隧道質(zhì)量控制

隧道工程質(zhì)量控制-9-2415:50來源網(wǎng)絡【大中小】【打印】【我要糾錯】一、概述作為高等級公路的山嶺隧道來說，它是大型的永久性的地下建筑物。國家對此地下工程的投資大，對其工程的永久性質(zhì)量規(guī)定很高。為此在隧道的修建過程中，從開挖到修建完畢的每道工序、每個環(huán)節(jié)的分部工程、分項工程的施工質(zhì)量，國家從技術政策上做出了多種強制規(guī)定，并制定了質(zhì)量原則，這就是國家級的多種設計、施工規(guī)范與驗收原則。從總體上說：隧道工程的質(zhì)量重要包括有：1、隧道開挖工程質(zhì)量；2、隧道支護工程質(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、隧道工程中各分項工程的控制按《公路工程質(zhì)量檢查評估原則》的規(guī)定：每座隧道應是具有獨立施工條件的單位工程。每個單位工程中又按照施工長度、構造部位、施工特點等劃分出了9項分部工程，每項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分項工程?？傊捎谒淼缹俚叵码[蔽工程，其建設條件又不可預見，可變原因多的特點，影響總體工程質(zhì)量的原因環(huán)節(jié)較多，為此，應嚴格按多種規(guī)范規(guī)定及驗收原則的規(guī)定，層層把關，控制、驗收，才能到達本高速路工程質(zhì)量全優(yōu)的質(zhì)量目的。下面就將隧道工程中開挖、支護的重要性講一下。（一）隧道開挖當隧道圍巖類別及其對應的構造形式確定后，怎樣選用相適應的開挖措施和支護條件是關鍵的第一步。設計文獻根據(jù)通過構造計算和以往工程中所采用的支護所得成功經(jīng)驗，給定了不一樣圍巖的開挖措施和支護參數(shù)。根據(jù)設計文獻提議的開挖措施，執(zhí)行詳細施工的承包商應認真的研究與試驗，應選擇安全轉換工序，迅速的掘進措施：一般在Ⅱ類圍巖及如下的軟弱圍巖，一般采用多導坑的分部開挖法，如側壁導坑法。開挖工藝應遵照短進尺，早封閉，強支護的規(guī)定。對于Ⅱ-Ⅳ類圍巖及如下的軟弱圍巖，一般采用兩步臺階法即長臺階法：上部斷面先行，待所有完畢或大部完畢上部斷面后再開挖下部斷面。在開挖工藝上應遵照控制進尺，光面爆破，支護緊跟的規(guī)定；對Ⅳ-Ⅵ類圍巖，一般采用全斷面開挖法，其開挖斷面應一步到位，在開挖工藝上，應通過多次試驗選擇合理的進尺爆破參數(shù)，采用光面爆破法。對局部因圍巖巖層不利或?qū)永?、?jié)剪發(fā)育地段，及時采用錨網(wǎng)噴支護。對于Ⅲ類-Ⅵ類圍巖地段的光面爆破開挖法，應通過多次試驗，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)。對于地下工程來說不管因內(nèi)外的經(jīng)驗都證明這是在鉆爆法開挖中對洞室圍巖擾動最小，工程投資最省的措施。一般比較成熟的施工部門也都樂意接受這種措施。從目前本高速路各隧道的掘進中均采用了此種措施，不過其效果有差異，有的隧道圍巖條件能到達Ⅳ-Ⅴ類，圍巖的構造性質(zhì)也差不多，但開挖的內(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)進尺處留出了很明顯的錯臺，有的內(nèi)挖鉆孔布置不妥，或裝藥量不妥，也導致了超欠挖的現(xiàn)象，超挖多了，其回填數(shù)量多，對應資金投入多。怎樣控制超挖，這對承包商的切身利益有關。這是承包單位不樂意看到的事。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同樣，在同一部位開兩次刀和開一次刀對人體的損傷大不一樣樣是一種道理，但愿我們的開挖中，力爭不出現(xiàn)費時，費工、對圍巖穩(wěn)定不利的欠挖現(xiàn)象。（二）隧道支護隧道支護分初期支護（初襯）和永久性模筑支護（二襯）。目前采用的支護類型，基本采用新奧法理念。就是根據(jù)不一樣的工程地質(zhì)條件來制定圍巖類別，對不一樣的圍巖類別采用指導性的支護類型。新奧法的重要原理：就是充足運用地質(zhì)的自穩(wěn)條件（勁壓力拱）納入隧道支護的一部分，再根據(jù)隧道開挖后的實際圍巖類別以及開挖后實際量測得到的內(nèi)凈空收斂的速度，變形量的大小的信息，調(diào)整已初擬的設計參數(shù)，至到隧道內(nèi)壁趨于穩(wěn)定。隧道各項支護條件，實際上是在設計支護參數(shù)指導條件下的動態(tài)設計。下面講一下，各類支護構造物的重要作用：1、初期支護初期支護的重要構造物為：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，為保證隧道開挖期間的施工安全，并盡量少擾動原有的地層平衡條件。