王紅方

摘 要：新奧法是公路隧道施工中常見的一種施工方法，施工工藝較為成熟，應(yīng)用廣泛，但也存在一些容易忽視的施工質(zhì)量問題。文中針對(duì)隧道新奧法施工時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)關(guān)鍵問題，著重介紹了隧道開挖支護(hù)過程中的施工質(zhì)量控制，對(duì)于防止質(zhì)量通病和質(zhì)量事故的出現(xiàn)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：新奧法; 開挖支護(hù); 質(zhì)量控制

1 引言

新奧法隧道施工是隧道施工過程中比較常用的方法之一，主要的理論依據(jù)是巖體力學(xué)，在施工過程中充分利用圍巖的自承能力，然后依靠錨桿、鋼拱架和噴射混凝土等支護(hù)措施對(duì)圍巖進(jìn)行支護(hù)，這些能夠利用的條件形成一套完備的支護(hù)體系，在新奧法隧道施工過程中關(guān)鍵點(diǎn)就是控制好圍巖的變形和松弛，然后通過對(duì)圍巖和支護(hù)的量測(cè)、監(jiān)控來指導(dǎo)隧道施工。所以，新奧法隧道施工的核心和精髓在于一方面最大化利用圍巖的自穩(wěn)能力，一方面通過有效支護(hù)手段，共同達(dá)到預(yù)期的受力效果。因此如何做到在隧道開挖中減少圍巖擾動(dòng)，有效控制支護(hù)質(zhì)量成為新奧法隧道施工的關(guān)鍵要點(diǎn)。

2 工程概況

104國(guó)道溫州西過境永嘉張堡至甌海桐嶺段改建工程（鹿城段）陳村隧道為雙向六車道高速公路小凈距隧道，單洞凈寬14m，隧道襯砌采用三心圓，半徑R1=7.85m、R2=5.85m、R3=1.5m，建筑限界高度5.0m。陳村隧道全長(zhǎng)500m，其中洞身Ⅴ級(jí)圍巖44m。洞身段襯砌均按新奧法原理設(shè)計(jì)，圍巖較差地段初期支護(hù)采用噴、錨、網(wǎng)、鋼拱架支護(hù)，二次襯砌采用鋼筋砼砼襯砌;地質(zhì)良好地段，掛網(wǎng)噴射支護(hù)，二次襯砌采用模注砼砼襯砌。

3 隧道工程開挖支護(hù)常見質(zhì)量問題

隧道施工開挖支護(hù)過程中較為常見易發(fā)生的有以下幾方面問題：

3.1 隧道超欠挖

3.2 錨桿打設(shè)角度不準(zhǔn)確、間距不均勻

3.3 鋼拱架安裝不牢固

3.4 初支混凝土平整度差、有空洞

4 隧道工程開挖支護(hù)常見質(zhì)量問題危害性分析

4.1 超欠挖的危害性

超欠挖對(duì)于隧道工程的實(shí)施來說有著較大的危害，不僅影響工程的安全、質(zhì)量和成本，還會(huì)嚴(yán)重阻礙工程的進(jìn)展，進(jìn)而影響工程的進(jìn)度。超挖過多，噴射混凝土量便會(huì)增加，施工成本將大大提高。局部超挖嚴(yán)重，還會(huì)造成局部圍巖應(yīng)力集中問題，嚴(yán)重的話會(huì)有坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。欠挖過多，則需要補(bǔ)炮，補(bǔ)炮則容易產(chǎn)生局部超挖的現(xiàn)象，會(huì)影響圍巖的穩(wěn)固性，嚴(yán)重的話會(huì)引起坍塌，安全隱患問題加重。

4.2 錨桿打設(shè)角度、位置不準(zhǔn)確的危害性

錨桿作為隧道初支的重要組成部分，起到極其關(guān)鍵的受力作用，錨桿打設(shè)角度不準(zhǔn)確、間距不均勻，勢(shì)必會(huì)影響錨桿的受力功能。

4.3 鋼拱架安裝不牢固的危害性

鋼拱架作為隧道初支的重要組成部分，是極為關(guān)鍵的受力體，鋼拱架安裝不牢固，極大影響著隧道初支受力體系，帶來巨大質(zhì)量、安全隱患。

4.4 初支混凝土空洞、平整度差的危害性

初支混凝土空洞，造成混凝土較大質(zhì)量缺陷，初支混凝土平整度控制不良，容易造成因防水卷材不易緊貼，帶來二襯混凝土空洞，同時(shí)也容易導(dǎo)致二襯混凝土厚度不足的問題。

