论文部分内容阅读
[摘要]要明确隧道施工的特殊性以及施工中常见问题的一些解决方案，最后应在施工的各个阶段做好质量控制措施，同时加强施工现场的检测，只有这样才能从总体上保证隧道施工的质量。本文探讨了公路隧道施工质量问题与控制。
[关键词]公路隧道；施工；质量问题；措施
中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：
近些年来，随着国民经济的发展，我国修建了很多隧道，截止2011年底，全国公路总里程达410.64万公里，全国公路隧道为8522处、625.34万米，比上年末增加1138处、113.09万米。其中，特长隧道326处、143.32万米，长隧道1504处、251.84万米。随着公路隧道的增多，公路隧道中质量问题，就表现出来，因此，应认真研究，应用先进的检测技术，以保证工程质量。
1公路隧道工程施工的特点
公路隧道是一种特殊的工程结构物， 具有以下特点：
1.1 是在已有原始应力场的介质内构筑结构， 即“先有荷载， 后有结构”。
1.2 隧道结构受力是不确定的， 开挖方法、支护时间和支护结构的刚度对结构受力影响很大。
1.3 设计是以工程类比为主， 计算为辅， 不可预见的因素多， 实行动态设计。
1.4 施工作业空间狭小， 各工序干扰大。
1.5 施工环境恶劣， 能见度差、空气差、噪音大，影响工人的工作情绪和技能发挥。
1.6 施工工人技术水平偏低。
1.7 大部分是隐密工程， 只有一个可视面， 工程质量难以通过表面观察进行评价， 工程隐患难以发现， 表面显示出来的问题， 难以判断问题的实质。
1.8 各工序检查手段落后， 有些还没有有效的检测手段。
1.9 工程缺陷返工困难， 危险性大， 工期长。
2公路隧道常见的质量问题
公路岩石隧道一般采用钻爆法施工，在施工过程中，光面爆破在拱部一般控制较好，边墙相对较差。特别是采用台阶法开挖时，下半断面扩挖时开挖面控制较差，围岩较好时，超欠挖严重；围岩情况较差时，边墙中部出现超挖较多。岩面不平整形成多处应力集中区，容易出现掉块、坍塌等现象，引起一系列的安全质量问题。
隧道施工过程中常常忽视初喷作用，多数情况是先立钢拱架，然后一次完成喷射混凝土，此现象在岩石隧道中尤为突出。隧道围岩较好时，初期支护喷射混凝土严重滞后或者不施作喷射混凝土，常出现几个循环过去了还没有进行喷射混凝土的初喷工作，产生很大的安全隐患。隧道开挖工程中超挖过大时，超挖严重的区域甚至使用挡板、杂物，造成初期支护与围岩脱离，形成存水的空洞，严重影响了初期支护的受力结构，大大削弱喷射混凝土的承载能力。
钢支撑间距误差控制不严，钢架偏移、倾斜、纵向连接偏弱或连接不及时，不能形成整体骨架，达不到设计的受力状态。钢架拱脚没有支撑在稳定基础上，拱脚悬空，甚至开挖后长时间不立拱架，围岩暴露时间过长，造成拱顶下沉量过大，甚至出现塌方。
隧道锚喷支护体系中锚杆问题较多，主要表现在：锚杆不按设计数量施作，锚杆注浆不饱满，锚杆垫板没有贴紧表面。特别是采用简易台车施工时，因使用的机具和台架限制，拱顶部锚杆施工空间不足，拱顶部锚杆根本无法施作。
二次衬砌混凝土常见问题有衬砌厚度不够，特别是拱顶衬砌混凝土灌注不满，造成拱顶厚度不够，严重时二次衬砌钢筋裸露，拱顶大面积脱空。二次衬砌浇筑过程中因材料供应跟不上或发生机器故障、停电等原因造成混凝土施工中断时间过长，新老混凝土出现施工接缝；二次衬砌混凝土最常见的通病是表面出现纵向、环向裂缝，影响二次衬砌质量及使用寿命，尤其以二次衬砌混凝土中无钢筋时，裂缝数量多。
防水板松紧度不适，防水板铺挂过松，二次衬砌混凝土浇筑过程中易形成褶皱，侵占二次衬砌空间；防水板铺挂过紧贴不到初期支护表面，出现间隙浇筑，也会侵占二次衬砌空间，造成二次衬砌厚度不够。
3公路隧道施工质量控制措施
3.1隧道开挖质量控制