一般在洞口淺埋，扁壓地段均設計有超前注漿長管棚支護（長度為20～40cm之內(nèi)），洞內(nèi)圍巖較差的地段一般也設計有長度有限的超前注漿小導管（管長度在5cm之內(nèi)，本工程各段長度均5.0m），或超前錨桿。這兩種支護實際上是為保證施工安全而采用對圍巖進行預先加固的輔助工程措施。本項目工程中Ⅲ類駐如下圍巖地段均設計有以上的超前預加固地層的工程措施。（1）鋼支撐：鋼支撐的設置應在開挖后即時設置要緊跟開挖。鋼架緊跟開挖與延時設置的作用不大同樣。有時施工單位為減少開挖與支護互相干擾，在圍巖較差的地段，這兩道工序和間距拉的很大，這對隧道構造來說很不利的做法。但愿正在掘進正洞的單位應予以重視。（2）噴砼：作為初期支護來說，噴砼的工程措施是最重重要構造。目前的地下工程不管圍巖條件怎樣，都應有這種構造。它的重要作用是：a、混凝土能對圍巖節(jié)理、裂隙起充填作用，將不持續(xù)的巖層層面膠結起來，并產(chǎn)生楔效應而增長巖塊間的摩擦系數(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力和抗剪強度，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、分層施噴，噴層雖薄但具有較高的初期強度，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圍圍巖盡早封閉，防止圍巖風化。e、另在設鋼架地段，噴砼能及時的將地層壓力傳遞鋼架上，對穩(wěn)定鋼架，約束地層變形是至關重要的手段。在噴砼的施作上也應及地緊跟開挖，用初噴4～6cm厚的砼，封閉開挖面。待鋼架、錨桿、鋼筋網(wǎng)等工程措施到位后，再逐次的施噴砼，使其到達設計厚度，運用噴砼比較落，在有功未到達設計強度前，它有一定的柔性，運用這種少許的柔性與圍巖共用變形，使圍巖應力度分布后又到達平衡。這樣穩(wěn)定的地層承載拱與噴砼等構造物構成初期支護的承載拱。噴砼的后期，固砼逐漸硬化強度提高，其剛性也逐漸的增長，至到砼完全到達強度時，成為完全剛性的構造。以附合新奧法先柔后剛的特點。（3）鋼架鋼架具有較大的支護強度和剛度，安裝后可立即承受開挖所引起的松坳壓力。鋼架可作臨時支護單獨使用，也可與錨桿、噴混凝土一起作永久支護，配合超前支護其效果更好。A、使用條件（a）自穩(wěn)定期間很短的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類圍巖，在錨桿或噴射混凝土支護發(fā)揮作用前，也許發(fā)生圍巖失穩(wěn)或坍塌危險時。（b）淺埋、偏壓隧道，當時期圍巖壓力增長快，需要提高初期支護的初期強度和剛度時。（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支護抗力時。（d）當需要施作超前支護，設置鋼架作為超前錨桿（或超前小鋼管等）的支承構件時。B、鋼架構造和安裝規(guī)定（a）鋼架與錨噴支護聯(lián)合使用時，應保證鋼架（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，兩榀鋼架之間應設置直徑為20～22mm的鋼拉桿，沿鋼架每1～2m設一根。（c）圍巖壓力一般通過楔子傳到鋼架上，故鋼架與圍巖間應楔緊。從試驗資料看，單線隧道加9個楔子時，鋼架強度可發(fā)揮100%，加5個楔子時，只能發(fā)揮強度的80%，故楔子間距宜為1.2m左右。（d）接頭是鋼架的弱點，因此應減少接頭數(shù)量。據(jù)雙線隧道上半斷面鋼架試驗，兩節(jié)鋼架（在對稱和偏壓荷載作用下）較四節(jié)鋼架承載力提高近一倍?？紤]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，鋼架下端應設在穩(wěn)固地層上，或設在為擴大承壓面的鋼板、混凝土墊塊止，鋼架立柱埋入底板深度不應不不小于15mm，當有水溝時不應高于水溝底面。（g）開挖下臺階時，為防止鋼架拱腳下沉、變形，根據(jù)需要在拱腳下可設縱向托梁，把幾排鋼架連為一整體。C、剛性鋼架和格柵鋼架、可縮性鋼架等類型以往我國多用工字鋼、舊鋼軌和鋼管制造，這種剛架的剛度和強度大，可作臨時支撐并單獨承受較大的圍巖壓力，也可設于混凝土內(nèi)作永久襯砌。在Ⅰ、Ⅱ類軟弱破碎圍巖中施工或處理坍方時使用較多，但此類鋼架與噴射混凝土粘結不好，與圍巖間的空隙難于用噴射混凝土緊密充填，導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度和剛度相似，抗壓、抗扭曲強度高，鋼管內(nèi)充填砂漿或混凝土時，其強度更高。剛性鋼架常用10～20號工字鋼，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

