论文部分内容阅读
【摘 要】本文结合实际施工工程，对隧道衬砌施工过程中，影响工程质量的因素进行分析，并提出加强施工技术的几点对策。
【关键词】隧道衬砌；施工；质量；技术
随着我国社会发展步伐的加快，人们生活水平日益提高。公路、铁路等交通建设工作正处于飞速发展阶段，隧道工程所占比例有所增加。一直以来，有关隧道施工工程，大家普遍关注的是设计理念、支护手段、开挖工艺、安全措施等，缺乏对隧道衬砌施工质量的考虑，不利于隧道整体施工质量的提高。本文结合笔者多年工作经验，提出隧道衬砌施工中引发质量问题的原因，并对具体策略进行分析与阐述。
1 影响隧道衬砌施工质量的因素
隧道衬砌施工是隧道工程的重要工序之一。但是以当前我国隧道工程的质量来看，经常出现各种病害，例如混凝土表面缺陷、水泡或气泡缺陷、麻面缺陷，一些地段还出现了渗漏地下水、顶部空洞等问题，严重影响隧道质量，对长期运行的稳定性、安全性产生一定影响。有关隧道衬砌施工过程中，影响施工质量的主要因素如下：
1.1 表面气泡
在隧道的弧形段，衬砌表面极易出现气泡。主要由于在捣固混凝土过程中，混凝土浆液中的水泡浮起来，附着在模板表面，而不能排除。
1.2 沉降变形
由于隧道中地质和底层的特殊性，发生沉降变形十分普遍，不均匀沉降会带来混凝土裂缝，对衬砌质量产生直接影响。
1.3 地下水腐蚀
在地下隧道环境中，水中含有钾、镁、钠等元素，和水泥石中存在的氢氧化钙发生置换作用，最终形成硫酸钙。硫酸钙和水泥熟料矿物发生水化作用，形成高硫型水化硫酸钙，即钙矾石。由于钙矾石的溶解度比较低，会出现沉淀结晶现象，随着钙矾石晶体的长大，结晶越来越多，会造成混凝土膨胀裂缝。
1.4 施工缝错台
在隧道衬砌施工过程中，台车是二次衬砌施工中必不可少的工具。但是在应用过程中，容易出现施工缝错台问题。主要由于以下原因：首先，制造台车时，前后断面尺寸不一致；在台车使用过程中，容易出现变形，造成前后端的断面局部尺寸不一致；其次，台车缺乏支撑刚度，在混凝土的压力作用下，产生模板向内的收敛变形现象，形成错台；再次，受到隧道中的弯曲曲线段影响，再加上台车模板、接头混凝土存在泥浆杂物等问题，也会造成模板与混凝土不能紧贴，出现错台现象；最后，台车和衬砌混凝土之间的搭接较长，由于曲线外侧的支顶问题，造成接缝不严，产生漏浆现象，形成错台。
1.5 光面爆破
在衬砌施工过程中，由于光面爆破的效果不佳，造成混凝土表面不平整，对防水板质量产生影响。一般情况下，喷射混凝土施工过程中，不会对欠挖部分进行处理，造成衬砌度不足。另外，由于喷射混凝土的平整度较差，再加上超挖部分没有及时补平，防水板的挂设预留量欠缺等，造成灌注混凝土过程中，流体混凝土产生的侧压力，无法确保防水板与混凝土表面紧密相贴。因此，在喷射混凝土过程中，与防水板之间存在空隙甚至空洞，造成受力条件复杂化，衬砌混凝土的局部受力，容易产生剥落或开裂问题。
2 加强隧道衬砌施工技术的几点对策
2.1 提高模板的架设质量
在正式开始浇筑混凝土之前，应该将施工场地清理干净，最好水平线中线、开挖断面的检查工作，对于存在欠挖等不符合要求的问题，应及时提出并解决。