公路隧道的断面较大，对围岩的扰动大，其轮廓对围岩块体的不利切割多；且为了满足公路建筑界限的要求，公路隧道多采用扁平的断面型式，使得拱顶围岩处于不利的应力状态，且开挖表面不平整将导致局部围岩应力集中，并且影响防水层和衬砌施工，容易形成存水的空洞；如发生较多的超挖，则会增加出渣量和回填工程数量；如发生欠挖，则会影响隧道净空或减小衬砌厚度造成隐患。对于隧道开挖质量的控制，一般包括开挖断面规整程度和断面尺寸及超欠挖控制两个方面。隧道开挖断面的尺寸要符合设计的要求， 在围岩松软且地表压力较大的情况下，围岩变形较大，应根据计算及实测施工数据留足预留变形量及支撑沉落量，防止出现净空不够的现象。根据围岩类型选择合适的断面开挖方法和施工工艺，一般常用的施工方法为钻爆法。对于硬岩宜采用光面爆破，软岩采用预裂爆破。采用半断面开挖方法时， 下半断面开挖进尺距离及用药量要严格控制，减小扰动，防止拱部围岩失稳坍塌。对于开挖轮廓面的规整度采用目测方法进行检验：岩面上不应存在明显的爆破裂缝，周边炮眼痕迹分布均匀、保存率应满足：硬岩≥80%；中硬岩≥70%；软岩≥50%；两茬炮的衔接台阶形误差不大于15cm；超欠挖的测定除用尺量外，还可通过比较实际出渣量与设计出渣量、实际衬砌混凝土量与设计衬砌量的方法测定。
近年来通过全站仪免棱镜激光测距，配合隧道断面计算软件，可以精确直观的得到隧道超欠挖数据，如徕卡系列全站仪可以内置隧道断面计算软件，与设计断面放在同一坐标下进行比较，可以独立完成隧道断面测量。传统的激光断面仪也可快速精确地测定隧道开挖的实际断面，并与设计断面放在同一极坐标下进行比较，从而得出隧道超欠挖的详细资料，及时指导施工，但是需要全站仪的配合，优点是测量断面是可以自动扫描，不用人工干预。
3.2隧道支护质量控制
按照新奥法理论， 隧道开挖后要及时支护，限制围岩的变形，使围岩松动圈范围减小，从而减小荷载并发挥其自承能力。目前公路隧道施工多采用锚喷支护，在围岩较差的地段可采用钢支撑，包括钢格栅及型钢支撑。
对于锚喷支护，应检测锚杆的加工质量、安装质量及喷射混凝土的原材料质量和喷射施工质量。锚杆加工质量的检验包括锚杆材料质量检验， 如抗拉强度和延展性与弹性等指标的检测；锚杆规格如直径的检验；以及各类锚杆车丝、热煅、焊接加工质量的检验。锚杆安装的检验有间距、排距、锚杆方向、锚杆长度、钻孔深度、直径、孔形的检测等项目，以及锚杆拉拔力测试、砂浆饱满程度测试等内容。其中，锚杆安装间排距、长度及拉拔力测试及砂浆饱满程度测试应是锚杆施工质量控制的要点。锚杆拉拔力测试通过千斤顶加载测试， 注浆饱满程度及杆长可通过超声波检测仪器测定，但目前应用还不十分广泛。喷射混凝土的质量检验包括水泥、砂等原材料的检验及喷射混凝土强度、厚度的检验，喷射混凝土与围岩粘结强度检验及施工粉尘、回弹率的检验。喷射混凝土强度检验试块的制取可用喷大板法，即将混凝土喷入模具，或用凿除方法，直接在支护上鑿取混凝土块，锯切加工成10cm见方的立方体试件，进行抗压试验。厚度检查可在围岩上预埋高于设计厚度的小钉，或凿孔检查。如凿孔后混凝土与围岩不好区分， 可用1%酚酞酒精试液测试，红色的为混凝土。喷射混凝土与围岩粘结强度检验可在模具内放置一定尺寸，粗糙度与围岩相当的石块，加工成试件进行劈裂法测试，或直接在围岩岩面预埋装有拉杆的加力板， 进行拉拔试验。
3.3隧道防水系统质量控制
由于公路隧道的防排水技术要求高，当前我国的公路隧道的防排水系统， 大部分都采用在衬砌夹层进行高分子防水卷材和防水层的安装， 以及沿着隧道初支表面设置环向、横向和纵向隧道排水管进行排水。隧道的防排水系统的质量鉴定目前尚没有统一的实测规定。防水层的质量检测，可以分为施工安装质量检验、施工材料的检验等两个部分。对于高分子防水卷材的要求是：较强的抗施工破坏能力、抗老化、抗酸碱能力、较长的寿命力等等。施工材料的检验内容应包含材料的强度、长度、厚度以及宽度的检测等等， 另外还要根据施工的需要进行规定尺寸和特定形状的试件等实验。
