淺談高速公路隧道施工質量控制要點

宋文奇

(浙江交工國際工程有限公司, 浙江杭州 310051)

隨著經濟和科技水平的發展，我國在交通運輸方面取得了前所未有的進步，公路工程建設將直接影響著城市未來發展與人民交通出行，其中隧道是公路工程建設重要組成內容；但就目前我國公路隧道設計與施工中，依然存在一些質量方面問題，想要保證隧道質量合格及后期運營階段不出問題，質量檢測及質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、制品的質量控制到各階段的施工過程量測、質量檢驗等，都離不開質量的管控。根據目前隧道常見的質量問題來看，洞身開挖、初期支護、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量檢測并進行質量控制要點分析，希望對提升相關工程的施工質量水平能夠有所借鑒，同時能給相關同行提供參考。

1 隧道結構及常見質量病害

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

我國不管南北環境條件還是地質分布情況都差異較大，受施工單位的技術限制，一些已建成的公路隧道多少都存在不同程度的質量問題和病害現象，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量控制不到位留下的隱患，只有嚴格對每道工序進行質量檢測并且根據檢測結果進行質量管控才能消除以上運營后出現的質量病害。

2 洞身開挖質量控制

隧道爆破開挖前，根據開挖段圍巖級別、隧道長度、斷面大小、支護結構、工期要求、機械設備的配置及出渣條件等綜合確定。常規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—聯線—爆破—通風、除塵—清危、找頂—出碴—爆破效果檢查。

隧道開挖質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，只要及時處理得當并且調整爆破相關參數也不會影響隧道質量。但現場實際施工中，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，導致工程造價上升；欠挖會侵限輪廓空間，導致初支厚度不足致使受力結構減弱，嚴重的直接會帶來質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格控制在規范要求范圍之內，同時也需要施工人員引起重視，從思想上轉變對超欠挖的認知。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位置上，使每個炮眼都能起到它應有的爆破作用。由于隧道開挖過程中地質條件、巖石性質在不斷變化，工作面的炮眼布置不能一成不變，必須根據具體情況進行布置。

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個自由面的基礎上崩出第2個自由面來，為其他炮眼的爆破創造有利條件，以提高破巖效率。

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

(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，與輪廓線內切。

2.2 布置炮眼的注意事項

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

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

(3)應隨時檢查錘頭與錘把連接是否牢固，嚴禁使用木質松軟、有節疤、裂縫或腐朽的木把。

(4)操作中必須精力集中，發現有不正常的聲音或震動時，應立即停機進行檢查，并及時排除故障方準繼續作業。

(5)換釬、檢查風鉆和加油時，應先關閉風門，方準進行，在進行中不得碰觸風門以免發生傷亡事故。

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

3 初期支護質量控制

初期支護是隧道結構的一層防護，也是保證施工人員人生安全的重要保護，隧道開挖作業完成后應及時進行，以確保巖體的穩定和施工安全。隧道初期支護施工順序：通風—清理巖面—處理欠挖—初噴混凝土—安裝鋼支撐—掛鋼筋網—施作錨桿—施作超前支護措施—復噴射混凝土到設計厚度—圍巖量測—反饋、調整支護參數。施工中對于破碎圍巖情況，錨桿施作對圍巖的擾動容易產生掉塊傷人，為確保安全，噴混凝土分次進行，先初噴，再錨桿打設，最后復噴到設計厚度。

3.1 錨桿支護質量控制

錨桿是隧道初期支護的重要組成部分，也是保證圍巖穩定的重要支護。錨桿支護是在圍巖鉆好錨孔內插入設計要求長度的錨桿，并采用機械注漿或錨固劑粘結的方法將錨桿與圍巖錨固在一起，形成錨桿支護結構。錨桿支護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性能，約束圍巖內部和周邊變形，調整圍巖的受力狀態，實現加固圍巖維護圍巖穩定的作用。錨桿施工過程中質量控制主要在錨桿的加工、錨桿安裝兩方面進行質量控制。錨桿加工質量檢查主要從錨桿桿體材料力學性能檢測、錨桿規格、錨桿長度、加工質量等幾方面進行質量檢測，確保能滿足工程要求；錨桿安裝質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、錨桿數量、錨桿抗拔力、錨固長度和砂漿注滿度進行質量檢測。錨桿與孔壁之間的摩擦力是錨桿發揮錨固作用的關鍵，所以，鉆孔后必須清孔，將鉆孔內的石渣等清除并防止塌孔。對需要注漿的系統中空錨桿還需特別注意漿液配合比和注漿壓力。

3.2 鋼筯網質量控制

鋼筋網原材進場時必須對其質量進行全面檢查，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、規格應符合設計及規范要求。鋼筋網在系統錨桿施作后安設，鋼筋類型及網格間距按設計要求，在洞外加工成網片。在洞內安裝，與初噴混凝土面間隙一般不大于3 cm，鋼筋網與錨桿交叉點焊接固定，使鋼筋網在噴射混凝土時不晃動。鋼筋網安設時應注意：制作前應對鋼筋進行校直、除銹及油污等，確保施工質量。

