隧道品質工程規劃設計和實施

上官洲境

(中交一公局西北工程有限公司，陜西 西安 710000)

0 前 言

隨著國家“一帶一路”倡議的推進，規劃的高速公路多穿越山嶺重丘區，造成隧道工程占高速公路的比例越來越大。如何杜絕以往隧道施工內在質量和外觀質量存在的缺陷，打造施工環境以人為本、安全環保、內實外美的隧道工程，成為長期以來隧道施工研究的方向和重點[1]。本文通過對特長隧道標準化、機械化、智能化、信息化、模塊+專業化施工進行研究以及品質工程規劃和實施，為后續隧道施工提供借鑒。

1 工程概況

本文以盧華高速LHTJ-3標三嶺坡隧道為依托進行設計規劃和實施。三嶺坡隧道隧區局部發育巖溶溶蝕不良地質，涌水且反坡排水，進出口為偏壓，工程地質條件屬較復雜類型。在隧道中部K106+950～K107+200右65處為溶洞溶蝕發育區，整體穩定性較差，一般為全充填型，含水量較大，雨季可能突發性涌水影響，隧道最大涌水量為868 m3/d，為弱-中等富水區路段，隧道縱坡為進口低、出口高，為反坡施工，縱坡2.84%。

2 隧道洞口場站建設品質工程規劃

施工前規劃設計隧道洞口場地標準化建設，統一規劃，做到人本化、合理化、協同化，并進行BIM三維實景建模研究論證。洞口布置引進人車分流的智能化門禁系統、洞內人員設備定位系統，設置多功能監控信息LED顯示屏、多功能的會議廳、安全教育培訓體驗館、應急物資儲備庫、電動車等設施。規劃示意圖如圖1所示。

隧道洞口建設了安全教育培訓體驗館，體驗模式為VR模擬。通過視覺、聽覺、觸覺等多維度感知，切身體驗“死亡降臨”，深刻觸動心靈，提高工人安全防范意識，以更感性的新方式讓安全理念深入人心，以達到提升職業技能、提高安全意識的目的。

圖1 三嶺坡隧道洞口規劃示意圖

3 隧道機械化施工助推品質工程建設

3.1 隧道洞身開挖

三嶺坡隧道洞身開挖計劃采用三臂鑿巖臺車，實行機械化減人，有效提高了鑿巖速度、安全系數及環保效果，改善了隧道施工環境。

3.2 初期支護

初噴采用濕噴工藝，與傳統干噴混凝土施工工藝相比，有以下優點：①大大改善洞內施工環境；②機械化減人，噴射混凝土工人由原來4人減少到2人；③縮短每循環噴射混凝土施工時間；④可以保證初支混凝土的內在質量及平整度外觀質量。

3.3 仰拱施工

仰拱施工采用液壓履帶式自行移動棧橋，同時設置仰拱填充附著式振搗梁，全幅澆筑，可以早封閉成環，很好地避免了傳統仰拱半幅施工的弊病，提高了隧道整體穩定性。

3.4 二次襯砌施工

土工布、防水板鋪設采用自動鋪掛一體機，提高土工布、防水板鋪掛質量。襯砌混凝土施工采用自動澆筑襯砌臺車，加寬段采用整體可伸縮式臺車，可在洞外完成拼裝。推行拱頂帶模注漿新工藝，通過在臺車模板中心線位置沿臺車縱向方向設置一定數量的注漿孔，安裝注漿用固定法蘭，及時消除二襯脫空質量通病，提高二次襯砌混凝土實體外觀質量。襯砌養護采用自動噴淋養護臺車。

3.5 隧道附屬工程

電纜溝施工采用整體軌道式液壓模板臺車，可以實現溝槽施工的精確定位，達到作業標準化、施工機械化，具有操作簡便、轉場快捷、模板不易損壞的優點；并且電纜溝整體性澆筑，減輕了人員勞動強度及工作量，保證了結構的整體性、線形流暢性、混凝土觀感質量；而且可以縮短工序，有效規避混凝土施工縫處理的鑿毛、安裝接茬筋、清洗界面及涂刷界面劑等繁瑣工序，加快施工節奏，降低施工成本。

隧道洞內路面施工中，采用改進版三輥軸混凝土攤鋪機，即“三輥軸+攪龍軸+排振器”，該攤鋪機可實現對混凝土料的均勻攤鋪，加上攪龍軸更加節省人力，攤鋪效率極高，同時高速運轉的振動機構及排振，搭配使用，可使混凝土迅速達到流動狀態，有效提高混凝土的密實性，特別是對低坍落度混凝土也能達到理想的密實度與平整度。

3.6 鋼筋集中加工——超市管理+智能神器

設置一處鋼筋集中加工中心，推廣數控自動化生產線，型鋼及尖頭小導管、鋼筋網片等全部工廠化集中加工，采用超市管理，工廠化加工，下單服務，送貨上門，全面提升產品質量標準。

3.7 以BIM引領信息化，打造“智慧隧道”

1)碰撞檢測。應用Fuzor或Navisworks軟件，進行不同專業構件的碰撞檢查或同專業不同構件的碰撞檢查，設置相應的碰撞檢查規則，軟件可快速找出符合碰撞條件的碰撞點并生成碰撞報告，每條碰撞信息包括碰撞類型、碰撞深度、具體三維情況。提前發現碰撞點可及時合理地調整方案，避免工期延誤或返工。

