高速公路隧道工程的質量監(jiān)控（WORD檔）P8

1、xx高速公路隧道工程的質量監(jiān)控摘要 本文系統(tǒng)介紹了xx高速公路隧道工程質量監(jiān)控的經驗，重點提出了復雜地質條件下確保隧道工程初期支護和二次襯砌質量的措施。關鍵詞公路隧道；工程監(jiān)理；質量控制1、工程概況九江景德鎮(zhèn)高速公路，是亞洲開發(fā)銀行貸款的“九五”期間國家和江西省重點工程，公路全長133.64km。其中有平行雙洞單向隧道三座（雁列山1#、2#隧道和雞沖嶺隧道），單洞凈寬10.25m，凈高7.425m，最大開挖斷面104.85m2，三座隧道單洞總長3771.2延米。2、針對復雜地質條件 突出抓好初期支護xx公路隧道屬低山沖溝型地貌，山體組合受大地構造影響，呈雁列狀排列，地形起伏，山坡陡峭，隧道多在

2、淺埋、偏壓條件下，旁依沖溝進出。各隧道洞口段，都有10多米不等的第四系殘坡積亞粘土和碎石土，結構松散，迂水分散，無自承能力，這是地質條件帶來的一大施工困難。洞身巖層極度破碎，是影響更大的難題。除雞沖嶺隧道微風化板巖比較完整外，雁列山隧道可說是個“爛洞子”。圍巖主要為泥盆系五通組和志留系紗帽組，前者為中薄層狀石英砂巖與薄層狀頁巖、泥質粉砂巖互層；后者為泥質粉砂巖夾頁巖或砂巖。由于地處贛江斷裂帶中，經歷了長期的構造變動，多期次構造相互影響疊加，密布的節(jié)理裂隙與層理面交錯，致使圍巖多呈碎裂狀結構。鉆探勘察提供的RQD測定值一般為20-24，相對完整一點的石類砂巖RQD值也只有30左右。交通部規(guī)范圍巖

3、分類、類圍巖的RQD值分別為25-50、50-70。也就是說以圍巖RQD值判別，雁列山隧道的圍巖多屬類。這在實際工作中得到充分印證，隧道鉆爆出來的石碴塊度極少超過0.3m。地下工程施工巖體完整度是比其它任何指標都更為重要的一項，RQD值越低，圍巖穩(wěn)定性越差，受外力撓動極易失穩(wěn)坍塌。在復雜地質條件下，隧道監(jiān)理工作無論是質量監(jiān)控，還是成本、工期控制，關鍵都聚焦于支護穩(wěn)定和塌方預防這個重點上。1）因地制宜確定掘進與支護型式針對隧道埋深淺、偏壓明顯與復雜的圍巖狀況，施工準備階段即排除了全斷面掘進方法。根據“新奧法”原理，確定以正臺階法施工，上下臺階按長臺階間距分期推進。通過短期摸索，完善了不同圍巖的掘

4、進與支護方法，在全線推廣。類圍巖：上臺階采用上弧導坑環(huán)形開挖，預留核心土，下臺階左右側錯開推進（圖1臺階分部法）。上臺階掘進之前，先在拱部施打40mm，長3.5m的小導管，加注水泥水玻璃漿液作預支護，形成龜殼形保護層。在超前支護達到預期強度后，拱部采取環(huán)形開挖，預留核心土支擋，每個循環(huán)進尺，嚴格按一榀鋼拱架0.8m的間距控制，對洞口淺埋、偏壓地段，局部加密鋼拱架支護，循環(huán)進尺縮小為0.5m。這樣“預注漿、短循環(huán)、早封閉、強支護”的綜合措施，適應xx公路隧道各類復雜的地質條件。雁列山1號隧道左線西洞口，在偏壓、淋水的殘坡積土層中進洞，原本設計用側壁導坑法掘進，因擔心工序過多，圍巖多次擾動，更不利

