮眼直徑、深度、每門火炮眼內(nèi)裝藥的數(shù)量、起爆方式、炮眼布置形式等，具體要求見表1。在了解了具體情況后，現(xiàn)場(chǎng)爆破人員還應(yīng)掌握欠、超挖的條件，以及對(duì)此類問題的處理對(duì)策。如襯砌部分超挖、欠挖限制條件為每1 m2超挖或欠挖面積不超過0.1 m2。

3.2 隧道初期支撐質(zhì)量控制技術(shù)

初始階段應(yīng)按開挖、支護(hù)、噴漿順序進(jìn)行。為了保證初期支護(hù)效果，在這一環(huán)節(jié)中需要著重注意以下幾點(diǎn)：

（1）初期支護(hù)前要做好檢查和準(zhǔn)備工作，具體包括檢查支護(hù)錨桿的質(zhì)量、鋼架安裝完畢及提前布置超前小導(dǎo)管、準(zhǔn)備噴漿等;

（2）利用信息技術(shù)實(shí)時(shí)了解施工質(zhì)量，例如，用計(jì)算機(jī)處理錨桿的無損檢測(cè)數(shù)據(jù)，確保錨桿質(zhì)量合格后，才能答應(yīng)混凝土噴射施工;

（3）利用壓力傳感器、變形監(jiān)測(cè)儀等，對(duì)鋼拱架的受力變化及變形進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)鋼拱架變形過大或出現(xiàn)裂縫問題，必須進(jìn)行調(diào)整、加固。

3.3 隧道二襯質(zhì)量控制技術(shù)

完工初期支護(hù)后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)人員驗(yàn)收合格后，再對(duì)二次襯砌。這一環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制措施是：

（1）檢查襯砌斷面，保證斷面光滑，無蜂窩、麻面等質(zhì)量缺陷，對(duì)邊墻部位有滲漏問題，查明滲漏原因后，采取防滲措施;

（2）在澆注二次襯砌前，準(zhǔn)確計(jì)算混凝土的中線位置、高度、凈空尺寸，將實(shí)際誤差控制在允許的范圍內(nèi)，然后開始混凝土澆筑，以保證襯砌的精度;

（3）二次襯砌所用的防水卷材、預(yù)留孔洞等，也要進(jìn)行質(zhì)量檢查，確定符合要求后再開始襯砌作業(yè);

（4）在二次襯砌施工中，應(yīng)清除仰拱部分，創(chuàng)造良好的施工環(huán)境。

3.4 隧道排水質(zhì)量控制技術(shù)

在隧道工程中，經(jīng)常要面對(duì)地下水的滲漏問題，特別是地下水位較高的情況下，進(jìn)行隧道防滲處理顯得尤為重要。在這個(gè)項(xiàng)目中，需要注意的技術(shù)要點(diǎn)是：

（1）結(jié)合前期收集的地質(zhì)資料，找出易滲水或地下水位較高的地區(qū)，然后在施工方案中著重說明相應(yīng)的防滲、降水措施;

（2）防排水系統(tǒng)的選擇應(yīng)根據(jù)隧道工程的施工環(huán)境和實(shí)際需要來選擇，例如選擇明溝排水還是使用盲溝排水，要根據(jù)具體情況具體分析，才能達(dá)到理想的防水、排水效果;

（3）防水卷材的選用要注意防水卷材的搭接、焊接處理，保證防水效果。

4 結(jié)論

隧洞工程中，無論從保證施工人員安全考慮，還是從優(yōu)化工程建設(shè)質(zhì)量出發(fā)，都必須采取全過程、精細(xì)質(zhì)量控制措施。當(dāng)前，在掌子面施工、初期支護(hù)、二次襯砌等關(guān)鍵工程領(lǐng)域，如綜合超前預(yù)報(bào)、無損檢測(cè)、地質(zhì)雷達(dá)等關(guān)鍵工程領(lǐng)域，都有專門的質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)。此外，現(xiàn)場(chǎng)施工人員應(yīng)始終保持高度的質(zhì)量控制意識(shí)，重點(diǎn)從爆破發(fā)展、二次襯砌、防排水工程等方面掌握施工技術(shù)要點(diǎn)，落實(shí)好質(zhì)量控制措施，從而為隧道施工提供良好的環(huán)境保障。

參考文獻(xiàn)：

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[2]楊林德.隧道工程：第1版[M].北京：人民交通出版社，2017.

[3]孫欽凱.高速公路長(zhǎng)大隧道供配電照明施工技術(shù)分析[J].機(jī)電信息，2017（9）：100-101.