高原隧道施工安全質(zhì)量及其常見問題[建資薈萃]

1、高原隧道施工安全及其常見問題1.高原地質(zhì)條件對隧道工程施工的影響高原地理環(huán)境對隧道工程的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：其一，對隧道使用功能的影響。當隧道穿越高原當中的富水層或是巖溶裂隙發(fā)育地段時，若是防排水措施不當，則會導(dǎo)致襯砌漏水，這樣一來不但會對隧道內(nèi)的通風(fēng)、照明、監(jiān)控等電氣設(shè)備的使用造成影響，而且在寒冷的冬季，還會使隧洞內(nèi)壁掛冰、路面結(jié)冰，運營條件會極度惡化，嚴重影響了隧道的使用功能；其二，會對隧道的襯砌結(jié)構(gòu)造成影響。在高原地區(qū)的隧道工程中，若是圍巖中的地下水未能及時排出，當冬季來臨時，則會導(dǎo)致水體凍結(jié)，從而對隧道襯砌結(jié)構(gòu)帶來凍脹破壞，到夏季時凍結(jié)融化會使圍巖形成漿融圈，這種現(xiàn)象多出現(xiàn)在隧

2、道的洞口位置處，這會對隧道的結(jié)構(gòu)造成嚴重破壞。所以在高原地區(qū)進行隧道工程建設(shè)時，必須對各種影響施工的因素進行綜合分析，并采取有效的措施加以解決處理，以此來確保隧道工程的整體施工質(zhì)量。2.斷層破碎帶與隧道工程的關(guān)系在對斷層破碎帶與隧道的關(guān)系進行研究前，首先應(yīng)當對斷層的基本類型加以明確，根據(jù)斷層兩盤相對位移的關(guān)系，大體上可將斷層分為以下三種類型：其一，正斷層。此類斷層主要是指沿著斷層巖石面的傾斜方向下盤相對上升，上盤下對下降的斷層。這類斷層的形成主要與張拉力和重力有關(guān)，其斷層面的傾角相對比較陡峭，斷層線以平直居多；其二，逆斷層。此類斷層具體是指下盤相對下降，上盤相對上升的斷層，多數(shù)都是在地殼擠壓作

3、用下形成的，斷層的兩盤多數(shù)都處于閉合狀態(tài)；其三，平移斷層。此類斷層則是指兩盤沿著斷層走向發(fā)生相對位移，斷層面近乎于直立，傾角較陡，一般都是在地殼水平運動過程中，在受剪切力的作用下而形成的。2.1斷層破碎帶斷層破碎帶主要是因為斷層兩盤在相對滑動的過程中，使兩側(cè)的巖層遭受擠壓作用而破碎，進而形成的長條狀且方向一致的破碎帶，它的寬度與巖石的性質(zhì)、斷層距離以及斷層性質(zhì)等因素有關(guān)。按照破碎帶中巖石的破碎程度可將之分為角礫巖、斷層泥、磨礫巖等幾種類型。2.2斷層破碎帶與隧道的關(guān)系當隧道工程穿越斷層地段時，隧道施工難度的大小一般取決于斷層的性質(zhì)、破碎帶結(jié)構(gòu)中巖石的破碎程度、含水性以及斷層活動性等因素。當施工

4、方法、機械設(shè)備等條件相差不大時，斷層破碎帶與隧道之間的關(guān)系直接影響施工難度和工期。通常情況下，當隧道的軸線無限接近于垂直構(gòu)造的方向時，且斷層規(guī)模較小、寬度不大、含水量較低時，施工難度較??；如果隧道的軸線與構(gòu)造方向斜交或是平行時，隧道穿越破碎帶的長度會隨之增大，并且會伴隨出現(xiàn)較為強大的側(cè)壓力，為了確保施工安全，此時必須對隧道支護體系進行加強，并及時進行封閉。3.高原隧道工程穿越斷層破碎帶的施工技術(shù)在高原隧道工程建設(shè)過程中，時常會遇到穿越斷層破碎帶的情況，為了確保隧道施工順利進行，必須采取合理可行的施工技術(shù)，下面對此展開詳細論述。3.1施工方法（1）超前地質(zhì)預(yù)報在隧道開挖穿越斷層破碎帶時，常常會出

5、現(xiàn)坍塌、突水等問題，為了保證施工安全、有序進行，應(yīng)當在隧道施工過程中，采用超前地質(zhì)預(yù)報。該方法是確保隧道穿越斷層破碎帶施工安全的有效途徑之一。應(yīng)當對穿越斷層破碎帶的隧道進行地質(zhì)調(diào)查，并按照隧道已有的勘察資料和隧洞內(nèi)開挖作業(yè)面的地質(zhì)描述，借助相關(guān)工具，對作業(yè)面前方的地質(zhì)情況進行推測，同時，在隧道開挖的過程中依據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報的實際情況進行隨時補充，借此來了解即將穿越的破碎帶的位置、寬度等情況，制定有針對性的施工技術(shù)措施，確保施工順利進行。（2）加固圈這里所指的加固圈就是利用超前小導(dǎo)管+水泥漿液在隧道拱部120度范圍內(nèi)的四周形成強度與厚度足夠的加固拱，借此來提高圍巖自身的承載能力和穩(wěn)定性。（3）正臺