5、于圍巖穩(wěn)定，遲遲未能進洞。后確定改用正臺階環(huán)形開挖，并強化掌子面雙液注漿固化堵水措施，取得了很好的效果。類圍巖：采用上、下臺階分期掘進與支護（圖1臺階法），掘進前上臺階拱部施打超前錨桿，開挖循環(huán)按設計控制在1.0-1.2m之間，初期支護設計只有三分之一的部位加了鋼拱架，考慮圍巖十分破碎，幾乎全部類圍巖都用上了鋼拱架。類圍巖：只在雞沖嶺隧道見到，雖圍巖穩(wěn)定性較好，仍未實施全斷面掘進，以備一旦發(fā)生地質突變，便于采取應變對策。不同圍巖的掘進與支護設計參數詳見表1。2）及時掌握地質變化信息，準確修正支護要求隧道的勘察設計很難把全面的地質情況都弄清楚，所以監(jiān)理部門特別關注施工過程中地質情況的變化。雁列山

6、1、2號隧道施工圖設計所提供的資料，、類圍巖占總工程量的比例，分別為 表1實際在施工過程中經四方現(xiàn)場確認的圍巖類別，、類分別為37.85%和62.15%，類圍巖基本不存在，變化幅度非常大。正因為對圍巖類別和支護要求進行了及時和準確地修正，使整個隧道的初期支護基本符合了復雜多變的地質情況。為避免圍巖突變來不及隨即辦理變更可能帶來的問題，特授權駐地監(jiān)理工程師，有權酌情應急調整超前錨桿數量與初期支護參數，提高了應變能力。同時，監(jiān)理部門還強調承包人按規(guī)范設立監(jiān)控量測點，系統(tǒng)觀測圍巖位移變化動態(tài)，并將監(jiān)控量測資料列為計量支付的必備文件。3）抓好進洞、出洞的前期準備工作隧道施工進洞、出洞是工況最復雜的地段

7、，也是質量、安全隱患最多的地方。監(jiān)理部門本著“爭時間不盲目進洞，掄工期準備工作不草率”的原則，不輕易批準開工申報。首要的是抓好洞口仰坡與邊坡的截排水工作和坡面防護工作，避免水流沖刷、滲漏，導致坡面失穩(wěn)，危及洞口安全。洞口位置的選定對施工順利與否關系重大。鑒于雁列山隧道的線路走向受湖口大橋橋址的控制，洞口位置調整主要是在洞口樁號上作選擇。為維護原山體的穩(wěn)定，多處洞口采取了早進洞或加接套拱引進的措施，避免山體坡面清方大開挖。正反兩方面的實踐都證明，在復雜地質條件下“早進晚出”的措施是必要的。對大的斷層破碎帶作地表預注漿加固處理。雁列山1號隧道西洞口正處于F1斷層破碎帶上，對隧道縱向長度影響達17米

8、，為固化破碎帶，進洞前施行了地表鉆孔注漿處理。在左右線隧道橫向80米，縱向40米范圍內，按2×2m的間距鉆注漿孔800個，深度直達破碎帶以下5米，共壓注水泥漿液4600m3，加固面積3200m2。經注漿加固后，破碎帶穩(wěn)定性有所改善，掘進順利穿過，監(jiān)控量測二個斷面，拱頂最大下沉量分別為24mm和21mm，最大水平收斂分別為16mm和14mm，在28天內基本達到穩(wěn)定。4）從嚴控制噴錨支護質量隧道初期支護由錨桿、鋼筋網、鋼拱架、噴射混凝土等四個部分組成。它是隧道的永久性主要受力結構，而不是二襯前的臨時支護，所以質量上絕不容許有任何僥幸心理和短期行動。鑒于噴錨支護的力學原理是以支護體系與圍巖

9、共同受力為基礎的，其質量監(jiān)控不僅要保證支護體施工能滿足設計數量、強度及幾何尺寸的要求，還要嚴密關注噴錨支護的及時性、密貼性、粘結性等特性要求。為此采取了幾項關鍵措施：圍巖開挖后及時施作錨噴支護，以最大限度保護和利用圍巖強度和自承能力。對于容易吸濕潮解，松動變形的風化巖石及土層則采取分次噴砼工藝。即在錨固之前先噴4cm薄層混凝土，以盡快封閉形成保護殼，待錨固、掛網、架立鋼拱架后，再次噴砼封閉。盡管分次噴砼增加了工序，實施阻力不小，但經過努力在特殊軟弱圍巖中還是發(fā)揮了明顯效益。實踐說明，它的意義不僅在于圍巖封閉的及時性，還對支護體與圍巖的密貼性、粘結性都有很大好處，值得認真堅持。以噴射混凝土取代干