2)可視化技術交底。將BIM技術應用于三維技術交底中，用三維模型取代CAD圖紙，擺脫CAD的識圖難的問題。對施工工藝復雜、工序轉換多、設計圖紙復雜的部位，通過三維模型的展示或者VR模型體驗加深被交底人員的理解，讓施工人員更直觀、更快地掌握施工技術并融入現場。

3)預埋件檢查。利用BIM系統的移動客戶端，結合模型，使現場預埋件及其他隱蔽工程的檢查工作形成閉環管理，解決傳統施工過程中容易漏做預埋件而造成后期返工的麻煩，規避不必要的損失。

4)機械設備管理。秉承信息全過程可追溯的管理理念，平臺中的所有機械均以唯一的“二維碼電子身份證”進行全面覆蓋，做到一機一證。所有機械的維修記錄在平臺上可以查詢，定期保養時間自動提醒。同時機械操作手操作完成后可直接掃描二維碼填寫機械臺班記錄，實現動態統計，將數據傳送至后方，方便后方進行功效、進度分析、成本統計等。

5)進度可視化管理。運用移動端，將現場施工情況錄入BIM模型，項目人員可直接通過模型查看現場施工情況，管控施工進度。同時項目提前將編制好的施工計劃導入BIM平臺內，將實際的施工進度與計劃進行對比，及時發現進度方面存在不足并調整。

6)施工模擬動畫。根據專項施工方案、利用建好的BIM模型，將模型導入Naviswork或Lumion中，對施工方案進行模擬，在模擬的過程中可提前分析分案的合理性以及可操作性，同時通過可視化的模擬，讓現場管理人員以及施工人員更加形象地了解施工工藝流程。

7)隧道監控量測。項目應用隧道監控量測自動預警系統，實現拱頂沉降、周邊收斂監測數據自動采集，實時上傳，將監控數據與BIM平臺構件數據進行關聯，后臺服務器自動分析，實現自動分級預警，并自動生成日報、周報，將數據按照設定好的相關權限推送至相關的人員。

3.8 倡導“四新”應用和“五小”活動

推廣使用襯砌鋼筋定位卡具、熱熔墊片激光定位儀、止水帶及防水板焊接機等一系列小型工器具，隧道初支噴射混凝土施工采用“護腳器”，鎖腳錨管施工采用導向架，有效提高工程實體品質。

1)光面爆破。隧道圍巖為大理巖，采用聚能水壓光面爆破，通過持續優化最小抵抗線、炮孔間距、藥孔裝藥量等爆破參數，使得爆破效果最佳。水壓光面爆破優點：通過每個炮眼中加入水袋和炮泥，減少裝藥量，同時炮眼中的水在高溫高壓下被霧化，可以充分吸收有毒、有害爆生氣體及粉塵，從而起到霧化降塵的作用，有效降低了粉塵對環境的污染，改善了洞內空氣質量；炮孔半眼率達到90%以上，周邊巖壁平整，大大降低初噴混凝土超耗[2]。

2)隧道二襯鋼筋定位卡具與預埋鋼筋定位架工藝應用。二襯預埋鋼筋定位架和鋼筋卡具的使用能保證襯砌鋼筋的保護層厚度、鋼筋的縱向間距、層間距符合設計規范，同時也能有效檢查出鋼筋數量是否缺少，為保證襯砌質量提供了有力保障。

3)隧道二襯邊墻縱向止水帶定位卡具及熱熔焊機工藝應用。隧道二襯邊墻縱向止水帶施工時采用隧道二襯邊墻縱向止水帶定位卡具及熱熔焊機的工藝，縱向止水帶定位卡具配合熱熔焊機使用能保證縱向止水帶安裝順直、居中、無變形、無褶皺和破損，極大地提升了縱向施工縫的防排水質量。

4)隧道二襯折疊式堵頭鋼模定位安裝環向中埋式鋼邊止水帶工藝應用。三嶺坡隧道二襯臺車端部將采用鋼端模，在二襯臺車端部設置型鋼后座用固定鋼端模，鋼端模采用便于安裝的折頁形式，可以有效解決端頭通病問題。

5)隧道襯砌噴淋養護臺車養生應用。通過采用噴淋養護臺車配合霧炮對隧道襯砌面定期的噴淋養生，臺車操作簡單，方便有效，噴灑形成水幕，起到洞內降塵、隔塵、改善洞內施工環境的良好效果。

6)汽車清掃一體機與霧炮降塵聯合應用。汽車清掃一體機具有清掃速度快、清掃效果好等特點，與霧炮降塵聯合應用具備有效降塵、清掃一體的特點，為文明施工提供了有力的保障。

7)隧道初支噴射混凝土施工采用“塑料護腳器”。為了保證上下導鋼拱架連接鋼板連接質量和上下導噴射混凝土連接質量，設置塑料護腳器(見圖2)，可以解決連接板、螺栓孔被混凝土封堵的問題，省去了常規人工進行鑿除清理，減少工序時間，既保證了質量，又加快了施工進度。

圖2 護腳器

4 結束語

通過對隧道施工品質工程建設設計規劃和實施，以創新作為隧道施工技術引領，保證隧道施工質量安全，做到以人為本，機械化減人，改善了隧道施工環境，提升了隧道施工整體的形象，樹立了隧道品質工程建設亮點，為后續隧道施工打造品質工程提供一定的參考價值。

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