淺談高速公路隧道施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

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(jì)和科技水平的發(fā)展，我國在交通運(yùn)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(jì)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(yùn)營階段不出問題，質(zhì)量檢測(cè)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(cè)、質(zhì)量檢驗(yàn)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(xiàng)工程列為重點(diǎn)檢測(cè)對(duì)象。通過對(duì)上述各分項(xiàng)工程施工質(zhì)量檢測(cè)并進(jìn)行質(zhì)量控制要點(diǎn)分析，希望對(duì)提升相關(guān)工程的施工質(zhì)量水平能夠有所借鑒，同時(shí)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(jī)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(shí)、混凝土強(qiáng)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(duì)每道工序進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)并且根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行質(zhì)量管控才能消除以上運(yùn)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(jí)別、隧道長度、斷面大小、支護(hù)結(jié)構(gòu)、工期要求、機(jī)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?yàn)椋簻y(cè)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(shí)處理得當(dāng)并且調(diào)整爆破相關(guān)參數(shù)也不會(huì)影響隧道質(zhì)量。但現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工中，還是有不少單位對(duì)超挖、欠挖不夠重視，對(duì)欠挖部分不鑿除直接噴混凝土覆蓋了事，對(duì)超挖直接立拱架噴混凝土，以至于留下質(zhì)量隱患。超挖會(huì)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(jià)上升；欠挖會(huì)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(huì)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(shí)也需要施工人員引起重視，從思想上轉(zhuǎn)變對(duì)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(gè)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(gè)自由面的基礎(chǔ)上崩出第2個(gè)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(kuò)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(xiàng)

(1)打眼前應(yīng)將周圍的松動(dòng)土石清除干凈，若用支撐加固時(shí)，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(duì)面打錘。

(3)應(yīng)隨時(shí)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(dòng)時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)進(jìn)行檢查，并及時(shí)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(shí)，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(shí)機(jī)具要扶穩(wěn)，鉆桿與鉆孔中心必須在1條線上。鉆機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，嚴(yán)禁用身體支承風(fēng)鉆的轉(zhuǎn)動(dòng)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?jiān)挠勉@機(jī)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(shí)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(jì)厚度—圍巖量測(cè)—反饋、調(diào)整支護(hù)參數(shù)。施工中對(duì)于破碎圍巖情況，錨桿施作對(duì)圍巖的擾動(dòng)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(jì)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(jì)要求長度的錨桿，并采用機(jī)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(bǔ)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(shí)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(cè)、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(cè)，確保能滿足工程要求；錨桿安裝質(zhì)量檢測(cè)主要從錨桿孔位、錨桿方向、鉆孔深度、孔徑、錨桿錨固劑強(qiáng)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(cè)。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(duì)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(chǎng)時(shí)必須對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行全面檢查，按批次抽取試件作屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長率和冷彎等試驗(yàn)，性能指標(biāo)、規(guī)格應(yīng)符合設(shè)計(jì)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(jì)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(diǎn)焊接固定，使鋼筋網(wǎng)在噴射混凝土?xí)r不晃動(dòng)。鋼筋網(wǎng)安設(shè)時(shí)應(yīng)注意：制作前應(yīng)對(duì)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)囟危讳摴凹苤ёo(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(jī)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(shí)，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(hào)，經(jīng)過檢查符合要求的方可運(yùn)進(jìn)入洞內(nèi)使用。鋼拱架加工合格并運(yùn)入洞內(nèi)后可進(jìn)行安裝，鋼拱架安裝按設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)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(shí)。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(shí)，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(jī)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(qiáng)度度高、密實(shí)度好、與圍巖緊密粘結(jié)、不留空隙的優(yōu)點(diǎn)，隧道開挖后及時(shí)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(dòng)、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(duì)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(shí)，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(huì)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(cuò)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(shí)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(cè)

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(yùn)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?zhàn)踊蛩芰现顾畮Ш拖鹉z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(cè)量初期支護(hù)變形趨勢(shì)基本穩(wěn)定和地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)初期支護(hù)背后密實(shí)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(diǎn)等可能損傷防水板的情況；雙道焊縫，不得有漏焊點(diǎn)，破損處必須補(bǔ)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(shí)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(bǔ)焊時(shí)，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(jī)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(duì)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(duì)初期支護(hù)變形進(jìn)行測(cè)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(dòng)液壓模板臺(tái)車施工，混凝土泵送入模時(shí)要注意混凝土不能離析。二襯臺(tái)車通常采用全液壓自動(dòng)行走襯砌臺(tái)車。具體臺(tái)車長度需結(jié)合二襯設(shè)計(jì)、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(jì)會(huì)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(jì)及規(guī)范要求；焊接應(yīng)根據(jù)型材選用合適的焊條型號(hào)，采用合適的電流，無明顯咬肉現(xiàn)象，焊接縫飽滿，焊接時(shí)應(yīng)隨時(shí)用尖嘴錘將焊渣清除；環(huán)向主鋼筋、縱向分布筋接頭要錯(cuò)開布置；鋼筋安裝完成后必須對(duì)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(tái)車一次整體襯砌。混凝土澆筑前臺(tái)車要滿足模板與初期支護(hù)面間距，滿足二襯厚度設(shè)計(jì)要求；模板面有無污損，無變形，模板接縫平順；涂刷脫模劑時(shí)不得污染鋼筋；臺(tái)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(duì)稱一致；混凝土要滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

6 結(jié)束語

隧道施工是一個(gè)復(fù)雜的過程，本文根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)從以上幾點(diǎn)進(jìn)行的質(zhì)量控制要點(diǎn)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(huì)遇到不一樣的問題，需要結(jié)合實(shí)際情況及相關(guān)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，選擇適合的施工方法和相關(guān)參數(shù)，同時(shí)也需管理人員素質(zhì)水平和工程參建單位的社會(huì)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(shí)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。