10、碼片石作超挖回填，確保初期支護與圍巖密貼固結形成一體。曾一度在超挖地段大量發(fā)生依托鋼拱架和鋼筋網，干碼石塊，再在外表面噴射混凝土的錯誤作業(yè)方法，以致初期支護背里空虛。為了徹底杜絕這一現(xiàn)象，經四方工地會議商定，監(jiān)理單位行文明確規(guī)定，超挖部分一律采用噴射混凝土回填密實。在允許范圍內的超挖部分由此而增加的費用由業(yè)主補償，超出部分則由承包人承擔。這一規(guī)定的出臺和相應嚴明的處罰條款，扭轉了超挖干碼片石有禁不止的現(xiàn)象，還促進了承包人優(yōu)化鉆爆參數，在減少超欠挖方面多做過細工作。提高錨桿安裝質量。隧道初支系統(tǒng)錨桿設計采用全長砂漿粘結型非預應力錨桿。由于拱部上仰錨桿孔注漿困難，改用早強快硬水泥卷錨固，這一安裝方

11、法經抗拔試驗，抗拔力能達到50KN以上，符合設計要求?？紤]到充分發(fā)揮圍巖錨固的懸吊、嵌固、連鎖功能，還加強了錨孔施打角度，環(huán)向間距，錨頭固結的檢查。合理控制鋼拱架安裝的縱向間距。鋼拱架架設的縱向間距對掘進循環(huán)進尺和材料費用有直接影響，曾成為現(xiàn)場爭議較多的問題。設計圖規(guī)定類圍巖鋼拱架間距是0.8m，類圍巖間距是1m，同時設計圖明確類圍巖鋼拱架使用數量按三分之一計列，也就是明確三分之二的地段不設鋼拱架，只用“噴錨網”來支護。施工中承包人曾采取拉大鋼拱架縱向間距的辦法來控制用量，有時每榀鋼拱架間距拉大到2m，并蔓延到類圍巖也有拉大間距的問題發(fā)生。監(jiān)理部門認真加以制止，通過專題討論并經實地量測數據對比

12、后確認，雁列山隧道地質復雜多變，很難具體劃分那些段落可以不設鋼拱架，且鋼拱架安裝后可立即承受圍巖的松動荷載，是穩(wěn)定期短暫的軟弱圍巖不可替代的支護手段，遂決定類圍巖全部架設鋼拱架，在破碎或有軟弱結構面的圍巖，架設間距嚴格按1m掌握，對完整度較好的類圍巖，類比國內外有關工程資料，適當加大架設密度，但最大間距不允許超過1.5m。對前期架設鋼拱架不規(guī)范的地段，檢查后及時進行補強處理。5）重點監(jiān)控下臺階開挖與支護雁列山隧道三次塌方事故，就有兩次是發(fā)生在下臺階的開挖與支護過程中，教訓十分深刻。各個斷面的監(jiān)控量測資料顯示，下臺階開挖時，原上臺階開挖后圍巖位移已趨于穩(wěn)定的狀況下，因鉆爆擾動和拱腳虛脫而產生圍巖

13、應力重新分布，其變形量和位移速率瞬間陡增。這種趨勢的發(fā)展如不能及時為支護結構所控制，則會因位移變形而形成圍巖松動區(qū)。喪失自承能力的松動區(qū)巖體的重力、巖體膨脹壓力、地下承壓水等多種壓力，一旦大于初期支護的支承能力，必然產生嚴重后果。因此監(jiān)理部門將下臺階開挖與支護，作為監(jiān)控的特別重點加大工作力度。除強調全面執(zhí)行規(guī)范外，還對一些關鍵性措施，作出明確的量化規(guī)定：首先是下臺階開挖前對支護體系采取穩(wěn)定措施。措施包括：普遍施打鋼拱架鎖腳錨桿，對于地質情況復雜，上臺階開挖時出現(xiàn)過坍塌現(xiàn)象的地段，鋼拱架加設縱向連接托梁，使多榀拱架均衡受力。下臺階采取左右側邊墻錯開開挖，間距應大于5m，禁止兩側邊墻對開施工。如采

