隧道質(zhì)量控制

隧道工程質(zhì)量控制-9-2415:50來(lái)源網(wǎng)絡(luò)【大中小】【打印】【我要糾錯(cuò)】一、概述作為高等級(jí)公路的山嶺隧道來(lái)說(shuō)，它是大型的永久性的地下建筑物。國(guó)家對(duì)此地下工程的投資大，對(duì)其工程的永久性質(zhì)量規(guī)定很高。為此在隧道的修建過(guò)程中，從開(kāi)挖到修建完畢的每道工序、每個(gè)環(huán)節(jié)的分部工程、分項(xiàng)工程的施工質(zhì)量，國(guó)家從技術(shù)政策上做出了多種強(qiáng)制規(guī)定，并制定了質(zhì)量原則，這就是國(guó)家級(jí)的多種設(shè)計(jì)、施工規(guī)范與驗(yàn)收原則。從總體上說(shuō)：隧道工程的質(zhì)量重要包括有：1、隧道開(kāi)挖工程質(zhì)量；2、隧道支護(hù)工程質(zhì)量包括多種建筑材料的質(zhì)量；3、隧道排水工程質(zhì)量包括防排水材料的質(zhì)量；4、隧道路面工程質(zhì)量；5、隧道洞口工程質(zhì)量包括明洞工程質(zhì)量，就是這五大塊質(zhì)量和總體。二、隧道工程中各分項(xiàng)工程的控制按《公路工程質(zhì)量檢查評(píng)估原則》的規(guī)定：每座隧道應(yīng)是具有獨(dú)立施工條件的單位工程。每個(gè)單位工程中又按照施工長(zhǎng)度、構(gòu)造部位、施工特點(diǎn)等劃分出了9項(xiàng)分部工程，每項(xiàng)分部工程下又按不一樣的施工措施、材料、工序等劃分出了若干個(gè)分項(xiàng)工程。總之由于隧道屬地下隱蔽工程，其建設(shè)條件又不可預(yù)見(jiàn)，可變?cè)蚨嗟奶攸c(diǎn)，影響總體工程質(zhì)量的原因環(huán)節(jié)較多，為此，應(yīng)嚴(yán)格按多種規(guī)范規(guī)定及驗(yàn)收原則的規(guī)定，層層把關(guān)，控制、驗(yàn)收，才能到達(dá)本高速路工程質(zhì)量全優(yōu)的質(zhì)量目的。下面就將隧道工程中開(kāi)挖、支護(hù)的重要性講一下。（一）隧道開(kāi)挖當(dāng)隧道圍巖類(lèi)別及其對(duì)應(yīng)的構(gòu)造形式確定后，怎樣選用相適應(yīng)的開(kāi)挖措施和支護(hù)條件是關(guān)鍵的第一步。設(shè)計(jì)文獻(xiàn)根據(jù)通過(guò)構(gòu)造計(jì)算和以往工程中所采用的支護(hù)所得成功經(jīng)驗(yàn)，給定了不一樣圍巖的開(kāi)挖措施和支護(hù)參數(shù)。根據(jù)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)提議的開(kāi)挖措施，執(zhí)行詳細(xì)施工的承包商應(yīng)認(rèn)真的研究與試驗(yàn)，應(yīng)選擇安全轉(zhuǎn)換工序，迅速的掘進(jìn)措施：一般在Ⅱ類(lèi)圍巖及如下的軟弱圍巖，一般采用多導(dǎo)坑的分部開(kāi)挖法，如側(cè)壁導(dǎo)坑法。開(kāi)挖工藝應(yīng)遵照短進(jìn)尺，早封閉，強(qiáng)支護(hù)的規(guī)定。