魏躍東

(中鐵七局集團(tuán)鄭州工程有限公司,河南鄭州 450000)

淺析隧道施工技術(shù)及質(zhì)量控制

魏躍東

(中鐵七局集團(tuán)鄭州工程有限公司,河南鄭州 450000)

本文結(jié)合不同隧道地質(zhì)情況從施工技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié),提出了作者的一些觀(guān)點(diǎn)、建議,對(duì)隧道安全質(zhì)量控制施工起到了一定的積極推動(dòng)作用。

隧道 施工技術(shù) 質(zhì)量控制

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,劇增的貨運(yùn)壓力也給道路運(yùn)輸提出了新的要求,公路作為主要的交通運(yùn)輸渠道,加大公路建設(shè)力度顯得迫切需要。隧道工程作為公路工程的一部分,往往是制約公路建設(shè)步伐的主要因素,因此,適時(shí)總結(jié)我國(guó)隧道施工技術(shù)和質(zhì)量控制中的一些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),對(duì)于我國(guó)以后隧道建設(shè)必將起到十分重要的積極推動(dòng)作用。現(xiàn)就隧道施工技術(shù)及質(zhì)量控制進(jìn)行論述。

1 洞口段及洞門(mén)施工

1.1 洞口邊仰坡

明洞段的施工應(yīng)在洞頂截水溝施工完成后進(jìn)行,明洞開(kāi)挖施工應(yīng)逐級(jí)開(kāi)挖逐級(jí)防護(hù),盡量避開(kāi)雨季施工;明洞襯砌施工完畢并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后應(yīng)及時(shí)分層對(duì)稱(chēng)回填夯實(shí)。邊仰坡防護(hù)應(yīng)與明洞施工同步進(jìn)行,根據(jù)施工圖紙進(jìn)行邊仰坡開(kāi)挖,開(kāi)挖方法以機(jī)械和光面爆破為主。開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí),要及時(shí)完成所有坡面防護(hù)工作,避免邊坡垮塌。

1.2 明洞施工

隧道明洞開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后進(jìn)行仰拱及仰拱回填施工,在仰拱混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%后即可進(jìn)行襯砌施工。明洞襯砌采用鋼模板或二襯臺(tái)車(chē),方法大同小異?；炷凛斔涂捎玫醵坊虮盟偷姆绞?。當(dāng)拱圈砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上時(shí),即可拆除模板。

1.3 洞門(mén)施工

洞門(mén)基礎(chǔ)開(kāi)挖采用機(jī)械開(kāi)挖輔以松動(dòng)爆破相結(jié)合的方式進(jìn)行,人工配合清底。洞門(mén)端墻采用漿砌片石砌筑并砂漿勾縫。

2 隧道洞身開(kāi)挖掘進(jìn)施工

隧道洞身開(kāi)挖方式繁多,應(yīng)依據(jù)不同地質(zhì)情況確定不同的開(kāi)挖方法。對(duì)于黃土巖層應(yīng)采用人工配合機(jī)械開(kāi)挖為主;對(duì)于巖質(zhì)圍巖采用光面爆破或預(yù)裂爆破等控制爆破技術(shù),盡量控制藥量,避免放大炮,減小對(duì)圍巖的擾動(dòng),嚴(yán)格控制超挖,杜絕欠挖,以最大限度地保護(hù)周邊巖體的完整性和穩(wěn)定性,提高初期支護(hù)的承載力。洞身開(kāi)挖完畢后,要求及時(shí)對(duì)掌子面進(jìn)行3~5cm的噴射砼封閉施工,保證掌子面的穩(wěn)定性。

3 初期支護(hù)

3.1 超前小導(dǎo)管施工

超前小導(dǎo)管主要適用于主洞V級(jí)及以上圍巖和Ⅳ級(jí)圍巖進(jìn)洞段、淺埋段,小導(dǎo)管一般為壁厚3.5mm直徑42mm長(zhǎng)4m的熱軋無(wú)縫鋼管,環(huán)向間距約30cm,縱向間距不小于1.0m搭接,以10-15°外傾角打入拱部120°~140°范圍內(nèi),較破碎的巖質(zhì)地層或松散的碎石土地層用水泥漿液注漿,但注意在黃土層圍巖上應(yīng)禁止注漿。

3.2 超前錨桿施工

一般適用于Ⅳ級(jí)圍巖深埋地段。超前錨桿一般采用3.5m的∮22錨桿,環(huán)向間距約40cm,縱向間距不小于1.0m搭接?，F(xiàn)場(chǎng)施工中,錨桿方向應(yīng)根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀確定,以盡量使錨桿穿透更多的結(jié)構(gòu)面為原則,外插角可采用10～25°不等。

3.3 鋼拱架架設(shè)