在进行防水层的安装时候，重点要全面的检查防水层的接头安全性。接头的宽度要符合施工的要求，使用粘接或者焊接技术，把接头焊接的牢固，强度不能小于相同质地的材料，接头处不能产生气泡、褶皱或者空隙等影响因素。焊接缝较多的使用双焊缝，中间的预留空腔部位便于充气进行检查；在进行防水板的吊挂时候，固定点的间距在墙部为1到1. 2 m，在拱部为半米到0. 7 m。点与点之间的防水层不能绷紧，松弛系数为1.1~1.2，以更好的实现防水层在水泥灌注之后， 与喷射混凝土密贴。
3.4隧道二次衬砌质量控制
二次衬砌在施工中可能会因为围岩的松动或其它因素导致二次衬砌出现裂缝， 所以在立模前要检查放线位置， 对施工的器具与材料也要进行质量的检查；在混凝土浇筑施工中，应严格按照规定达到要求，必须连续浇筑还要不忘人工振捣； 在拆模和养护中注意混凝土的强度和承受能力，用于养护的水的温度要与环境度一致，温度低于5℃时要做好衬砌的防寒工作。另外，隧道衬砌质量事后检查可采用雷达探测和超声波技术进行检测，达到更精确的目的。
3.5进行检验评定施工质量
隧道工程质量的检验评定要根据具体情况与环境而定，不可能有一个绝对的统一的标准。在工程进行的各个阶段，有不同的主要任务，如果每项任务都达到要求， 那就能保证工程的质量。所以检验评定工作就要对项目进行细致分解， 小到施工材料的选择，人员的选定分组，大到团队整体工作效率，进行逐级评定， 最后汇总，提出对隧道的整体改进，以便更好的指导、改进后续隧道施工，提高隧道整体施工质量。
4结束语
总之，公路隧道施工工程是一項大工程，它的开挖面积大，里程长，在工程施工中很容易发生坍塌的事故，因此工程的质量对施工的顺利完成起着决定性作用。隧道施工中，要严格进行质量控制，确保整个施工安全， 同时，由于隧道地质的复杂性和多样性，工程人员一定要认真分析，制定合理的施工方案，做到防范于未然，将危险事故的发生排除到施工之外，加强施工过程监督，确保隧道施工顺利完成。
作者简介：
王华东男1972年8月大学工程师
[关键词]公路隧道；施工；质量问题；措施
中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：
近些年来，随着国民经济的发展，我国修建了很多隧道，截止2011年底，全国公路总里程达410.64万公里，全国公路隧道为8522处、625.34万米，比上年末增加1138处、113.09万米。其中，特长隧道326处、143.32万米，长隧道1504处、251.84万米。随着公路隧道的增多，公路隧道中质量问题，就表现出来，因此，应认真研究，应用先进的检测技术，以保证工程质量。
1公路隧道工程施工的特点
公路隧道是一种特殊的工程结构物， 具有以下特点：
1.1 是在已有原始应力场的介质内构筑结构， 即“先有荷载， 后有结构”。
1.2 隧道结构受力是不确定的， 开挖方法、支护时间和支护结构的刚度对结构受力影响很大。
1.3 设计是以工程类比为主， 计算为辅， 不可预见的因素多， 实行动态设计。
1.4 施工作业空间狭小， 各工序干扰大。
1.5 施工环境恶劣， 能见度差、空气差、噪音大，影响工人的工作情绪和技能发挥。
1.6 施工工人技术水平偏低。
1.7 大部分是隐密工程， 只有一个可视面， 工程质量难以通过表面观察进行评价， 工程隐患难以发现， 表面显示出来的问题， 难以判断问题的实质。
1.8 各工序检查手段落后， 有些还没有有效的检测手段。
1.9 工程缺陷返工困难， 危险性大， 工期长。
2公路隧道常见的质量问题
公路岩石隧道一般采用钻爆法施工，在施工过程中，光面爆破在拱部一般控制较好，边墙相对较差。特别是采用台阶法开挖时，下半断面扩挖时开挖面控制较差，围岩较好时，超欠挖严重；围岩情况较差时，边墙中部出现超挖较多。岩面不平整形成多处应力集中区，容易出现掉块、坍塌等现象，引起一系列的安全质量问题。