對(duì)于Ⅱ-Ⅳ類(lèi)圍巖及如下的軟弱圍巖，一般采用兩步臺(tái)階法即長(zhǎng)臺(tái)階法：上部斷面先行，待所有完畢或大部完畢上部斷面后再開(kāi)挖下部斷面。在開(kāi)挖工藝上應(yīng)遵照控制進(jìn)尺，光面爆破，支護(hù)緊跟的規(guī)定；對(duì)Ⅳ-Ⅵ類(lèi)圍巖，一般采用全斷面開(kāi)挖法，其開(kāi)挖斷面應(yīng)一步到位，在開(kāi)挖工藝上，應(yīng)通過(guò)多次試驗(yàn)選擇合理的進(jìn)尺爆破參數(shù)，采用光面爆破法。對(duì)局部因圍巖巖層不利或?qū)永?、?jié)剪發(fā)育地段，及時(shí)采用錨網(wǎng)噴支護(hù)。對(duì)于Ⅲ類(lèi)-Ⅵ類(lèi)圍巖地段的光面爆破開(kāi)挖法，應(yīng)通過(guò)多次試驗(yàn)，才能選擇出一套。從鉆孔的布置方向、數(shù)量、深度、裝藥量，引爆次序等多種原因控制的爆破參數(shù)。對(duì)于地下工程來(lái)說(shuō)不管因內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)都證明這是在鉆爆法開(kāi)挖中對(duì)洞室圍巖擾動(dòng)最小，工程投資最省的措施。一般比較成熟的施工部門(mén)也都樂(lè)意接受這種措施。從目前本高速路各隧道的掘進(jìn)中均采用了此種措施，不過(guò)其效果有差異，有的隧道圍巖條件能到達(dá)Ⅳ-Ⅴ類(lèi)，圍巖的構(gòu)造性質(zhì)也差不多，但開(kāi)挖的內(nèi)輪廓及超欠挖的狀況大不一樣樣。有的內(nèi)挖邊旁鉆孔的方向控制不好（邊旁鉆孔是最難打的炮眼），在每循環(huán)進(jìn)尺處留出了很明顯的錯(cuò)臺(tái)，有的內(nèi)挖鉆孔布置不妥，或裝藥量不妥，也導(dǎo)致了超欠挖的現(xiàn)象，超挖多了，其回填數(shù)量多，對(duì)應(yīng)資金投入多。怎樣控制超挖，這對(duì)承包商的切身利益有關(guān)。這是承包單位不樂(lè)意看到的事。欠挖多了，必須放炮處理，這樣隧道圍巖的穩(wěn)定性是極不利的。這就像一種人做手術(shù)同樣，在同一部位開(kāi)兩次刀和開(kāi)一次刀對(duì)人體的損傷大不一樣樣是一種道理，但愿我們的開(kāi)挖中，力爭(zhēng)不出現(xiàn)費(fèi)時(shí)，費(fèi)工、對(duì)圍巖穩(wěn)定不利的欠挖現(xiàn)象。（二）隧道支護(hù)隧道支護(hù)分初期支護(hù)（初襯）和永久性模筑支護(hù)（二襯）。目前采用的支護(hù)類(lèi)型，基本采用新奧法理念。就是根據(jù)不一樣的工程地質(zhì)條件來(lái)制定圍巖類(lèi)別，對(duì)不一樣的圍巖類(lèi)別采用指導(dǎo)性的支護(hù)類(lèi)型。新奧法的重要原理：就是充足運(yùn)用地質(zhì)的自穩(wěn)條件（勁壓力拱）納入隧道支護(hù)的一部分，再根據(jù)隧道開(kāi)挖后的實(shí)際圍巖類(lèi)別以及開(kāi)挖后實(shí)際量測(cè)得到的內(nèi)凈空收斂的速度，變形量的大小的信息，調(diào)整已初擬的設(shè)計(jì)參數(shù)，至到隧道內(nèi)壁趨于穩(wěn)定。隧道各項(xiàng)支護(hù)條件，實(shí)際上是在設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)指導(dǎo)條件下的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。