鋼拱架應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行布置,拱腳必須放置牢固。在初噴3~5cm砼且保證噴射混凝土充填密實(shí)后開(kāi)始架設(shè)。架設(shè)完畢后,施作鎖腳錨管,以固定鋼拱架不發(fā)生縱向位移和變形,再補(bǔ)噴剩余混凝土,直至噴射厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止,保護(hù)層不得小于2cm。當(dāng)拱腳標(biāo)高不足時(shí),應(yīng)設(shè)置鋼板進(jìn)行調(diào)整,必要時(shí)可用混凝土加固基底。

3.4 噴混凝土、錨桿

(1)噴射混凝土;噴射混凝土采用濕噴工藝,要嚴(yán)格控制水泥漿液的水灰比,使噴層表面平整光滑,無(wú)干塊或流淌現(xiàn)象。噴射混凝土?xí)r,噴頭與受?chē)娒鎽?yīng)盡量保持垂直,距離大致保持在1米左右,噴射作業(yè)應(yīng)分塊自下而上施工,并呈螺旋狀施噴。每次噴射長(zhǎng)度應(yīng)控制在4-6米。每次噴層厚度小于等于8cm。

(2)錨桿;隧道系統(tǒng)錨桿應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行安裝,安裝長(zhǎng)度、間距、方式依據(jù)設(shè)計(jì)的圍巖類(lèi)別做相應(yīng)的設(shè)置。錨桿鉆孔位置及孔深必須精確,錨桿要除去油污、鐵銹和雜質(zhì)。

4 防排水

遵循“防、排、截、堵結(jié)合,因地制宜、綜合治理”的原則,保證隧道結(jié)構(gòu)和營(yíng)運(yùn)設(shè)備的正常使用和行車(chē)安全?！胺馈币饧床捎梅浪宓炔牧显诔跗谥ёo(hù)施工完畢后對(duì)隧道洞身進(jìn)行環(huán)向鋪設(shè)和縱向搭接,起到防滲和隔離作用。“排”“截”“堵”意即在隧道開(kāi)工前,首先要對(duì)隧道周邊進(jìn)行調(diào)查,比如：洞頂上方及其附近是否有泉眼、積水池等進(jìn)行全面檢查;其次在初期支護(hù)施工時(shí),應(yīng)埋置環(huán)向盲溝、縱向排水管、橫向排水管等,把水流集中排往隧道底部排水系統(tǒng)中集中排出。

5 二次襯砌

二次襯砌施工時(shí),首先應(yīng)檢查綁扎鋼筋的質(zhì)量,比如受力主筋的搭接采用單面焊,焊接長(zhǎng)度不應(yīng)小于10d(d為鋼筋直徑),同一連接區(qū)段內(nèi)的搭接接頭面積百分率不大于50%。相鄰主筋搭接位置應(yīng)錯(cuò)開(kāi)1m以上。鋼筋與模板之間放置墊塊,保證砼的保護(hù)層厚度。其次檢查隧道預(yù)埋件的類(lèi)型和位置,避免出現(xiàn)錯(cuò)埋、漏埋、多埋現(xiàn)象。第三通過(guò)軌道將二襯臺(tái)車(chē)移至預(yù)定位置,用測(cè)量?jī)x器進(jìn)行定位和調(diào)整標(biāo)高,按照隧道襯砌輪廓線(xiàn)尺寸調(diào)整支撐桿臂,并將模板表面進(jìn)行徹底打磨,清除銹斑,涂油防銹。第四在混凝土澆筑前,應(yīng)在拱頂預(yù)留注漿孔,防止混凝土澆筑時(shí)拱頂出現(xiàn)空洞或不密實(shí)情況,從而進(jìn)行二次注漿填充,保證隧道施工質(zhì)量。

二次襯砌每循環(huán)澆筑一般在9～12米。要分層連續(xù)對(duì)稱(chēng)一次灌注至拱頂,每層厚度控制在30cm左右。模板拆除后,要及時(shí)清洗模板,并立即對(duì)砼進(jìn)行灑水養(yǎng)生工作,確保砼強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

6 施工通風(fēng)、照明系統(tǒng)

隧道內(nèi)應(yīng)及時(shí)采取通風(fēng)設(shè)備,通風(fēng)機(jī)安裝位置距洞口不小于20米處,主風(fēng)管距掌子面35～40米為宜。照明設(shè)備應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)度及時(shí)跟進(jìn),保證施作照明。掌子面爆破時(shí)應(yīng)提前拆除30m范圍內(nèi)的照明設(shè)備,防止由于爆破飛石損壞設(shè)備。

