公路隧道工程質(zhì)量控制

1、公路隧道工程質(zhì)量控制導(dǎo)語(yǔ)：公路隧道的主體建筑物一般由洞身、襯砌和洞門組成， 在洞口容易坍塌的地段，還加建明洞。隧道的附屬構(gòu)筑物有防水和 排水設(shè)施、通風(fēng)和照明設(shè)施、交通信號(hào)設(shè)施以及應(yīng)急設(shè)施等。公路 隧道設(shè)計(jì)通常先進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行隧道的平面和縱斷面、凈 空、襯砌等具體設(shè)計(jì)。近十多年來(lái)，隨著四川省高速公路和地方高等級(jí)公路的建立， 隧道工程進(jìn)入高速開(kāi)展的時(shí)期。二郎山隧道、華鎣山隧道是在復(fù)雜 地質(zhì)環(huán)境條件下建成的兩座長(zhǎng)大隧道，鷓鴣山隧道是目前在建的一 座高海拔高地應(yīng)力長(zhǎng)大公路隧道，這些公路隧道的建立為四川公路 隧道建立積累了經(jīng)驗(yàn)。目前，在建的西（昌）攀（枝花）高速公路，在 路線長(zhǎng)度163Km范圍內(nèi)

2、有隧道20座，其中長(zhǎng)度2000m以上的3座， 1000m以上的有9座;都（江堰）汶（川）高等級(jí)公路，在路線長(zhǎng)度 82.5Km的路線上有隧道12座，總長(zhǎng)度14817m，其中長(zhǎng)、特長(zhǎng)隧道 5座。在公路隧道建立過(guò)程中曾經(jīng)出現(xiàn)一些問(wèn)題，如高速公路的一 些短隧道以及地方公路隧道不同程度存在一些病害或質(zhì)量問(wèn)題，以 及特長(zhǎng)隧道引道工程出現(xiàn)一些地質(zhì)病害等。本文根據(jù)四川省公路隧 道建立的實(shí)踐并結(jié)合國(guó)內(nèi)其它公路隧道建立的現(xiàn)狀，提出了公路隧 道建立應(yīng)重視的幾個(gè)問(wèn)題，希望在今后公路隧道建立中引起重視。隧道工程幾乎處處依附于所處的地質(zhì)環(huán)境和圍巖工程地質(zhì)特性， 前期工程地質(zhì)勘察對(duì)地質(zhì)條件的認(rèn)識(shí)的深度，對(duì)隧道的合理設(shè)計(jì)、

3、順利施工和防止地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生有著重要的影響。在前期勘察階段 對(duì)地質(zhì)認(rèn)識(shí)缺乏或地質(zhì)勘察深度缺乏往往造成大量工程變更，有的 會(huì)導(dǎo)致隧道地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。例如，位于達(dá)州市境內(nèi)的鐵山公路隧 道（全長(zhǎng)2099m），在前期地質(zhì)勘察中，對(duì)煤礦采空區(qū)的分布狀況認(rèn) 識(shí)有誤，認(rèn)為采空區(qū)位于隧道頂上方40m以上，據(jù)此，隧道設(shè)計(jì)及 施工過(guò)程未采取相應(yīng)的措施，隧道完工后出現(xiàn)襯砌開(kāi)裂。經(jīng)過(guò)進(jìn)一 步的工程地質(zhì)勘探，發(fā)現(xiàn)隧道底部的多層煤已根本采空或局部采空， 采空區(qū)的巖體變形導(dǎo)致隧道襯砌開(kāi)裂。該隧道在剛試通車不久，不 得不進(jìn)行封閉，繼后采取注漿和壓漿充填采空區(qū)架空結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)圍 巖強(qiáng)度，再輔以隧道襯砌補(bǔ)強(qiáng)等措施進(jìn)行了處置。廣（安