下面講一下，各類(lèi)支護(hù)構(gòu)造物的重要作用：1、初期支護(hù)初期支護(hù)的重要構(gòu)造物為：鋼架支撐、噴砼、鋼筋網(wǎng)、徑缶錨桿。又以隧道所處的位置不一樣樣，圍巖條件不一樣樣，為保證隧道開(kāi)挖期間的施工安全，并盡量少擾動(dòng)原有的地層平衡條件。一般在洞口淺埋，扁壓地段均設(shè)計(jì)有超前注漿長(zhǎng)管棚支護(hù)（長(zhǎng)度為20～40cm之內(nèi)），洞內(nèi)圍巖較差的地段一般也設(shè)計(jì)有長(zhǎng)度有限的超前注漿小導(dǎo)管（管長(zhǎng)度在5cm之內(nèi)，本工程各段長(zhǎng)度均5.0m），或超前錨桿。這兩種支護(hù)實(shí)際上是為保證施工安全而采用對(duì)圍巖進(jìn)行預(yù)先加固的輔助工程措施。本項(xiàng)目工程中Ⅲ類(lèi)駐如下圍巖地段均設(shè)計(jì)有以上的超前預(yù)加固地層的工程措施。（1）鋼支撐：鋼支撐的設(shè)置應(yīng)在開(kāi)挖后即時(shí)設(shè)置要緊跟開(kāi)挖。鋼架緊跟開(kāi)挖與延時(shí)設(shè)置的作用不大同樣。有時(shí)施工單位為減少開(kāi)挖與支護(hù)互相干擾，在圍巖較差的地段，這兩道工序和間距拉的很大，這對(duì)隧道構(gòu)造來(lái)說(shuō)很不利的做法。但愿正在掘進(jìn)正洞的單位應(yīng)予以重視。（2）噴砼：作為初期支護(hù)來(lái)說(shuō)，噴砼的工程措施是最重重要構(gòu)造。目前的地下工程不管?chē)鷰r條件怎樣，都應(yīng)有這種構(gòu)造。它的重要作用是：a、混凝土能對(duì)圍巖節(jié)理、裂隙起充填作用，將不持續(xù)的巖層層面膠結(jié)起來(lái)，并產(chǎn)生楔效應(yīng)而增長(zhǎng)巖塊間的摩擦系數(shù)，防止巖塊沿軟弱面滑移，促使表面巖塊穩(wěn)定。b、噴射混凝土有一定粘結(jié)力和抗剪強(qiáng)度，能與巖層粘貼并與圍巖形成統(tǒng)一承載體系，改善噴層受力條件。c、噴射混凝土能及時(shí)、分層施噴，噴層雖薄但具有較高的初期強(qiáng)度，故噴層能控制圍巖變形，雖然圍巖有較大變形，但不致產(chǎn)生坍塌，從而提高圍巖的自承作用。d、噴射混凝土能使坑道周?chē)鷩鷰r盡早封閉，防止圍巖風(fēng)化。e、另在設(shè)鋼架地段，噴砼能及時(shí)的將地層壓力傳遞鋼架上，對(duì)穩(wěn)定鋼架，約束地層變形是至關(guān)重要的手段。在噴砼的施作上也應(yīng)及地緊跟開(kāi)挖，用初噴4～6cm厚的砼，封閉開(kāi)挖面。待鋼架、錨桿、鋼筋網(wǎng)等工程措施到位后，再逐次的施噴砼，使其到達(dá)設(shè)計(jì)厚度，運(yùn)用噴砼比較落，在有功未到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度前，它有一定的柔性，運(yùn)用這種少許的柔性與圍巖共用變形，使圍巖應(yīng)力度分布后又到達(dá)平衡。這樣穩(wěn)定的地層承載拱與噴砼等構(gòu)造物構(gòu)成初期支護(hù)的承載拱。