6、階法這是隧道穿越破碎帶時較為常用的一種開挖方法，在開挖過程中，要遵循短進尺、強支護的開挖原則，上下臺階的高度差應(yīng)當合理，并采取左右交錯的方式進行開挖。同時，要控制好兩個臺階之間的縱向距離，這樣有助于極早落底。此外，開挖之后，要盡可能減少圍巖在外界環(huán)境中的暴露時間，及時進行初期支護。（4）初期支護常用符合設(shè)計要求的混凝土對隧道掌子面進行初噴封閉，隨后采用工字鋼制作鋼拱架，并在縱向上用鋼筋進行連接。3.2施工技術(shù)要點（1）導(dǎo)管布設(shè)在施工中，確保小導(dǎo)管的布設(shè)位置與角度符合設(shè)計要求是比較重要的環(huán)節(jié)。同時，可采取鉆孔打入法對小導(dǎo)管進行施工。（2）漿液施工對于巖體破碎程度較為嚴重、裂隙較為發(fā)育、空隙較大的

7、圍巖而言，采用超前預(yù)注漿的方法進行施工存在一定的難度。在具體施工過程中，預(yù)防漿液大量流失、控制注漿液是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是確保加固圈安全、穩(wěn)定、可靠的有效途徑。注漿參數(shù)的合理確定。在工程沒有特殊要求的前提下，小導(dǎo)管施工的水泥漿液水灰比可以確定為0.8-1.0左右，水玻璃的濃度為30-35左右，兩者混合后的體積比為1:0.3-1:0.8，注漿壓力最小不得低于0.5MPa，最大不得超過2.0MPa。注漿準備。在正式注漿前，應(yīng)當先對注漿管路進行認真檢查，借此來確保管路通暢、機械性能良好。當各項準備工作全部完畢之后，應(yīng)進行現(xiàn)場注漿試驗，從而確定最佳的注漿參數(shù)，并以此為依據(jù)進行施工。注漿要點。采用液壓雙液注漿

8、泵將預(yù)先配制好的漿液注入到小導(dǎo)管當中，注漿可以采取兩次間歇的方式進行。第一次注漿時，應(yīng)當適當減少水灰比，并增加水玻璃的摻入量，注漿壓力應(yīng)當控制在0.5-1.2MPa這一區(qū)間范圍內(nèi)，并在鉆孔內(nèi)有漿液流出時停止注漿，隨后間隔3-5h左右，進行二次注漿。在第二次注漿時，應(yīng)當將注漿壓力提高在1.5-2.0MPa，并在漿液注入量低于20L/10min時，停止注漿。3.3監(jiān)控量測隧道穿越斷層破碎帶的施工中，為了確保施工質(zhì)量，必須進行監(jiān)控量測，可將監(jiān)控的重點放在對拱頂下沉及周邊收斂上。對隧道開挖作業(yè)面的觀測應(yīng)當在每次開挖完成后進行，當?shù)刭|(zhì)情況變化較小時，可每天觀測1次；初期支護至少每天觀測1次；水平收斂與拱

9、頂下沉的量測可以采用相同的頻率，當拱頂?shù)南鲁亮肯鄬^大時，除了要加強對拱頂下沉的量測之外，還應(yīng)當對拱腰和基底進行量測。3.4施工注意事項為了確保施工質(zhì)量，應(yīng)當對如下事項加以注意：其一，在鉆孔前，應(yīng)當對孔位進行精確測定，并對每個測好的孔位進行編號。在鉆孔時，為防止孔斜等情況的發(fā)生，可以采用測斜儀，并對小導(dǎo)管的打入方向進行嚴格控制，同時，做好各個鉆孔的記錄。若是發(fā)現(xiàn)某個孔的誤差超過設(shè)計或是規(guī)范標準規(guī)定的限值時，必須及時進行處理，如果終孔之后，仍然超限則應(yīng)當采取注漿封孔的措施，并在其達到一定強度之后，在原位上重新鉆孔。其二，注漿時若是發(fā)現(xiàn)較大的空洞，應(yīng)當先注入一定量的水泥漿液，或是混凝土，然后再進行

10、注漿。4、公路隧道常見的質(zhì)量問題（1）隧道水害。在公路隧道所出現(xiàn)的一系列質(zhì)量問題中，隧道滲漏水所造成的危害尤為普遍。隧道水害不僅增加隧道內(nèi)濕度，降低路面抗滑性能，造成電路短路等事故，危及運營安全，而且還易引起其他病害。由于隧道滲漏水、積水，將會造成襯砌開裂或使原有裂縫發(fā)展變大，加重襯砌裂損；當?shù)叵滤星治g性時，會使襯砌混凝土遭受侵蝕，并且隨著滲漏水的不斷發(fā)展，侵蝕程度日益加重；在寒冷地區(qū)，水是影響隧道圍巖凍脹的重要因素，水害嚴重必然導(dǎo)致凍害嚴重13。（2）襯砌缺陷。襯砌缺陷主要是因為襯砌空洞、厚度、強度、密實度等原因造成的襯砌變形、襯砌移動及襯砌開裂等。作用在隧道襯砌結(jié)構(gòu)上的壓力，與隧道圍巖的