14、用中槽開挖，需保證邊邦巖體預留寬度不少于1m，巖質破碎時不少于1.5m。下臺階開挖同樣抓好控制爆破，防止超挖和對圍巖和拱腳過大擾動。邊墻開挖循環(huán)長度嚴格限制為一榀鋼拱架的距離，絕對禁止超長開挖和幾榀鋼拱架同時接腿。鋼拱架接腿要求對正連緊，不留空隙，拱腳基礎務必穩(wěn)固牢靠，如果落底在松軟地層中均采用混凝土拱腳基礎。接腿完成后及時掛網噴砼，盡快完成下臺階初期支護。這些措施的落實也緊跟著相應的管理辦法，包括加強旁站、巡視和定期安全質量檢查。一經發(fā)現(xiàn)違規(guī)，果斷及時處理，直至停工整頓。嚴明的要求、嚴格的管理取得了預期效果。3、兼顧內在質量與外觀美 過細抓好二次襯砌隧道混凝土二次襯砌，是隧道防水工程最重要的

15、防線，是交付運營的長久安全保障，也是隧道外觀美的直接體現(xiàn)。因此監(jiān)理單位會同建設各方，堅持內在質量與外表美觀并重的要求，做了大量過細的工作。1）在二襯前全面檢查并及時處理初期支護的質量缺陷規(guī)定初期支護未經系統(tǒng)鉆孔檢查，不準進入二襯作業(yè)，堅持把前期可能存在的缺陷，及時處理在二襯之前，保護二襯結構完整、完好。雁列山隧道通過鉆孔412個，檢出有不密實現(xiàn)象73處，最大空穴0.69m，小到1cm的空隙也能判斷清楚。空隙證實后共壓注水泥漿液788.30m3，把支護缺陷消除在“二襯”之前。如果這項工作留待后期驗收檢查處理，不僅會破損二襯，壓注水泥漿液還會沿防水層擴散，以致塞阻排水通道，引發(fā)新的滲漏。復查還發(fā)現(xiàn)

16、了噴射混凝土表面不平整的問題，經對凹凸處的矢高與弦長之比超過1：6的地段系統(tǒng)補噴找平，使排水層鋪裝基面比較平順，預防防水層在澆筑混凝土時，被擠壓、張拉而破損。2）根據信息反饋修正二襯結構參數主要是對穿過斷層破碎帶的洞身、偏壓顯著的地段、曾發(fā)生過塌方的部位及其兩端延伸的一定范圍內，增大二襯強度。因模襯混凝土的厚度原已按不同圍巖類別作了確定，增大二襯強度主要是通過配筋來實現(xiàn)，一般采用鋼格柵形式安置，以利鋼筋穩(wěn)定定位，同時還有利于在狹窄空間對澆筑混凝土進行充分振搗。3）做好邊墻地基承載力的觀測與軟基加固工作重點是洞口、明洞及斷層破碎帶部位，對于地基承載力不足的認真進行加固。雁列山I號隧道中部明洞長達

17、30多米，恰好橫穿V型溝谷，地基土質松散。雖然基巖埋深達5-6m，經采取穩(wěn)妥的護壁措施，堅持把明洞基礎座落到新鮮基巖上，保證了洞身結構堅實穩(wěn)定。4）重視拱頂封頂工作在二襯澆筑混凝土時，由于混凝土泌水干縮，在初期支護與二次襯砌之間的拱部會出現(xiàn)大小不一的空隙，這種空隙是難以避免的。外國隧道專家建議，在二襯模板內垂直拱頂預埋注漿管，作注漿充填通道。經研究認為模板內垂直預埋注漿管很難定位，后改為穿過擋頭板，在拱頂防水層內縱向貼置PVC管（圖2），在二襯砼終凝后，實施補充注漿。實踐證明，PVC管重量輕，拱頂貼置定位可靠，出漿孔很多，不易被堵塞，可以在縱向全長范圍內均勻回填飽滿。據雁列山2隧左線統(tǒng)計，每環(huán)