在搭设模板过程中，将拱部模板置放在拱架上。一般拱架利用木材或者钢材制成，约2-3片，方便运输和安装。在设计拱架时，需根据实际情况而定，通过工点拼装而成。如果需要净空加宽，只需在拼接位置适当调整垫块即可。在架设拱架时，应预留拱脚的标高沉落量。但是在实际施工中仍需根据情况调节。由于存在测量误差，再加上施工等原因，在浇筑过程中，可能出现拱脚内挤现象，因此需要在架设拱脚时，拱顶和侧面分别加高、加宽。有关墙架的构造形式，应该简单、方便，利于拆装。在架墙过程中，应该综合考虑工作平台。立墙架时，进行必要的测量定位处理，将墙基清理干净，提高标高准确性。在曲墙式的衬砌中，应注意满足和仰拱的衔接问题。
2.2 严格把控质量关
在隧道衬砌施工过程中，原材料也是确保施工质量的重要因素，主要从以下几方面加强把握：①严格掌控砂石料的化学成本，避免化学指标超标的不合格产品进入现场，定期抽查供应商资格以及材料质量，尤其当岩性产生变化时，应该进行必要的实验，确保材料合格；②加强对砂石料的物理成分控制，包括级配、强度、杂质含量等，尤其加强对生产设备、生产方法的控制，提高砂石料质量；③做好原材料的检测工作，具备完善的质量检测制度，加强对待检产品、检验入库以及处置不合格产品的处理限制，落实相关责任；④落实材料保管制度，避免出现混料或者二次污染现象。⑤加强混凝土掺合料的质量管理，杜绝不合格产品进场，加强对供应商的产品质量考核工作，为提高工程质量奠定基础；⑥调试施工设备，加强材料管理，减少不必要的损失。在材料使用、机械维护过程中，必须树立员工责任心，确保各项管理制度落实到位，为隧道衬砌施工质量提供根本保障。
2.3 防控衬砌表面的气泡现象
首先，不能在泵车外再掺加生水。在隧道衬砌施工过程中，水灰比是非常重要的控制因素，如果自由水过多，就会在衬砌表面产生水泡、气泡、麻面等缺陷。因此，严格按照设计的配合比进行混凝土搅拌，不能额外添加生水。结合工程实际情况，如果确实需要加水，应该经过相关人员确认，做好记录工作，确保水和水泥的比例保持不变，提高混凝土强度。另外，还应加强对混凝土拌合物分层、不离析的控制。在弧形衬砌段的施工过程中，可在混凝土中适当加入减水剂，这样减少混凝土的坍塌度。
2.4 做好混凝土养护工作
一方面，在施工现场配备一定数量的温度与湿度测量仪器，加强环境温度与湿度的标准研究和建设，测量的具体内容以工程的实际情况为出发点，大致包括出料温度、施工期间的环境温度、施工现场的浇筑出料温度、围岩温度、拆模时的混凝土内外温度等内容。另一方面，加强对养护工作的重视，根据施工阶段的环境温度与湿度情况，细化工艺手段，提高养护标准，建立台账制度，做好各项工作的规范建设，提高养护技术水平，确保衬砌施工质量。
2.5 隧道仰拱的腹模板施工
一方面，在隧道的曲边墙脚位置，较容易产生混凝土的质量问题，归根结底与没有利用腹膜板相关。一方面，如果加设腹膜板必然增大施工成本；另一方面，加设腹膜板会增加工序，包括安装、调节、拆模及清理等。如果在隧道围岩仰拱位置的几何尺寸不一致，那么腹膜板的几何尺寸也会产生变化，提高腹膜板的应用数量。因此，在具体施工过程中，应该根据合同内容严格考核腹膜板的履约状况，对于没有采用腹膜板的施工工艺，则应加大考核力度。
2.6 错台现象的防范
在进行隧道衬砌施工之前，应该确保所有支撑的丝杠紧固到位，提高台车整体受力能力。在台车准备就绪之前，将台车和混凝土搭接位置进行彻底清理，确保混凝土表面紧贴台车；提高台车的支撑力，在原有设计基础上，台车两端位置再增加4-6个支撑丝杠，强化搭接部位的支撑力度。检查台车的前后断面尺寸，减少误差的存在。另外，在正式施工之前，还应准确确定中线位置，确保台车中线和隧道中线一致性。