噴砼的后期，固砼逐漸硬化強(qiáng)度提高，其剛性也逐漸的增長(zhǎng)，至到砼完全到達(dá)強(qiáng)度時(shí)，成為完全剛性的構(gòu)造。以附合新奧法先柔后剛的特點(diǎn)。（3）鋼架鋼架具有較大的支護(hù)強(qiáng)度和剛度，安裝后可立即承受開(kāi)挖所引起的松坳壓力。鋼架可作臨時(shí)支護(hù)單獨(dú)使用，也可與錨桿、噴混凝土一起作永久支護(hù)，配合超前支護(hù)其效果更好。A、使用條件（a）自穩(wěn)定期間很短的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類(lèi)圍巖，在錨桿或噴射混凝土支護(hù)發(fā)揮作用前，也許發(fā)生圍巖失穩(wěn)或坍塌危險(xiǎn)時(shí)。（b）淺埋、偏壓隧道，當(dāng)時(shí)期圍巖壓力增長(zhǎng)快，需要提高初期支護(hù)的初期強(qiáng)度和剛度時(shí)。（c）在難以施作錨桿、噴射混凝土的砂卵石、土夾石或斷層泥等地層，大面積淋水地段，以及為了克制圍巖大的變形需增長(zhǎng)支護(hù)抗力時(shí)。（d）當(dāng)需要施作超前支護(hù)，設(shè)置鋼架作為超前錨桿（或超前小鋼管等）的支承構(gòu)件時(shí)。B、鋼架構(gòu)造和安裝規(guī)定（a）鋼架與錨噴支護(hù)聯(lián)合使用時(shí)，應(yīng)保證鋼架（或格柵鋼架主筋）與圍巖之間的混凝土厚度不不不小于40mm。

（b）鋼架的縱向間距，一般在0.6～1.2m，且不適宜不小于1.2m，兩榀鋼架之間應(yīng)設(shè)置直徑為20～22mm的鋼拉桿，沿鋼架每1～2m設(shè)一根。（c）圍巖壓力一般通過(guò)楔子傳到鋼架上，故鋼架與圍巖間應(yīng)楔緊。從試驗(yàn)資料看，單線隧道加9個(gè)楔子時(shí)，鋼架強(qiáng)度可發(fā)揮100%，加5個(gè)楔子時(shí)，只能發(fā)揮強(qiáng)度的80%，故楔子間距宜為1.2m左右。（d）接頭是鋼架的弱點(diǎn)，因此應(yīng)減少接頭數(shù)量。據(jù)雙線隧道上半斷面鋼架試驗(yàn)，兩節(jié)鋼架（在對(duì)稱(chēng)和偏壓荷載作用下）較四節(jié)鋼架承載力提高近一倍。考慮施工規(guī)定，拱部和邊墻部分宜采用四～六節(jié)鋼架。（e）鋼架接頭一般用連接板和螺栓連接，并規(guī)定易于安裝。（f）為防止鋼架承載而下沉，鋼架下端應(yīng)設(shè)在穩(wěn)固地層上，或設(shè)在為擴(kuò)大承壓面的鋼板、混凝土墊塊止，鋼架立柱埋入底板深度不應(yīng)不不小于15mm，當(dāng)有水溝時(shí)不應(yīng)高于水溝底面。（g）開(kāi)挖下臺(tái)階時(shí)，為防止鋼架拱腳下沉、變形，根據(jù)需要在拱腳下可設(shè)縱向托梁，把幾排鋼架連為一整體。C、剛性鋼架和格柵鋼架、可縮性鋼架等類(lèi)型以往我國(guó)多用工字鋼、舊鋼軌和鋼管制造，這種剛架的剛度和強(qiáng)度大，可作臨時(shí)支撐并單獨(dú)承受較大的圍巖壓力，也可設(shè)于混凝土內(nèi)作永久襯砌。在Ⅰ、Ⅱ類(lèi)軟弱破碎圍巖中施工或處理坍方時(shí)使用較多，但此類(lèi)鋼架與噴射混凝土粘結(jié)不好，與圍巖間的空隙難于用噴射混凝土緊密充填，導(dǎo)致鋼架附近噴射混凝土出現(xiàn)裂縫。工字鋼的垂直和水平方向不是等強(qiáng)度和等剛度的，輕易橫向失穩(wěn)、扭曲破壞。鋼管鋼架斷面的各向強(qiáng)度和剛度相似，抗壓、抗扭曲強(qiáng)度高，鋼管內(nèi)充填砂漿或混凝土?xí)r，其強(qiáng)度更高。剛性鋼架常用10～20號(hào)工字鋼，11～24kg/m輕軌或38、43kg/m鋼軌，φ100～φ180mm鋼管。D、格柵鋼架