18、混凝土模注后，分兩次壓漿充填，注漿量近1m3。5）完善防排水系統(tǒng)設計，以取得更好的防滲漏效果xx公路隧道設計了“防、截、堵、排”相結合，以排為主的較為完整的防排水系統(tǒng)。在二襯之前，結合實際情況，反復研究，又進行了局部修改完善。原設計環(huán)向及縱向透水管設置在初襯與圍巖之間?，F(xiàn)場分析認為，由于透水管與圍巖直接接觸，泥砂極易堵塞透水孔，初支噴射混凝土也會將透水管包裹，起不到透水作用，而反濾層的施工將破壞已施工好的初期支護噴射砼層。遂將環(huán)向與縱向透水管移至初期支護與二次襯砌之間，土工布之下，取代碎石反濾層。環(huán)向、縱向濾水管和橫向鑄鐵泄水管均采用PVC三通管連接（圖3），形成完整、通暢的排水系統(tǒng)。工作縫增

19、設膨脹橡膠止水帶。二襯每環(huán)模注混凝土6-12延米，每環(huán)模注混凝土之間的工作縫原設計沒有作防滲特殊處理，是整個防排水體系的薄弱環(huán)節(jié)。工作縫不論采取打毛或企口接縫措施，因接縫處產生的應力及位移，都可能出現(xiàn)密封破壞的問題，一旦出現(xiàn)二次襯砌滲漏，處理會相當困難。經研究決定選用HPZ-A1型膨脹橡膠止水帶，為二襯模注混凝土防滲漏增設了最重要的防線，雁列山隧道共用去橡膠止水帶1.03萬m。這些措施使洞身防滲漏效果十分理想，二次襯砌部位做到了滴水不漏。6）加強混凝土澆筑的質量把關隧道為保證混凝土澆筑質量，采用了液壓模注臺車和整體移動式模架，液壓砼泵管道輸送混凝土。由于二襯之前均完成了仰拱或混凝土鋪底，基底平

20、整，臺車軌道基礎穩(wěn)固。這些為隧道二襯的幾何尺寸控制、錯臺現(xiàn)象的預防和提高墻面平整度創(chuàng)造了有利條件。同時監(jiān)理部門通過嚴格的混凝土澆筑前的隱蔽工程檢驗，澆筑過程中的旁站，保證了混凝土澆筑質量。4、堅持不留隱患 抓好質量事故與工程缺陷的處理xx公路隧道施工總體上進展比較順利，質量監(jiān)控比較嚴密，然而由于內因與外因意外的疊加，在施工中也出現(xiàn)了事故和缺陷。對此監(jiān)理部門本著實事求是的精神，積極主動地會同建設各方，調查現(xiàn)場，分析原因，研究對策，堅持工程質量不留隱患的原則，認真治好治了。1）隧道塌方事故的處理雁列山隧道發(fā)生大小塌方32起，其中塌方量在1000m3以上，造成洞身堵塞，塌穴通天的大塌方有3次。這3次

21、都發(fā)生在雁列山隧道的斷層破碎帶或軟弱結構面處，由于圍巖自承能力差，穩(wěn)定期極短，加之支護不及時或強度不夠等因素，導致圍巖失穩(wěn)。上述三起塌方事故的位置、性狀有所不同，采取了基本相同的“三先三后”處理方法。即：先洞外處理，防地表水順塌穴滲入，后作洞內施工處理；先對塌體兩端進行加固，鎖定塌方范圍，在安全有保障的前提下，后進行坍塌體開挖；塌體開挖之前先進行超前預支護和散體壓漿固結，后作坍塌體挖掘，并嚴格控制縮短循環(huán)進尺，強化初期支護，確保施工安全。塌方后期處理，是在初期支護與二次襯砌完成并達到設計強度之后，對塌穴進行注漿回填，穩(wěn)定四周圍巖、地表陷坑，同時進行回填并開溝排水，確保長治久安。2）初期支護變形