隧道施工过程中常常忽视初喷作用，多数情况是先立钢拱架，然后一次完成喷射混凝土，此现象在岩石隧道中尤为突出。隧道围岩较好时，初期支护喷射混凝土严重滞后或者不施作喷射混凝土，常出现几个循环过去了还没有进行喷射混凝土的初喷工作，产生很大的安全隐患。隧道开挖工程中超挖过大时，超挖严重的区域甚至使用挡板、杂物，造成初期支护与围岩脱离，形成存水的空洞，严重影响了初期支护的受力结构，大大削弱喷射混凝土的承载能力。
钢支撑间距误差控制不严，钢架偏移、倾斜、纵向连接偏弱或连接不及时，不能形成整体骨架，达不到设计的受力状态。钢架拱脚没有支撑在稳定基础上，拱脚悬空，甚至开挖后长时间不立拱架，围岩暴露时间过长，造成拱顶下沉量过大，甚至出现塌方。
隧道锚喷支护体系中锚杆问题较多，主要表现在：锚杆不按设计数量施作，锚杆注浆不饱满，锚杆垫板没有贴紧表面。特别是采用简易台车施工时，因使用的机具和台架限制，拱顶部锚杆施工空间不足，拱顶部锚杆根本无法施作。
二次衬砌混凝土常见问题有衬砌厚度不够，特别是拱顶衬砌混凝土灌注不满，造成拱顶厚度不够，严重时二次衬砌钢筋裸露，拱顶大面积脱空。二次衬砌浇筑过程中因材料供应跟不上或发生机器故障、停电等原因造成混凝土施工中断时间过长，新老混凝土出现施工接缝；二次衬砌混凝土最常见的通病是表面出现纵向、环向裂缝，影响二次衬砌质量及使用寿命，尤其以二次衬砌混凝土中无钢筋时，裂缝数量多。
防水板松紧度不适，防水板铺挂过松，二次衬砌混凝土浇筑过程中易形成褶皱，侵占二次衬砌空间；防水板铺挂过紧贴不到初期支护表面，出现间隙浇筑，也会侵占二次衬砌空间，造成二次衬砌厚度不够。
3公路隧道施工质量控制措施
3.1隧道开挖质量控制
公路隧道的断面较大，对围岩的扰动大，其轮廓对围岩块体的不利切割多；且为了满足公路建筑界限的要求，公路隧道多采用扁平的断面型式，使得拱顶围岩处于不利的应力状态，且开挖表面不平整将导致局部围岩应力集中，并且影响防水层和衬砌施工，容易形成存水的空洞；如发生较多的超挖，则会增加出渣量和回填工程数量；如发生欠挖，则会影响隧道净空或减小衬砌厚度造成隐患。对于隧道开挖质量的控制，一般包括开挖断面规整程度和断面尺寸及超欠挖控制两个方面。隧道开挖断面的尺寸要符合设计的要求， 在围岩松软且地表压力较大的情况下，围岩变形较大，应根据计算及实测施工数据留足预留变形量及支撑沉落量，防止出现净空不够的现象。根据围岩类型选择合适的断面开挖方法和施工工艺，一般常用的施工方法为钻爆法。对于硬岩宜采用光面爆破，软岩采用预裂爆破。采用半断面开挖方法时， 下半断面开挖进尺距离及用药量要严格控制，减小扰动，防止拱部围岩失稳坍塌。对于开挖轮廓面的规整度采用目测方法进行检验：岩面上不应存在明显的爆破裂缝，周边炮眼痕迹分布均匀、保存率应满足：硬岩≥80%；中硬岩≥70%；软岩≥50%；两茬炮的衔接台阶形误差不大于15cm；超欠挖的测定除用尺量外，还可通过比较实际出渣量与设计出渣量、实际衬砌混凝土量与设计衬砌量的方法测定。
近年来通过全站仪免棱镜激光测距，配合隧道断面计算软件，可以精确直观的得到隧道超欠挖数据，如徕卡系列全站仪可以内置隧道断面计算软件，与设计断面放在同一坐标下进行比较，可以独立完成隧道断面测量。传统的激光断面仪也可快速精确地测定隧道开挖的实际断面，并与设计断面放在同一极坐标下进行比较，从而得出隧道超欠挖的详细资料，及时指导施工，但是需要全站仪的配合，优点是测量断面是可以自动扫描，不用人工干预。
3.2隧道支护质量控制
按照新奥法理论， 隧道开挖后要及时支护，限制围岩的变形，使围岩松动圈范围减小，从而减小荷载并发挥其自承能力。目前公路隧道施工多采用锚喷支护，在围岩较差的地段可采用钢支撑，包括钢格栅及型钢支撑。