5 常見質(zhì)量問題原因分析

5.1 隧道超欠挖的原因

5.1.1 鉆孔操作臺(tái)車就位不準(zhǔn)確

鉆孔操作臺(tái)車設(shè)置不合理，鉆孔工人的操作空間過大或者過小，使得鉆孔操作困難，尤其是周邊眼拱頂炮眼鉆孔角度難以控制，導(dǎo)致拱頂存在大量超欠挖現(xiàn)象。

5.1.2 鉆孔工操作不規(guī)范

有些鉆孔工在鉆孔的過程中投機(jī)取巧，為了貪圖便利不嚴(yán)格按照標(biāo)定位置打眼，造成鉆孔的眼位不正確，周邊眼距、鉆桿外插角控制不好、鉆孔眼位深淺不一，眼底位置不在同一平面等，后續(xù)修補(bǔ)過程必然會(huì)造成超欠挖現(xiàn)象。

5.1.3 裝藥量及裝藥結(jié)構(gòu)不合理

施工人員的錯(cuò)誤觀念也會(huì)引起超欠挖問題。在爆破過程中，施工人員在裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)上會(huì)存在錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，他們會(huì)為了提高爆破效果盲目的加大藥量，或者擔(dān)心超挖現(xiàn)象出現(xiàn)錯(cuò)誤的減少藥量，導(dǎo)致超挖或者欠挖現(xiàn)象。

5.1.4 爆破網(wǎng)路連接不規(guī)范

在實(shí)際爆破過程中，會(huì)由于施工人員的工作失誤產(chǎn)生以下幾個(gè)問題：第一，某孔引線遺漏，導(dǎo)致爆破不能同時(shí)進(jìn)行;第二，由于網(wǎng)路簇聯(lián)的接頭處不夠緊密，導(dǎo)致不能引爆;第三，簇聯(lián)結(jié)內(nèi)漏放引爆雷管，無法爆破;第四，網(wǎng)路中引線存在折斷、打結(jié)等問題，造成爆破時(shí)間發(fā)生差異;第五，一個(gè)結(jié)上簇聯(lián)的引線過多。以上這些問題都會(huì)導(dǎo)致各個(gè)位置的雷管不能同時(shí)起爆或者直接無法起爆，這樣勢(shì)必造成較嚴(yán)重的欠挖情況。

5.2 錨桿打設(shè)角度不準(zhǔn)確、間距不均勻的原因

5.2.1 鉆孔操作臺(tái)架設(shè)置不合理

如果沒有合理的設(shè)置好鉆孔操作臺(tái)架，會(huì)造成頂層平臺(tái)空間不規(guī)范，出現(xiàn)過大或者過小的情況，使鉆孔操作工操作困難，特別是拱頂錨桿打設(shè)困難，打設(shè)角度難以保證，造成錨桿打設(shè)角度不一，無法滿足設(shè)計(jì)要求。

5.2.2 鉆孔工操作不熟練

鉆孔工人操作的熟練程度也會(huì)影響錨桿的打設(shè)角度，實(shí)際施工過程中，有些鉆孔工人會(huì)為了操作方便而偏離設(shè)定的位置打孔，或者未按照設(shè)計(jì)要求的打設(shè)角度鉆孔，必然會(huì)導(dǎo)致孔眼位置不合理，進(jìn)而影響錨桿位置和間距。

5.3 鋼拱架安裝不牢靠的原因

5.3.1拱架基礎(chǔ)不牢靠

鋼拱架安裝前未將拱底巖屑、虛渣清理干凈，鋼拱架座在虛渣上，導(dǎo)致鋼拱架基礎(chǔ)不牢靠。

5.3.2 未設(shè)置鎖腳錨桿

臺(tái)階法施工時(shí)，在開挖下臺(tái)階前，拱腳處未設(shè)置鎖腳錨桿，易造成拱腳收縮和掉拱，造成鋼拱架失穩(wěn)。

5.3.3 鋼拱架未緊貼巖面

因鋼拱架加工安裝偏差，或者因開挖面超欠挖控制不良局部超挖嚴(yán)重，開挖面不平整，又未進(jìn)行噴射混凝土貼平，導(dǎo)致鋼拱架未緊貼于巖面，鋼拱架安裝不夠牢靠。