22、侵入二襯空間的處理雁列山1號隧道左線K20+446.6-468.8，臨近明洞。由于地質松散，地下水淋濾，出現(xiàn)初期支護拱頂變位超量下沉，長達22m侵入二襯空間。經研究決定全面返工，恢復設計斷面尺寸。處理之前，先將二次襯砌做到未變形侵入二襯的兩側鄰近部位，作為掉頂處理的安全保障。然后逐段進行導管超前支護，加注水泥、水玻璃漿液，待松散圍巖固結形成“龜殼”保護層后，逐榀拆除鋼拱架，挖除過量圍巖，重新進行初期支護。待處理長度累計達到一環(huán)模注混凝土模架長度后，及時完成二襯工作，以策安全穩(wěn)步推進。雞沖嶺右線隧道在下斷面開挖和初期支護完成后，東洞口段因洞頂回填土方在雨水作用下，沿洞身外側與板巖層面間形成三角形

23、沉降偏擠壓力，致使洞口內第7榀至13榀鋼拱架變形，噴射混凝土出現(xiàn)8cm寬的裂縫。初期支護總體向路線前進方向傾斜8cm，第1榀至22榀鋼拱架左側，從柱腳至拱頂向內收斂，嚴重侵入二襯和凈空。為保證工程符合設計要求，必須全部拆除并重新進行初期支護。承包人提出了四種處理方案，其共同點是首先挖除隧道上方圍巖與填土，對未變形的右側支護體進行錨固保護，沿隧道拱頂中線拆換并重新進行左側初期支護，其不安全因素是顯而易見的。特別是右側坡高山陡，清方之后將形成危險的臨空面。經多次研究，最后確定采取長管棚方案。具體方法是：在隧道洞口外架立鉆機，在拱頂中心向右45°開始，以環(huán)向間距0.3m ，沿洞隧道半徑6.

24、7m輪廓線布設40個水平鉆孔（圖4）。左側到拱墻部位為止，每個鉆孔深為15m，成孔后下入89mm鋼管，壓注水泥漿液，固結松散圍巖，提高管棚剛度，在長管棚保護下拆換變位的初期支護。鉆孔施工采用了先進的氣動潛孔錘技術，而沒有使用常規(guī)的沖洗液，預防了泥漿對隧道背里及防水層的污染，注漿固結松散及裂隙發(fā)育的圍巖效果也比較好。在長管棚的有效保護下，先后拆換鋼拱架17榀，洞外圍巖與回填土均未受到擾動，洞內也未出現(xiàn)拱部坍塌現(xiàn)象，處理糾偏工作安全順利完成，效果良好。3）隧道滲漏水的治理隧道拱頂和邊墻全面鋪設了防排水層，工作縫加設了止水帶，取得了滿意的效果。但個別地點曾發(fā)現(xiàn)有濕漬現(xiàn)象，尤以未設仰拱的路面比較突出。

25、產生濕漬的原因主要有三點：一是地下承壓水引排不暢，勢必從設防薄弱處滲出；二是防排水層局部破裂，成為承壓水滲出通道；三是專為引排水設置的環(huán)向、縱向透水管被水泥漿液污染、堵塞，或者相互連接的三通脫落，水路聯(lián)通不暢。洞內滲水的治理，不同部位分別采取了不同的方法：路面滲水的治理，本著引排為主的思路，保護路面不被破損，路基不受地下水侵蝕，選擇在隧道邊溝鉆孔填礫，建立反滲通道。利用水溝底高程低于路面高程0.33m，把承壓水由巖層裂隙直接引入排水溝排走。鉆孔間距根據巖層產狀選定為2m，左右邊溝孔位錯開施工，鉆孔深3-4m，使圍巖每一薄層都與鉆孔反濾通道溝通。由于承壓水壓力得到充分釋放，不僅徹底解決了路面滲水問題，同時對其它部位防滲也有積極效應。拱部滲漏以封