4、）鄰（水）高速公路馮家埡口隧道是對(duì)隧道軸線未進(jìn)行勘察 而出現(xiàn)隧道地質(zhì)病害隱患的例子。該隧道為全長(zhǎng)191m的短隧道，原 設(shè)計(jì)為間距40m的別離式隧道，后進(jìn)行路線優(yōu)化設(shè)計(jì)，將其改為雙 連拱隧道，并將隧道軸線選在一埡口部位。隧道軸線改變后未對(duì)隧 道的新軸線進(jìn)行進(jìn)一步地質(zhì)勘察，僅利用旁側(cè)鉆孔資料比照推測(cè)地 質(zhì)狀況。該隧道在施工過(guò)程出現(xiàn)嚴(yán)重的坍方直到地面，后經(jīng)過(guò)詳細(xì) 的補(bǔ)充地質(zhì)勘察，發(fā)現(xiàn)隧道通過(guò)部位為裂隙極發(fā)育的巖溶坍陷帶， 并且在隧道中墻下部還存在溶洞。對(duì)此，不得不采取底部注漿加固， 以及隧道頂部、地面注漿的方式進(jìn)行處治。隧道工程的重大工程地質(zhì)問(wèn)題主要有高地應(yīng)力巖爆、圍巖大變 形、巖溶涌突水、有害氣體

5、等。我省公路隧道建立中均不同程度遇 到上述問(wèn)題，對(duì)于重大地質(zhì)問(wèn)題處理有成功的經(jīng)驗(yàn)也有值得總結(jié)教 訓(xùn)。川藏公路二郎山隧道的前期地質(zhì)勘察階段，對(duì)隧道軸線進(jìn)行了 地質(zhì)調(diào)查、測(cè)繪、深孔鉆探、水壓致裂地應(yīng)力測(cè)試等地質(zhì)工作，查 清了該隧道的重大工程地質(zhì)問(wèn)題，為隧道特殊地段防止地質(zhì)災(zāi)害設(shè) 計(jì)提供了依據(jù)；國(guó)道317線鷓鴣山隧道在勘察階段對(duì)隧道軟巖段的大 變形問(wèn)題采取了積極預(yù)防措施，使隧道施工得以較為正常的進(jìn)行。值得總結(jié)教訓(xùn)也是深刻的，例如二郎山隧道引道的地質(zhì)工作重 視不夠，引道沿線幾乎未進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察工作，有些重大工程 地質(zhì)問(wèn)題未能及早發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致引道工程質(zhì)病害不斷。隧道東、西洞 口溝谷爆發(fā)泥石流，西引道出

6、現(xiàn)了諸如榛子林、別托等多處大滑坡， 工程后期不得不投入大量的力量和費(fèi)用進(jìn)行整治。華鎣山隧道建立 中對(duì)巖溶涌突水問(wèn)題認(rèn)識(shí)缺乏，特別是對(duì)巖溶涌突水的水量、危害 程度、以及對(duì)隧道的長(zhǎng)期影響缺乏，以致在施工過(guò)程也未對(duì)巖溶水 問(wèn)題進(jìn)行專題研究，導(dǎo)致對(duì)突然發(fā)生的大量涌突水應(yīng)對(duì)不及，巖溶 水對(duì)隧道防排水體系的影響也造成隧道營(yíng)運(yùn)期間的出現(xiàn)的日益增加 的滲漏水問(wèn)題。橋、隧銜接處往往是橋梁地質(zhì)勘察、隧道地質(zhì)勘察的薄弱段， 都（江堰）汶（川）路廟子坪大橋與董家山隧道的結(jié)合部位新發(fā)現(xiàn)的較 大型滑坡就是一個(gè)深刻的教訓(xùn)。大橋先行選址、施工，導(dǎo)致隧道的 出口不得不在滑坡部位通過(guò)，隧道開(kāi)工幾個(gè)月仍然進(jìn)行滑坡處治， 使得增加工