5.4初支混凝土空洞、平整度差的原因

5.4.1 噴射混凝土前準(zhǔn)備工作未做到位

沒有及時(shí)清理松動(dòng)巖塊、巖壁面粉塵、巖屑、垃圾等其他雜物;

沒有及時(shí)排查和處理遇巖面的集中滲水出露的現(xiàn)象;

未設(shè)置控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志。

5.4.2噴射作業(yè)不規(guī)范

5.4.2.1 噴射作業(yè)未按規(guī)定順序進(jìn)行。

5.4.2.2 單次噴射厚度未按照規(guī)定要求進(jìn)行控制，單次噴射厚度過厚。

5.4.2.3 巖面有較大凹洼部位，未在初噴前找平。

6 質(zhì)量防治措施

6.1 隧道超欠挖控制

6.1.1 利用考核機(jī)制，加強(qiáng)班組管理

利用考核機(jī)制，各班組進(jìn)行工效掛鉤考核。當(dāng)前工程實(shí)施過程中各個(gè)班組存在相互推卸責(zé)任的情況，如開挖班組為了提高工作效率，忽略挖孔過程中會(huì)存在噴射混凝土浪費(fèi)、超運(yùn)輸?shù)葞淼某杀驹黾?，而后一工班不愿意去處理前一工班的欠挖，?dǎo)致問題積攢較多，既影響工程進(jìn)度，又不利超欠挖控制。因此，施工過程中加強(qiáng)各班組人員的考核管理，在施工管理上應(yīng)將質(zhì)量、進(jìn)度、責(zé)任、義務(wù)和效益掛鉤，特別是對(duì)超挖造成的混凝土浪費(fèi)以及欠挖造成的噴射混凝土厚度不足導(dǎo)致的返工進(jìn)行相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)處罰，對(duì)超欠挖控制良好的開挖班組予以經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)勵(lì)。

6.1.2 重視鉆爆設(shè)計(jì)

工程人員在鉆爆設(shè)計(jì)過程中要做到思路嚴(yán)謹(jǐn)、考慮周到，如對(duì)周邊眼、掏槽眼、輔助眼的數(shù)量和布置，眼孔的角度與深度，各眼孔的裝藥量及裝藥結(jié)構(gòu)、起爆次序、網(wǎng)路連接等都需要準(zhǔn)確計(jì)算。并且在每次爆破后，認(rèn)真分析爆破結(jié)果，仔細(xì)檢查圍巖變化情況，及時(shí)修正各個(gè)參數(shù)，查漏補(bǔ)缺，力求達(dá)到最佳爆破效果。另外，為了減少隧道的超欠挖，在爆破技術(shù)上優(yōu)選光面爆破，使得開挖面盡可能的吻合設(shè)計(jì)輪廓線，同時(shí)減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。

6.1.3 加強(qiáng)鉆爆作業(yè)工序管理

在整個(gè)隧道施工過程中，前期的鉆孔和爆破作業(yè)是非常關(guān)鍵的，所以必須加強(qiáng)鉆孔、爆破作業(yè)的工序管理，嚴(yán)格按照鉆爆設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行鉆眼、裝藥、連接和引爆。具體的實(shí)施過程如下幾個(gè)方面：第一，鉆孔精度要按照工程要求，不能擅自改動(dòng);第二，裝藥前清理工作到位，孔內(nèi)雜物務(wù)必清理干凈，嚴(yán)格按照預(yù)先設(shè)計(jì)的裝藥結(jié)構(gòu)和藥量進(jìn)行裝藥，然后堵塞，檢查有無疏漏;第三，按照設(shè)計(jì)的爆破次序放置各段位的毫秒雷管，并且一一檢查，確保無誤;第四，連接起爆網(wǎng)路并認(rèn)真檢查，主要檢查的內(nèi)容如下：①確保所有的引線都聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)，不存在遺漏情況;②確保簇聯(lián)結(jié)點(diǎn)緊密連接，并在結(jié)點(diǎn)處放置引爆雷管;③確保網(wǎng)路中引線不打結(jié)、折斷;

6.2 錨桿打設(shè)質(zhì)量控制

6.2.1 合理選擇鉆孔機(jī)具

選擇鉆孔機(jī)具應(yīng)考慮以下因素：側(cè)墻及拱腰部位錨桿孔可采用氣腿式鑿巖機(jī)鉆孔，拱部錨桿孔盡可能采用錨桿機(jī)施工，利用機(jī)械化智能化手段，既可提高施工精度，又提高施工效率。如果條件限制，沒有錨桿機(jī)，那么采用鉆孔臺(tái)車鉆孔。