2.7 严格控制施工管理
目前，虽然隧道衬砌施工中的光面爆破技术日益成熟，但是往往思想认识不足，缺乏必要的管理手段，在成本或进度等方面过多控制，造成光面爆破效果不佳，始终存在超欠挖问题。因此，加强对光面爆破环节的重视，加强技术手段与管理手段，规范质量标准。在工程竣工验收时，应该将光面爆破的质量检测作为主要控制目标之一，提出超挖标准。通过良好的光面爆破，对整个隧道衬砌施工具有重要意义。
由上可见，在隧道衬砌施工过程中，为了提高施工效率与施工质量，降低成本、提高使用的稳定性与安全性，必须加强对技术手段的完善，提高隧道衬砌施工的重视程度，积极应用新观念、新技术、新手段，提高设计与施工的合理性。
参考文献：
[1]张俊儒、仇文革.隧道单层衬砌研究现状及评述[J].地下空间与工程学报.2006（4）
[2]马庆裕.隧道衬砌裂损整治技术措施浅析[J].山西建筑.2008（20）
[3]王明宇.关于加强隧道施工安全管理的探讨[J].市政技术.2011（s1）
[4]黄侃.超前地质预报在隧道工程施工中的应用[J].公路交通科技（应用技术版）.2010（2）
[5]焦红星、任旭华、张继勋、束加庆、童伟.高地应力区隧洞开挖效应动态仿真分析[J].黑龙江水专学报.2005（4）
[6]施成华.城市隧道施工地层变形时空统一预测理论及应用研究[D].中南大学.2007
[7]丁浩、蒋树屏、陈林杰.公路隧道外水压力的相似模型试验研究[J].公路交通科技.2008（10）
[8]刘向远.岩溶隧道施工中地下水环境负效应评价指标体系研究[D].西南交通大学.2007
【关键词】隧道衬砌；施工；质量；技术
随着我国社会发展步伐的加快，人们生活水平日益提高。公路、铁路等交通建设工作正处于飞速发展阶段，隧道工程所占比例有所增加。一直以来，有关隧道施工工程，大家普遍关注的是设计理念、支护手段、开挖工艺、安全措施等，缺乏对隧道衬砌施工质量的考虑，不利于隧道整体施工质量的提高。本文结合笔者多年工作经验，提出隧道衬砌施工中引发质量问题的原因，并对具体策略进行分析与阐述。
1 影响隧道衬砌施工质量的因素
隧道衬砌施工是隧道工程的重要工序之一。但是以当前我国隧道工程的质量来看，经常出现各种病害，例如混凝土表面缺陷、水泡或气泡缺陷、麻面缺陷，一些地段还出现了渗漏地下水、顶部空洞等问题，严重影响隧道质量，对长期运行的稳定性、安全性产生一定影响。有关隧道衬砌施工过程中，影响施工质量的主要因素如下：
1.1 表面气泡
在隧道的弧形段，衬砌表面极易出现气泡。主要由于在捣固混凝土过程中，混凝土浆液中的水泡浮起来，附着在模板表面，而不能排除。
1.2 沉降变形
由于隧道中地质和底层的特殊性，发生沉降变形十分普遍，不均匀沉降会带来混凝土裂缝，对衬砌质量产生直接影响。
1.3 地下水腐蚀
在地下隧道环境中，水中含有钾、镁、钠等元素，和水泥石中存在的氢氧化钙发生置换作用，最终形成硫酸钙。硫酸钙和水泥熟料矿物发生水化作用，形成高硫型水化硫酸钙，即钙矾石。由于钙矾石的溶解度比较低，会出现沉淀结晶现象，随着钙矾石晶体的长大，结晶越来越多，会造成混凝土膨胀裂缝。
1.4 施工缝错台