3.3 鋼拱架質量控制

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，圍巖可能出現坍塌失穩、冒頂地段；鋼拱架支護一旦安裝就位，就具有一定支護能力，能大大提高初期支護的支護能力；因此，必須重視鋼拱架的加工與安裝質量檢查，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，平面翹曲應小于±2 cm；型鋼腹板、翼板無翹曲變形；每榀鋼架節段需編號，經過檢查符合要求的方可運進入洞內使用。鋼拱架加工合格并運入洞內后可進行安裝，鋼拱架安裝按設計要求進行，鋼拱架安裝過程中要檢查安裝位置、間距、垂直傾斜度在規范允許誤差范圍內，同時還需注意鋼拱架縱向連接筋連接情況和系統錨桿與鋼筋網的焊接情況，符合設計及規范要求后方可進行噴射砼施工。鋼拱架與圍巖有間隙，應用噴射混凝土充填密實。鋼拱架安裝兩側拱腳應放在牢固的基礎上不得懸空。拱腳標高不足時，應用噴射混凝土填充。

3.4 噴射混凝土質量控制

噴射混凝土支護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結構。噴射混凝土支護具有不需要模板、施工速度快、早期強度度高、密實度好、與圍巖緊密粘結、不留空隙的優點，隧道開挖后及時噴射混凝土支護，可以起到封閉巖面、防止圍巖風化松動、維護和提高圍巖的整體性、幫助圍巖發揮自身結構能力、調整圍巖應力分布，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噴階段，復噴可分次進行。噴射前應對受噴巖面進行處理，一般巖面可用高壓水沖洗受噴巖面的浮塵、巖屑，當巖面遇水容易潮解、泥化時，宜采用高壓空氣吹凈巖面。噴射作業可分層進行，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。噴射時應分段、分部、分塊，按先墻后拱、自下而上地進行。

4 防水層質量控制及檢測

隧道滲漏水的長期作用，將影響隧道結構的耐久性，降低隧道內各種設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量。隧道防水工程主要有土工布、防水板、止水帶、止水條、環向排水盲管等形式。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，后者用于結構沉降縫和結構突變位置，止水條一般用于施工縫的防水止水作用。

鋪設分離式防水板一般在測量初期支護變形趨勢基本穩定和地質雷達檢測初期支護背后密實后進行。防水板鋪設前需要注意：初期支護面不能有鋼筋頭、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，防水板的焊接后質量檢查一般采用充氣法；在鋪設時不要拉的太緊，尤其是拱頂和拱腰部分，應適當放松一些，避免在二次襯砌混凝土時被拉壞，影響防排水效果；鋪設平順，不得破損和折皺，松緊適度；通常每塊防水板邊部均預留焊接位置，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，恒溫勻速前進避免出現漏焊、過焊，保證焊縫質量。

5 二次襯砌質量控制

二次襯砌是隧道結構的重要組成部分，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；二次襯砌的質量好壞對隧道長期穩定、使用功能的正常發揮有很大影響。二次襯砌施工前需對初期支護變形進行測量數據分析，當變形范圍滿足規范要求并鋪設防水層后進行。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。具體臺車長度需結合二襯設計、總體工程量、工期要求、進度要求、混凝土供應能力、隧道平曲線半徑等進行確定。

圍巖較差地段一般設計會增加鋼筋以保證襯砌支護安全度。鋼筋安裝需要注意鋼筋規格、層距、主筋間距、分布筋間距、架立筋(箍筋)間距、保護層厚度等符合規范要求；接頭可以采用雙面焊接或單面焊接，單焊接長度要符合設計及規范要求；焊接應根據型材選用合適的焊條型號，采用合適的電流，無明顯咬肉現象，焊接縫飽滿，焊接時應隨時用尖嘴錘將焊渣清除；環向主鋼筋、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致檢查，避免防水板損傷。

鋼筋安裝完畢后即可進行二襯澆筑，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。混凝土澆筑前臺車要滿足模板與初期支護面間距，滿足二襯厚度設計要求；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、止水條等止水產品；拱墻沉降縫、伸縮縫與仰拱或路面的設置位置對稱一致；混凝土要滿足設計強度要求。

6 結束語

隧道施工是一個復雜的過程，本文根據以往施工經驗從以上幾點進行的質量控制要點分析，為工程建設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，需要結合實際情況及相關圖紙設計要求，選擇適合的施工方法和相關參數，同時也需管理人員素質水平和工程參建單位的社會責任心，才能更好地控制隧道施工質量，將隧道順利完成并投入使用，同時減少因過程質量控制不到位帶來的后期質量病害和安全隱患，從而降低帶來的維護成本，增加隧道工程使用壽命。