11、性質(zhì)、地應(yīng)力的大小以及施工方法等因素有關(guān)。由于受技術(shù)和資金條件的限制，一些因素在設(shè)計前是難以確定的，所以在隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計中常帶有一定的盲目性，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強度不夠或與圍巖壓力不協(xié)調(diào)，造成襯砌結(jié)構(gòu)開裂、破壞。然而，工程上出現(xiàn)的襯砌開裂更多的則是由于施工管理不當（襯砌厚度不足、混凝土強度不夠等）造成的。（3）凈空受侵或軸線偏位。因模板強度、剛度不足而出現(xiàn)跑模，或因測量誤差過大，出現(xiàn)模板定位偏差過大，都有可能導(dǎo)致隧道凈空甚至建筑限界受侵或者出現(xiàn)隧道整體軸線偏位。也有因?qū)σ呀ǔ伤淼赖囊r砌質(zhì)量缺陷進行套拱處理而出現(xiàn)限界受侵的情況。（4）通風(fēng)不暢。所有的公路隧道均需要通風(fēng)，不管是自然通風(fēng)還是人工通風(fēng)。事實上

12、，當前國內(nèi)相當數(shù)量的公路隧道尤其是中長隧道，通風(fēng)設(shè)施常常形同虛設(shè)，一般不開啟（多數(shù)是為節(jié)省運營費用），造成洞內(nèi)運營環(huán)境污濁。而且，國內(nèi)公路隧道通風(fēng)設(shè)計主要依據(jù)現(xiàn)行公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范4，其中對運營通風(fēng)之規(guī)定應(yīng)該說較為詳盡，但火災(zāi)通風(fēng)仍需進一步探討從而以規(guī)范形式予以認定。（5）照明不良。我國公路隧道設(shè)計雖然都考慮了照明，但迫于運營維護成本的壓力，許多隧道有燈具而未照明，而且這種現(xiàn)象相當普遍，甚至某些長度不短的公路隧道根本就沒有安裝照明燈具。事實上，國內(nèi)現(xiàn)行相關(guān)設(shè)計標準及國外一些國家設(shè)計標準都規(guī)定長度大于100的公路隧道應(yīng)設(shè)照明。（6）監(jiān)控不力。監(jiān)控包含有施工期間的監(jiān)控和運營期間的監(jiān)控。目前對

13、這兩方面的監(jiān)控工作都不同程度存在著一些問題。我國在多座隧道中進行了成套技術(shù)的引進，但效果并不甚理想。5、公路隧道質(zhì)量檢測評價體系的建立21建立公路隧道質(zhì)量檢測評價體系的原則（1）系統(tǒng)性。高速公路隧道交通環(huán)境評價是一個涵蓋多因素、多目標的復(fù)雜系統(tǒng)，評價指標體系應(yīng)力求全面反映各隧道的綜合情況，既能反映交通流運行狀況，又能正確反映交通流與通風(fēng)、照明等機電設(shè)施的關(guān)聯(lián)特性，以保證評價的全面性和可靠性。（2）科學(xué)性。評價指標體系一定要建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上，指標概念必須明確，并能客觀、真實、合理地反映隧道運行環(huán)境的內(nèi)涵。（3）實用性。評價指標體系應(yīng)當層次清晰、指標精煉、方法簡捷，使之具有實際應(yīng)用和推廣價值。同

14、時，選取的評價指標要有可操作性，指標含義明確易于被理解，指標量化所需資料收集方便，能夠用現(xiàn)有方法和模型求解。（4）獨立性。高速公路隧道運行環(huán)境評價的指標與指標之間應(yīng)是相互補充、相互協(xié)調(diào)的，充分考慮指標之間的相關(guān)性，避免指標之間的重復(fù)與沖突，實現(xiàn)指標體系的最優(yōu)化。22施工質(zhì)量評價指標的依據(jù)目前，我國在對工程質(zhì)量評價中，沒有統(tǒng)一的評價標準，沒有形成一致的評價指標體系，已有的規(guī)范只是通過隧道影響因素分析，在初選的隧道交通工程運行指標中，先通過德爾菲法確定重要指標，剔除一些對評價結(jié)果無關(guān)緊要的指標，再通過指標之間的關(guān)聯(lián)性進行篩選，篩選出主要影響因素，使之條理化形成一套指標體系。針對當前公路隧道建設(shè)質(zhì)量保證體系的缺乏，以及解決此問題的迫切性，綜合我國公路隧道已有建設(shè)經(jīng)驗及相關(guān)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國國情，通過對公路隧道建筑材料、施工過程及竣工驗收各階段檢測內(nèi)容、檢測方法、質(zhì)量指標的研究，力圖建立公路隧道建設(shè)質(zhì)量保證體系的基本框