（a）格柵鋼架是由鋼筋焊接而成的格柵構架，其斷面形狀和尺寸，能根據(jù)需要而設計，對大跨度坑道尤其合用。（b）鋼架安裝后可立即承受部分松動荷載，當錨桿噴射混凝土到達一定強度后，便能共同承受逐漸增長的圍巖壓力，這就符合新奧法先柔后剛的支護原則。（c）與噴射混凝土粘結很好，能形成鋼筋混凝土構造，更好地發(fā)揮支護作用。（d）鋼架與圍巖間的空隙，能被噴射混凝土填實，有助于構造受力。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強度，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，應設1～2層鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)一般采用φ4～φ10的Ⅰ號鋼筋，其網(wǎng)眼間距一般15～30cm，當不不小于15cm時，回彈增長；當不小于30cm將大減弱鋼筋網(wǎng)在噴砼中的作用。鋼筋網(wǎng)的保護層厚應≥20cm。當設雙層鋼筋網(wǎng)時，當?shù)谝粚拥膰婍呕靖采w后再鋪設第二層。3）鋼纖維噴砼：鋼纖維噴砼的力學性能優(yōu)于不摻鋼纖維的砼，從大量的國內(nèi)外試驗證明，摻鋼纖維后噴砼的抗彎強度提高30%～90%；拉強度提高30%～60%；壓強度提高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、工藝復雜、噴射機械和管路磨損率大。（4）錨桿與支護構造的重要作用及和種類：A、錨桿的重要作用

1）對圍巖的加固作用；軟弱圍巖開挖后，形成的洞窯的沿空面開始變形，當沿坑道周圍布設系統(tǒng)錨桿并注漿后，其漿液很快填充順空面周圍的圍巖的裂隙增長圍巖的內(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共同承受圍巖變形壓力，以減少圍巖的變形，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合起來，形成類似組合架的構造，能增長層間摩擦力和抗剪強度，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，開挖爆破余力也許引起局部巖塊失穩(wěn)，此時用錨桿將不穩(wěn)定的巖塊懸吊在穩(wěn)定的巖塊上或者將側壁防止不穩(wěn)定的巖塊滑移。B、錨桿的種類：1）目前在國內(nèi)使用的錨桿類型較多。重要以全長錨固錨桿和端頭錨固錨桿兩種。全長錨固錨桿不管是錨桿的構造怎樣，都是水泥砂漿或樹脂類粘結劑錨桿和孔壁緊密結合以增長錨桿的抗剪、抗拉和防腐蝕作用，其錨固性能可靠，具有較強的長時期的錨固力，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體錨桿、中空錨桿、自進式組合錨桿等。2）端頭錨固型錨桿。這種錨桿是通過錨桿端頭與圍巖用機械式或粘結式錨固，再通過孔口的托盤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，圍巖蠕動后降底錨固力，故這種錨桿只適于臨時支護中，此類錨桿的類型有楔縫式錨桿、脹殼式錨桿、倒楔式錨桿。3）摩擦型錨桿。這是將桿體全長開縫且管徑比錨桿孔稍大的鋼管強行壓入錨桿孔中，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)。這種錨桿在實踐中用的不多，因此不多講。（三）二次襯砌設計目前山嶺隧道一般增色采用新奧法施工，復合式構造及初期支護和二次砼模筑襯砌互相結合的構造物，合用于多種圍巖條件。1、二次襯砌的重要作用（1）Ⅱ～Ⅳ類圍巖：因初期支護的變形很小，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，利于通風和修飾面層。（2）Ⅳ類圍巖：雖然初期支護的變形較小，二次初砌承受不大的圍巖壓力，但考慮到運行后外露鋼件銹蝕，初期支護質(zhì)量不佳有缺陷等原因故應施做二次襯砌，以提高初期支護的安全度，當然也有防水，利于通風裝飾方面的作用。（3）對于Ⅰ～Ⅲ類圍巖，由于圍巖變形較大有膨脹壓力，運行中重載車的震動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，則二襯是重要的承載構造，需要承受后期圍巖變形壓力。2、次襯砌的施做規(guī)定：（1）初期支護與二襯之間的密貼程度，對復合式陳砌受力狀態(tài)產(chǎn)生較大的影響。當時支與二襯之間有空隙尤其拱頂灌注砼不密實，或由于砼的收縮產(chǎn)生空隙時，其拱部形成馬鞍形圍巖壓力，拱部?。ɑ驘o）而拱腰大，此時二襯的拱頂外緣受拉、內(nèi)緣受擠壓，嚴重者拱頂內(nèi)緣分層掉皮，而破壞二襯應有的支護作用。因此施做二襯后。一般應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類圍巖中的襯砌