7 施工測(cè)量控制方法

開(kāi)工前,要按照設(shè)計(jì)圖紙,現(xiàn)場(chǎng)復(fù)測(cè)隧道中線(xiàn),并布設(shè)三角控制網(wǎng)聯(lián)系進(jìn)出洞口方向,閉合進(jìn)出口高程,采用統(tǒng)一高程。施工中,在隧道內(nèi)布設(shè)導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn),要定期與洞外三角網(wǎng)系進(jìn)行聯(lián)測(cè)復(fù)核。

8 特殊條件下的施工技術(shù)

所謂特殊條件,指的是地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、地下水豐富,容易塌方等情況。根據(jù)條件的不同我們可以采用不同的方法。例如：對(duì)于地下水豐富的地段,我們可以通過(guò)數(shù)學(xué)建模的方式對(duì)當(dāng)?shù)赜克?、涌水方式、地下水?lái)源等因素進(jìn)行模擬分析,從而根據(jù)模擬數(shù)據(jù)選擇造價(jià)成本低,技術(shù)要求低,工期短的方式。同時(shí),在施工過(guò)程中要注意綜合采用各種方法,比如超前鉆孔和輔助坑道排水等措施。對(duì)于容易發(fā)生塌方的地段,我們同樣可以通過(guò)數(shù)學(xué)建模的方式對(duì)塌方的時(shí)間、大小、類(lèi)型進(jìn)行綜合分析,查明塌方的原因,確定塌方的應(yīng)急方案。同時(shí),要對(duì)已經(jīng)塌方的地方進(jìn)行加固,對(duì)于未發(fā)現(xiàn)塌方的地方要加強(qiáng)監(jiān)管和預(yù)警措施。如果塌方范圍比較小,我們就可以對(duì)塌方的兩端進(jìn)行加固,并采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行骨架加固。如果塌方范圍比較大,就只能采用將塌方全部堵死的方法。

9 施工質(zhì)量控制

(1)在施工前,必須依據(jù)設(shè)計(jì)提供的《控制成果一覽表》進(jìn)行隧道的貫通測(cè)量,校核準(zhǔn)確后,方可進(jìn)行施工。(2)隧道洞口施工必須在施工作好洞口截水溝、改溝和攔水壩后方可進(jìn)行邊仰坡的施工。隧道洞口邊仰開(kāi)挖前必須進(jìn)行測(cè)量放線(xiàn),嚴(yán)格控制邊仰坡高度及角度,避免大挖大刷,當(dāng)洞口邊仰坡開(kāi)挖高度與設(shè)計(jì)有差異時(shí),應(yīng)及時(shí)反饋設(shè)計(jì)。(3)噴錨支護(hù)應(yīng)隨拌隨用,時(shí)間不能超過(guò)規(guī)范要求。噴射砼前應(yīng)先清理巖面。如果噴射層厚度較大時(shí),應(yīng)分層噴射。嚴(yán)格掌握水壓、風(fēng)壓和噴射距離,使得噴射砼的厚度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,砼外觀(guān)比較平滑。(4)鋼架加工要精確,間距、傾斜度和垂直度要符合設(shè)計(jì)要求。鋼架的底腳落在原狀地層;接頭板密貼,連接螺栓全部上齊并連接到位;錨桿的間距和深度符合設(shè)計(jì),采用系統(tǒng)錨桿時(shí)做到灌漿充填飽滿(mǎn);有仰拱路段,及時(shí)施作仰拱,有利于抑制圍巖變形,在V級(jí)圍巖段還應(yīng)盡早施作二襯,以封閉成環(huán),提高洞身結(jié)構(gòu)的承載力。(5)加強(qiáng)隧道施工監(jiān)控測(cè)量工作,及時(shí)掌握隧道圍巖及襯砌的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)。量測(cè)信息及時(shí)反饋,以便建設(shè)單位、監(jiān)理單位以及設(shè)計(jì)單位能夠動(dòng)態(tài)的掌握圍巖和結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài),從而能夠及時(shí)調(diào)整襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù),制定合理的施工措施和支護(hù)手段。

10 結(jié)論與建議

隧道施工技術(shù)和施工過(guò)程中的質(zhì)量控制是一個(gè)事關(guān)全局的系統(tǒng)性全局性工程,任何一環(huán)都直接關(guān)系到整體的成敗。因此,我們必須立足整體,科學(xué)把握,選用質(zhì)量過(guò)硬的材料和科學(xué)的技術(shù)方法,加強(qiáng)事中的監(jiān)管,搞好事后維護(hù),確保隧道施工工作的順利完成。

[1]《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》JTJ042—94.人民交通出版社,1995.

[2]關(guān)寶樹(shù).《隧道工程施工要點(diǎn)集》.人民交通出版社,2003.

[3]王毅才.《隧道工程》.人民交通出版社,1993.