7、程建立投資和工期的延誤。因此，在隧道、橋梁的結(jié)合 部位必須橋隧聯(lián)合進(jìn)行選址論證。隧道建立產(chǎn)生的一系列工程環(huán)境效應(yīng)和問(wèn)題在我國(guó)鐵路、公路 隧道建立史上屢見(jiàn)不鮮。例如，我國(guó)已建成運(yùn)營(yíng)的大瑤山雙線鐵路 隧道曾因隧道涌水（Qmax=50000m3/d）在地表斑古坳地區(qū)誘導(dǎo)出200 多個(gè)塌洞和陷坑，泉水?dāng)嗔鳎r(nóng)作物枯萎和減產(chǎn)，造成了嚴(yán)重的工 程環(huán)境問(wèn)題;我省廣（安）臨（水）高速公路華鎣山隧道工程穿越巖溶水 發(fā)育的石灰?guī)r地層，一方面由于建立過(guò)程中大量涌（排）地下水引起 地表水源枯竭等嚴(yán)重的環(huán)境效應(yīng)，另一方面由于隧址區(qū)巖溶地下水 的高度不確定性和含水介質(zhì)的非均質(zhì)各向異性導(dǎo)致局部隧道防排水 系統(tǒng)的失效，產(chǎn)生了

8、嚴(yán)重的隧道滲漏水問(wèn)題，以致開(kāi)始危及隧道中 的行車平安，在隧道竣工運(yùn)營(yíng)后幾年就不得不采取大規(guī)模滲漏水整 治措施進(jìn)行補(bǔ)救。研究隧道工程的環(huán)境效應(yīng)和相應(yīng)的控制對(duì)策，已 引起當(dāng)前國(guó)內(nèi)外隧道工程界的高度關(guān)注。然而，迄今為止，隧道工 程建立過(guò)程中及建成運(yùn)營(yíng)后出現(xiàn)的工程環(huán)境負(fù)效應(yīng)等問(wèn)題仍很嚴(yán)重， 主要表現(xiàn)在：（1）地下水資源大量流失，天然供水水源枯竭;劣質(zhì)地 層水入侵，水污染加劇;水文循環(huán)平衡破壞，巖土失穩(wěn)，誘發(fā)諸如地 面沉陷、巖溶塌陷、土壤流失等工程環(huán)境問(wèn)題;（2）局部水壓力增大， 襯砌破壞，滲漏水加劇，危及行車平安等。在巖溶發(fā)育地區(qū)修建的 公路隧道也存在類似的問(wèn)題，例如重慶南山隧道地下水排放引發(fā)的 環(huán)境

9、問(wèn)題與當(dāng)?shù)氐姆杉m紛;成渝高速公路縉云山隧道、廣（安）臨 （水）高速公路華鎣山隧道等地下水排放引起的環(huán)境問(wèn)題和隧道嚴(yán)重 的滲漏水問(wèn)題。強(qiáng)調(diào)重視隧道的前期地質(zhì)工作，是要在選線階段查清對(duì)工程產(chǎn) 生影響的主要工程地質(zhì)問(wèn)題，以便選擇一個(gè)最正確的隧道路線位置， 防止出現(xiàn)大的地質(zhì)病害。但隧道工程的地質(zhì)狀況，不可能在前期工 作中全部查清，因此隧道設(shè)計(jì)稱為預(yù)設(shè)計(jì)。在施工過(guò)程要根據(jù)開(kāi)挖 的地質(zhì)情況和量測(cè)數(shù)據(jù)，不斷地修改設(shè)計(jì)，選用較為合理的施工方 法合理的支護(hù)形式，這也稱為信息化施工。但有的設(shè)計(jì)人員為了維 護(hù)原設(shè)計(jì)的“正確性”，不愿面對(duì)變化了的地質(zhì)情況修改設(shè)計(jì)，這 其中有幾方面的原因：一是設(shè)計(jì)人員傳統(tǒng)的觀念和維護(hù)