在隧道衬砌施工过程中，台车是二次衬砌施工中必不可少的工具。但是在应用过程中，容易出现施工缝错台问题。主要由于以下原因：首先，制造台车时，前后断面尺寸不一致；在台车使用过程中，容易出现变形，造成前后端的断面局部尺寸不一致；其次，台车缺乏支撑刚度，在混凝土的压力作用下，产生模板向内的收敛变形现象，形成错台；再次，受到隧道中的弯曲曲线段影响，再加上台车模板、接头混凝土存在泥浆杂物等问题，也会造成模板与混凝土不能紧贴，出现错台现象；最后，台车和衬砌混凝土之间的搭接较长，由于曲线外侧的支顶问题，造成接缝不严，产生漏浆现象，形成错台。
1.5 光面爆破
在衬砌施工过程中，由于光面爆破的效果不佳，造成混凝土表面不平整，对防水板质量产生影响。一般情况下，喷射混凝土施工过程中，不会对欠挖部分进行处理，造成衬砌度不足。另外，由于喷射混凝土的平整度较差，再加上超挖部分没有及时补平，防水板的挂设预留量欠缺等，造成灌注混凝土过程中，流体混凝土产生的侧压力，无法确保防水板与混凝土表面紧密相贴。因此，在喷射混凝土过程中，与防水板之间存在空隙甚至空洞，造成受力条件复杂化，衬砌混凝土的局部受力，容易产生剥落或开裂问题。
2 加强隧道衬砌施工技术的几点对策
2.1 提高模板的架设质量
在正式开始浇筑混凝土之前，应该将施工场地清理干净，最好水平线中线、开挖断面的检查工作，对于存在欠挖等不符合要求的问题，应及时提出并解决。
在搭设模板过程中，将拱部模板置放在拱架上。一般拱架利用木材或者钢材制成，约2-3片，方便运输和安装。在设计拱架时，需根据实际情况而定，通过工点拼装而成。如果需要净空加宽，只需在拼接位置适当调整垫块即可。在架设拱架时，应预留拱脚的标高沉落量。但是在实际施工中仍需根据情况调节。由于存在测量误差，再加上施工等原因，在浇筑过程中，可能出现拱脚内挤现象，因此需要在架设拱脚时，拱顶和侧面分别加高、加宽。有关墙架的构造形式，应该简单、方便，利于拆装。在架墙过程中，应该综合考虑工作平台。立墙架时，进行必要的测量定位处理，将墙基清理干净，提高标高准确性。在曲墙式的衬砌中，应注意满足和仰拱的衔接问题。
2.2 严格把控质量关
在隧道衬砌施工过程中，原材料也是确保施工质量的重要因素，主要从以下几方面加强把握：①严格掌控砂石料的化学成本，避免化学指标超标的不合格产品进入现场，定期抽查供应商资格以及材料质量，尤其当岩性产生变化时，应该进行必要的实验，确保材料合格；②加强对砂石料的物理成分控制，包括级配、强度、杂质含量等，尤其加强对生产设备、生产方法的控制，提高砂石料质量；③做好原材料的检测工作，具备完善的质量检测制度，加强对待检产品、检验入库以及处置不合格产品的处理限制，落实相关责任；④落实材料保管制度，避免出现混料或者二次污染现象。⑤加强混凝土掺合料的质量管理，杜绝不合格产品进场，加强对供应商的产品质量考核工作，为提高工程质量奠定基础；⑥调试施工设备，加强材料管理，减少不必要的损失。在材料使用、机械维护过程中，必须树立员工责任心，确保各项管理制度落实到位，为隧道衬砌施工质量提供根本保障。
2.3 防控衬砌表面的气泡现象
首先，不能在泵车外再掺加生水。在隧道衬砌施工过程中，水灰比是非常重要的控制因素，如果自由水过多，就会在衬砌表面产生水泡、气泡、麻面等缺陷。因此，严格按照设计的配合比进行混凝土搅拌，不能额外添加生水。结合工程实际情况，如果确实需要加水，应该经过相关人员确认，做好记录工作，确保水和水泥的比例保持不变，提高混凝土强度。另外，还应加强对混凝土拌合物分层、不离析的控制。在弧形衬砌段的施工过程中，可在混凝土中适当加入减水剂，这样减少混凝土的坍塌度。