对于锚喷支护，应检测锚杆的加工质量、安装质量及喷射混凝土的原材料质量和喷射施工质量。锚杆加工质量的检验包括锚杆材料质量检验， 如抗拉强度和延展性与弹性等指标的检测；锚杆规格如直径的检验；以及各类锚杆车丝、热煅、焊接加工质量的检验。锚杆安装的检验有间距、排距、锚杆方向、锚杆长度、钻孔深度、直径、孔形的检测等项目，以及锚杆拉拔力测试、砂浆饱满程度测试等内容。其中，锚杆安装间排距、长度及拉拔力测试及砂浆饱满程度测试应是锚杆施工质量控制的要点。锚杆拉拔力测试通过千斤顶加载测试， 注浆饱满程度及杆长可通过超声波检测仪器测定，但目前应用还不十分广泛。喷射混凝土的质量检验包括水泥、砂等原材料的检验及喷射混凝土强度、厚度的检验，喷射混凝土与围岩粘结强度检验及施工粉尘、回弹率的检验。喷射混凝土强度检验试块的制取可用喷大板法，即将混凝土喷入模具，或用凿除方法，直接在支护上鑿取混凝土块，锯切加工成10cm见方的立方体试件，进行抗压试验。厚度检查可在围岩上预埋高于设计厚度的小钉，或凿孔检查。如凿孔后混凝土与围岩不好区分， 可用1%酚酞酒精试液测试，红色的为混凝土。喷射混凝土与围岩粘结强度检验可在模具内放置一定尺寸，粗糙度与围岩相当的石块，加工成试件进行劈裂法测试，或直接在围岩岩面预埋装有拉杆的加力板， 进行拉拔试验。
3.3隧道防水系统质量控制
由于公路隧道的防排水技术要求高，当前我国的公路隧道的防排水系统， 大部分都采用在衬砌夹层进行高分子防水卷材和防水层的安装， 以及沿着隧道初支表面设置环向、横向和纵向隧道排水管进行排水。隧道的防排水系统的质量鉴定目前尚没有统一的实测规定。防水层的质量检测，可以分为施工安装质量检验、施工材料的检验等两个部分。对于高分子防水卷材的要求是：较强的抗施工破坏能力、抗老化、抗酸碱能力、较长的寿命力等等。施工材料的检验内容应包含材料的强度、长度、厚度以及宽度的检测等等， 另外还要根据施工的需要进行规定尺寸和特定形状的试件等实验。
在进行防水层的安装时候，重点要全面的检查防水层的接头安全性。接头的宽度要符合施工的要求，使用粘接或者焊接技术，把接头焊接的牢固，强度不能小于相同质地的材料，接头处不能产生气泡、褶皱或者空隙等影响因素。焊接缝较多的使用双焊缝，中间的预留空腔部位便于充气进行检查；在进行防水板的吊挂时候，固定点的间距在墙部为1到1. 2 m，在拱部为半米到0. 7 m。点与点之间的防水层不能绷紧，松弛系数为1.1~1.2，以更好的实现防水层在水泥灌注之后， 与喷射混凝土密贴。
3.4隧道二次衬砌质量控制
二次衬砌在施工中可能会因为围岩的松动或其它因素导致二次衬砌出现裂缝， 所以在立模前要检查放线位置， 对施工的器具与材料也要进行质量的检查；在混凝土浇筑施工中，应严格按照规定达到要求，必须连续浇筑还要不忘人工振捣； 在拆模和养护中注意混凝土的强度和承受能力，用于养护的水的温度要与环境度一致，温度低于5℃时要做好衬砌的防寒工作。另外，隧道衬砌质量事后检查可采用雷达探测和超声波技术进行检测，达到更精确的目的。
3.5进行检验评定施工质量
隧道工程质量的检验评定要根据具体情况与环境而定，不可能有一个绝对的统一的标准。在工程进行的各个阶段，有不同的主要任务，如果每项任务都达到要求， 那就能保证工程的质量。所以检验评定工作就要对项目进行细致分解， 小到施工材料的选择，人员的选定分组，大到团队整体工作效率，进行逐级评定， 最后汇总，提出对隧道的整体改进，以便更好的指导、改进后续隧道施工，提高隧道整体施工质量。
4结束语
总之，公路隧道施工工程是一項大工程，它的开挖面积大，里程长，在工程施工中很容易发生坍塌的事故，因此工程的质量对施工的顺利完成起着决定性作用。隧道施工中，要严格进行质量控制，确保整个施工安全， 同时，由于隧道地质的复杂性和多样性，工程人员一定要认真分析，制定合理的施工方案，做到防范于未然，将危险事故的发生排除到施工之外，加强施工过程监督，确保隧道施工顺利完成。
作者简介：
王华东男1972年8月大学工程师