1）格柵鋼架的特點(diǎn)

（a）格柵鋼架是由鋼筋焊接而成的格柵構(gòu)架，其斷面形狀和尺寸，能根據(jù)需要而設(shè)計(jì)，對(duì)大跨度坑道尤其合用。（b）鋼架安裝后可立即承受部分松動(dòng)荷載，當(dāng)錨桿噴射混凝土到達(dá)一定強(qiáng)度后，便能共同承受逐漸增長(zhǎng)的圍巖壓力，這就符合新奧法先柔后剛的支護(hù)原則。（c）與噴射混凝土粘結(jié)很好，能形成鋼筋混凝土構(gòu)造，更好地發(fā)揮支護(hù)作用。（d）鋼架與圍巖間的空隙，能被噴射混凝土填實(shí)，有助于構(gòu)造受力。2）鋼筋網(wǎng)噴砼：鋼筋網(wǎng)可提高噴砼的抗剪和與圍巖的粘結(jié)強(qiáng)度，有助于抵御巖石塌落掉塊和承受沖擊荷載，能提高噴砼的整體性，使其應(yīng)力分布均勻，從而減少砼的收縮和裂縫，在變形較大而自穩(wěn)性較差的軟弱圍巖中，應(yīng)設(shè)1～2層鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)一般采用φ4～φ10的Ⅰ號(hào)鋼筋，其網(wǎng)眼間距一般15～30cm，當(dāng)不不小于15cm時(shí)，回彈增長(zhǎng)；當(dāng)不小于30cm將大減弱鋼筋網(wǎng)在噴砼中的作用。鋼筋網(wǎng)的保護(hù)層厚應(yīng)≥20cm。當(dāng)設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)時(shí)，當(dāng)?shù)谝粚拥膰婍呕靖采w后再鋪設(shè)第二層。3）鋼纖維噴砼：鋼纖維噴砼的力學(xué)性能優(yōu)于不摻鋼纖維的砼，從大量的國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)證明，摻鋼纖維后噴砼的抗彎強(qiáng)度提高30%～90%；拉強(qiáng)度提高30%～60%；壓強(qiáng)度提高5%～10%；沖擊能力提高8倍以上，其韌性提高10倍以上，但鋼纖維噴砼的成本高、工藝復(fù)雜、噴射機(jī)械和管路磨損率大。（4）錨桿與支護(hù)構(gòu)造的重要作用及和種類(lèi)：A、錨桿的重要作用

1）對(duì)圍巖的加固作用；軟弱圍巖開(kāi)挖后，形成的洞窯的沿空面開(kāi)始變形，當(dāng)沿坑道周?chē)荚O(shè)系統(tǒng)錨桿并注漿后，其漿液很快填充順空面周?chē)膰鷰r的裂隙增長(zhǎng)圍巖的內(nèi)摩擦力，并向圍巖施加壓力而形成承載拱后，使與噴砼鋼架等支護(hù)共同承受?chē)鷰r變形壓力，以減少?lài)鷰r的變形，提高圍巖整體穩(wěn)定性。2）組合作用：在水平式巖層傾角較小的層狀巖體中，錨桿能使巖層緊密結(jié)合起來(lái)，形成類(lèi)似組合架的構(gòu)造，能增長(zhǎng)層間摩擦力和抗剪強(qiáng)度，從而提高圍巖的穩(wěn)定。