6.2.2 優(yōu)化鉆孔操作臺(tái)車設(shè)置

當(dāng)只有氣腿式鑿巖機(jī)鉆孔時(shí)，作業(yè)臺(tái)架必須設(shè)有鉆拱頂錨桿孔的作業(yè)平臺(tái)。作業(yè)平臺(tái)須進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保拱頂操作空間適度舒適，既不能過大也不可過小，確保鉆孔操作工省時(shí)省力，施工方便。

6.2.3 加強(qiáng)鉆孔施工管理

加強(qiáng)鉆孔管理，嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行，主要包括以下兩個(gè)方面：（1）鉆孔前應(yīng)按設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行測(cè)量放樣，在鉆孔位置處做好標(biāo)記。（2）根據(jù)圍巖巖層層面情況確定錨桿鉆孔方向，錨桿鉆孔方向應(yīng)盡可能垂直于開挖面，與開挖面的垂直偏差控制在20°以內(nèi)。

6.3鋼拱架安裝質(zhì)量控制

6.3.1 穩(wěn)固鋼拱架基礎(chǔ)

安裝鋼拱架前將初支基底的巖屑、虛渣清理干凈，確保鋼拱架坐落于堅(jiān)硬巖基上;若是凹陷處高度不夠，用足夠強(qiáng)度的混凝土澆筑鋼拱架基礎(chǔ)，將拱架落于拱架基礎(chǔ)上。從而確保鋼拱架基礎(chǔ)牢靠受力，不塌不陷。

6.3.2 合理設(shè)置鎖腳錨桿

臺(tái)階法施工時(shí)，在開挖下臺(tái)階前，于拱腳垂直于巖壁打入1～2排錨桿，以防止拱腳收縮和掉拱，對(duì)鋼拱架起到很好的固定作用。

6.3.3 嚴(yán)格控制鋼拱架制安過程

6.3.3.1 鋼拱架采用分節(jié)段制作，鋼拱架間采用螺栓連接，螺栓須擰緊牢固。

6.3.3.2 鋼架宜在初噴后安裝。安裝前，應(yīng)檢查開挖斷面輪廓、中線及高程。

6.3.3.3 鋼架安裝時(shí)應(yīng)盡可能貼近圍巖或初噴面，有間隙時(shí)應(yīng)用楔塊楔緊。

6.4初支混凝土空洞、平整度控制

6.4.1 倒逼開挖班組提高光面爆破效果

開挖面平整度控制好壞，對(duì)后續(xù)初支混凝土噴射質(zhì)量關(guān)系很大，因此要建立績(jī)效考核機(jī)制，倒逼開挖班組重視開挖面超欠挖控制，提高光面爆破效果。

6.4.2 噴射混凝土前做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作

第一，對(duì)開挖面進(jìn)行檢查，檢查內(nèi)容包括輪廓尺寸、有無松動(dòng)巖石及有無集中滲水等;第二，用高壓水槍對(duì)開挖面進(jìn)行清洗，對(duì)滲水進(jìn)行引排處理;第三，設(shè)置標(biāo)志用以控制噴射混凝土厚度。

6.4.3加強(qiáng)噴射混凝土作業(yè)

6.4.3.1 噴射作業(yè)按照從下到上的順序，分片、分段進(jìn)行噴射作業(yè)，分段區(qū)間設(shè)置不宜過長(zhǎng)。

6.4.3.2 每層噴射，每次噴射厚度根據(jù)試噴效果來確定，一般初噴厚度控制在40～60mm。復(fù)噴噴射厚度拱頂不超過100mm、邊墻不超過150mm。

6.4.3.3 在初噴前對(duì)巖面較大的坑洼進(jìn)行填平。

6.4.3.4 噴槍嘴應(yīng)垂直于巖面進(jìn)行噴射混凝土作業(yè)，噴槍嘴到噴射面距離控制在0.6～1.4m，噴射壓力宜為0.1～0.15MPa。

7 結(jié)語

本工程陳村隧道施工過程中，嚴(yán)格按照以上操作要點(diǎn)進(jìn)行開挖支護(hù)施工，取得了較為顯著的效果，在工程交竣工實(shí)體檢測(cè)中各項(xiàng)檢測(cè)合格率達(dá)到95%以上，保證了隧道的質(zhì)量和安全性能。

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