2.4 做好混凝土养护工作
一方面，在施工现场配备一定数量的温度与湿度测量仪器，加强环境温度与湿度的标准研究和建设，测量的具体内容以工程的实际情况为出发点，大致包括出料温度、施工期间的环境温度、施工现场的浇筑出料温度、围岩温度、拆模时的混凝土内外温度等内容。另一方面，加强对养护工作的重视，根据施工阶段的环境温度与湿度情况，细化工艺手段，提高养护标准，建立台账制度，做好各项工作的规范建设，提高养护技术水平，确保衬砌施工质量。
2.5 隧道仰拱的腹模板施工
一方面，在隧道的曲边墙脚位置，较容易产生混凝土的质量问题，归根结底与没有利用腹膜板相关。一方面，如果加设腹膜板必然增大施工成本；另一方面，加设腹膜板会增加工序，包括安装、调节、拆模及清理等。如果在隧道围岩仰拱位置的几何尺寸不一致，那么腹膜板的几何尺寸也会产生变化，提高腹膜板的应用数量。因此，在具体施工过程中，应该根据合同内容严格考核腹膜板的履约状况，对于没有采用腹膜板的施工工艺，则应加大考核力度。
2.6 错台现象的防范
在进行隧道衬砌施工之前，应该确保所有支撑的丝杠紧固到位，提高台车整体受力能力。在台车准备就绪之前，将台车和混凝土搭接位置进行彻底清理，确保混凝土表面紧贴台车；提高台车的支撑力，在原有设计基础上，台车两端位置再增加4-6个支撑丝杠，强化搭接部位的支撑力度。检查台车的前后断面尺寸，减少误差的存在。另外，在正式施工之前，还应准确确定中线位置，确保台车中线和隧道中线一致性。
2.7 严格控制施工管理
目前，虽然隧道衬砌施工中的光面爆破技术日益成熟，但是往往思想认识不足，缺乏必要的管理手段，在成本或进度等方面过多控制，造成光面爆破效果不佳，始终存在超欠挖问题。因此，加强对光面爆破环节的重视，加强技术手段与管理手段，规范质量标准。在工程竣工验收时，应该将光面爆破的质量检测作为主要控制目标之一，提出超挖标准。通过良好的光面爆破，对整个隧道衬砌施工具有重要意义。
由上可见，在隧道衬砌施工过程中，为了提高施工效率与施工质量，降低成本、提高使用的稳定性与安全性，必须加强对技术手段的完善，提高隧道衬砌施工的重视程度，积极应用新观念、新技术、新手段，提高设计与施工的合理性。
参考文献：
[1]张俊儒、仇文革.隧道单层衬砌研究现状及评述[J].地下空间与工程学报.2006（4）
[2]马庆裕.隧道衬砌裂损整治技术措施浅析[J].山西建筑.2008（20）
[3]王明宇.关于加强隧道施工安全管理的探讨[J].市政技术.2011（s1）
[4]黄侃.超前地质预报在隧道工程施工中的应用[J].公路交通科技（应用技术版）.2010（2）
[5]焦红星、任旭华、张继勋、束加庆、童伟.高地应力区隧洞开挖效应动态仿真分析[J].黑龙江水专学报.2005（4）
[6]施成华.城市隧道施工地层变形时空统一预测理论及应用研究[D].中南大学.2007
[7]丁浩、蒋树屏、陈林杰.公路隧道外水压力的相似模型试验研究[J].公路交通科技.2008（10）
[8]刘向远.岩溶隧道施工中地下水环境负效应评价指标体系研究[D].西南交通大学.2007