3）懸吊作用：由于隧道圍巖被斷層、節(jié)理、裂隙切割，開(kāi)挖爆破余力也許引起局部巖塊失穩(wěn)，此時(shí)用錨桿將不穩(wěn)定的巖塊懸吊在穩(wěn)定的巖塊上或者將側(cè)壁防止不穩(wěn)定的巖塊滑移。B、錨桿的種類(lèi)：1）目前在國(guó)內(nèi)使用的錨桿類(lèi)型較多。重要以全長(zhǎng)錨固錨桿和端頭錨固錨桿兩種。全長(zhǎng)錨固錨桿不管是錨桿的構(gòu)造怎樣，都是水泥砂漿或樹(shù)脂類(lèi)粘結(jié)劑錨桿和孔壁緊密結(jié)合以增長(zhǎng)錨桿的抗剪、抗拉和防腐蝕作用，其錨固性能可靠，具有較強(qiáng)的長(zhǎng)時(shí)期的錨固力，有助于約束圍巖的位移。目前在地下工程中使用最廣的類(lèi)型。這種錨桿依不一樣的圍巖條件不一樣的用途及注漿方式，安裝方式方面又分出了實(shí)體錨桿、中空錨桿、自進(jìn)式組合錨桿等。2）端頭錨固型錨桿。這種錨桿是通過(guò)錨桿端頭與圍巖用機(jī)械式或粘結(jié)式錨固，再通過(guò)孔口的托盤(pán)板及螺母使錨桿受拉，錨桿的受力狀態(tài)取決于錨桿端頭的錨固力。這種錨桿由于受地下水和潮濕空氣的作用使錨桿易銹蝕，圍巖蠕動(dòng)后降底錨固力，故這種錨桿只適于臨時(shí)支護(hù)中，此類(lèi)錨桿的類(lèi)型有楔縫式錨桿、脹殼式錨桿、倒楔式錨桿。3）摩擦型錨桿。這是將桿體全長(zhǎng)開(kāi)縫且管徑比錨桿孔稍大的鋼管強(qiáng)行壓入錨桿孔中，使巖體孔壁與錨桿固壁產(chǎn)生較大的摩擦力，從而變化或改善圍巖的受力狀態(tài)。這種錨桿在實(shí)踐中用的不多，因此不多講。（三）二次襯砌設(shè)計(jì)目前山嶺隧道一般增色采用新奧法施工，復(fù)合式構(gòu)造及初期支護(hù)和二次砼模筑襯砌互相結(jié)合的構(gòu)造物，合用于多種圍巖條件。1、二次襯砌的重要作用（1）Ⅱ～Ⅳ類(lèi)圍巖：因初期支護(hù)的變形很小，很快超手穩(wěn)定，故二次襯砌不受地層壓力，故其重要作用是防水，利于通風(fēng)和修飾面層。（2）Ⅳ類(lèi)圍巖：雖然初期支護(hù)的變形較小，二次初砌承受不大的圍巖壓力，但考慮到運(yùn)行后外露鋼件銹蝕，初期支護(hù)質(zhì)量不佳有缺陷等原因故應(yīng)施做二次襯砌，以提高初期支護(hù)的安全度，當(dāng)然也有防水，利于通風(fēng)裝飾方面的作用。（3）對(duì)于Ⅰ～Ⅲ類(lèi)圍巖，由于圍巖變形較大有膨脹壓力，運(yùn)行中重載車(chē)的震動(dòng)或由于山體淺埋偏壓及施工缺陷等原因使圍巖變形未趨于穩(wěn)定。需提前施做二襯時(shí)，則二襯是重要的承載構(gòu)造，需要承受后期圍巖變形壓力。2、次襯砌的施做規(guī)定：（1）初期支護(hù)與二襯之間的密貼程度，對(duì)復(fù)合式陳砌受力狀態(tài)產(chǎn)生較大的影響。當(dāng)時(shí)支與二襯之間有空隙尤其拱頂灌注砼不密實(shí)，或由于砼的收縮產(chǎn)生空隙時(shí)，其拱部形成馬鞍形圍巖壓力，拱部?。ɑ驘o(wú)）而拱腰大，此時(shí)二襯的拱頂外緣受拉、內(nèi)緣受擠壓，嚴(yán)重者拱頂內(nèi)緣分層掉皮，而破壞二襯應(yīng)有的支護(hù)作用。因此施做二襯后。一般應(yīng)向二襯拱頂壓注水泥砂漿填充，使二襯與初襯之間盡量不留空隙，這種措施在Ⅰ～Ⅲ類(lèi)圍巖中的襯砌尤