10、自身利益的 思想使得這一理念的實(shí)施變得困難，設(shè)計(jì)方不愿修改設(shè)計(jì)，認(rèn)為 設(shè)計(jì)一貫正確，施工方擔(dān)憂圍巖失穩(wěn)要求變更;二是技術(shù)管理部門還 沒(méi)有認(rèn)識(shí)到隧道設(shè)計(jì)施工是動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工，管理者的一些 管理方法不適應(yīng)這一理念的實(shí)現(xiàn);因此，在隧道施工過(guò)程中出現(xiàn)地質(zhì) 情況與原設(shè)計(jì)明顯不符時(shí)，在業(yè)主的及時(shí)協(xié)調(diào)下，設(shè)計(jì)單位施工過(guò) 程的及時(shí)的效勞與及時(shí)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，業(yè)主及時(shí)組織的專家咨詢論證、 監(jiān)理對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的認(rèn)定，從而實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工。一些公路的中、短隧道建立，一些施工單位投入的技術(shù)和設(shè)備 缺乏，出現(xiàn)開(kāi)挖效果差、二次襯砌砼采用人工澆注、襯砌背后回填 未按標(biāo)準(zhǔn)要求施作，二次襯砌拱部厚度缺乏和襯砌背后大量空

11、洞， 有的襯砌砼強(qiáng)度缺乏等問(wèn)題，留下了質(zhì)量隱患。因此，隧道建立不 管隧道長(zhǎng)短，均應(yīng)選擇有實(shí)力的承包人保證施工技術(shù)力量和設(shè)備的 投入，是確保工程質(zhì)量的重要前提。隧道施工沒(méi)有量測(cè)信息反應(yīng)，常導(dǎo)致圍巖松馳，塑性區(qū)擴(kuò)展， 給襯砌帶來(lái)病害。洞室在掘進(jìn)過(guò)程中，由于受到開(kāi)挖面的約束，使 開(kāi)挖面附近的圍巖不能立即釋放其全部變形位移。如果這種位移全 部釋放再支護(hù)，圍巖就會(huì)產(chǎn)一定的塑性變形。所以隧道施工中，圍 巖的監(jiān)控量測(cè)工作是一項(xiàng)很重要的內(nèi)容。采用噴錨支護(hù)是把圍巖和支護(hù)作為一個(gè)體系，圍巖是承載的主 體，支護(hù)是加固和穩(wěn)定圍巖的手段。由于錨噴支護(hù)具有及時(shí)、粘貼、 柔性、密封的特點(diǎn)，這也是構(gòu)成錨噴支護(hù)的作用原理的根本

12、要素， 使圍巖內(nèi)二向應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)槿驊?yīng)力狀態(tài)。因此，必須重視初期支 護(hù)，錨桿的方位、噴射混凝土厚度應(yīng)得到保證。發(fā)揮圍巖和支護(hù)系統(tǒng)的共同作用，只有與圍巖同支護(hù)系統(tǒng)緊密 貼合時(shí)才有可能。因此，控制光面爆破的效果，噴射砼后使其外表 平整。防水板必須有一定的延展性，二次襯砌背后必須回填密實(shí)， 從而使初期支護(hù)與二次襯砌之間充分密貼，不留貯水空間，防止地 下水的積聚并導(dǎo)致襯砌的滲水。由于隧道工程是在復(fù)雜地質(zhì)條件和施工環(huán)境相對(duì)惡劣的條件下 進(jìn)行，隧道襯砌厚度缺乏、襯砌與圍巖不密實(shí)，出現(xiàn)空洞、襯砌滲 水等問(wèn)題是隧道工程的主要質(zhì)量問(wèn)題。地質(zhì)雷達(dá)是一種通過(guò)電磁波 探測(cè)特體介質(zhì)特性的一種物探檢測(cè)方法，不同物質(zhì)有著不同的電磁 反射特性。地質(zhì)雷達(dá)在探測(cè)襯砌厚度、襯砌層背后存在空洞或回填 不密實(shí)以及襯砌存在裂縫等方面有著顯著的優(yōu)勢(shì)。進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)探 測(cè)、襯砌強(qiáng)度檢測(cè)，對(duì)襯砌厚度缺乏、拱部襯砌背后存在空洞或不 密實(shí)或強(qiáng)度缺乏的隧道段進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控和及時(shí)處治，這對(duì)控制工程 質(zhì)量發(fā)揮了重要的作用。面對(duì)四川省公路隧道工程建立的高速開(kāi)展的形勢(shì)，隧道工程質(zhì) 量控制是隧道建立的核心