車宗原、許榮發(fā)
(江西省嘉和工程咨詢監(jiān)理有限公司,江西 南昌330000)
大量工程實踐表明,隧道襯砌投資在隧道施工總投資中占比在1/4~1/3左右,投資額較大,同時也是隧道施工成本控制的重點。當前大跨徑隧道二次襯砌厚度根據《公路隧道設計規(guī)范》(JTGD70/2-2014)并結合工程實際確定,但是針對實際工程,因客觀因素及人為原因,實際襯砌質量與設計水平相差較大,隧道二襯實際厚度遠遠達不到設計要求,造成隧道施工及運行過程中安全隱患頻繁發(fā)生。為此,必須發(fā)揮監(jiān)理在隧道二次襯砌施工過程及質量控制中所具有的功能作用,確保高速公路隧道工程質量過關。
N隧道位于某沿海高速公路第2合同段,按照分離式隧道設計,雙向八車道,行車速度80km/h,隧道路面為瀝青混凝土面層。隧道所處地形復雜,東北向構造內次級構造明顯,且東北向斷裂發(fā)育,節(jié)理密集帶等不良地質段分布廣泛,局部破碎帶巖體內存在大量泥沙角礫松散物質,受到地下水影響后發(fā)生坍塌的可能性較大。圍巖彈性模量2GPa,泊松比0.32,容重23kN/m3,黏聚力0.3MPa,內摩擦角28o。該隧道施工過程中二次襯砌為重要環(huán)節(jié),必須加強隧道標高及中線復核,同時加強二襯施工全過程監(jiān)理控制。
考慮到控制施工成本方面的要求,拱架及墻架均選擇鋼制結構,以形成光滑表面,防止接縫處發(fā)生漏漿。為避免混凝土灌注施工過程中發(fā)生模板變形,應將模板及支架結構強度控制在混凝土結構重力及側壓力的2倍以上。待模板安裝完畢,還應在監(jiān)理工程師的監(jiān)督下均勻涂刷脫模劑。待臺車及拱架模板就位,應在隧道中線豎直平面內設置拱架,并使之與地面垂直;對于外弧長、內弧短的大跨徑隧道段,必須分段調整拱架,確保拱架與隧道中線保持一致。通過平板支撐拱架底端以擴大支撐面積,控制拱架沉降;待拱架搭設好后還要進行其結構穩(wěn)定性的檢查,滿足設計要求后進入下一工序。
為保證大跨徑隧道二次襯砌施工安全,還必須進行隧道圍巖及支護狀態(tài)監(jiān)控量測,并結合量測結果進行圍巖狀態(tài)及支護穩(wěn)定性評價,為初期支護效果評價及二襯設計參數調整優(yōu)化提供依據;同時明確隧道二襯及仰拱施作步驟及時間,達到指導施工、保證結構及施工安全的目的。監(jiān)理工程師應全過程參與圍巖監(jiān)控量測及斷面檢測,并對監(jiān)控量測及評價結果進行檢查,對全過程進行監(jiān)督管理。為保證結構受力達到正常應力水平,防止出現超負荷受壓情況,大跨徑隧道二次襯砌施工必須待圍巖變形和收斂趨于穩(wěn)定狀態(tài)后進行。初期支護斷面檢測是確保大跨徑隧道二次襯砌厚度的前提,以便在二襯施工前明確擬施作二次襯砌厚度,及早預防及控制。
2.3.1 二襯混凝土質量監(jiān)理要點
(1)襯砌臺車準備
在該高速公路大跨徑隧道二襯混凝土施工階段,為防止襯砌臺車發(fā)生錯臺、跑模等現象,必須從以下方面加強襯砌臺車施工質量控制:全面檢查襯砌臺車拼裝設計,確保鋼模板結構強度及平整度均符合設計要求;襯砌臺車使用過程中如遇臺車結構變形,必須立即檢查原因,看是否是因為混凝土壓力過大,并采取有效措施調整;施工前必須充分打磨臺車,并在使用面均勻涂抹脫模劑。
(2)混凝土配合比設計
原材料及混凝土配合比必須合理,結合類似工程經驗,如果混凝土中粗細骨料摻量過多、砂漿用量過少,則會發(fā)生骨料下沉、漿液上浮,引發(fā)混凝土結構表面蜂窩麻面?;炷僚浜媳仍O計除應嚴格按照設計要求及室內試驗結果外,還應根據氣候條件、施工機具、施工工藝等進行適當調整。每盤混凝土設計配合比為水泥∶砂∶水∶外加劑=384∶728∶1092∶192(kg),混合料結構強度控制要求具體見表1所示。
配料過程必須嚴格根據原材料檢驗結果及配比方案進行,并應結合工地實驗室配料單試配,由監(jiān)理方檢測無誤后簽字確認;將確定結果送交拌和場配料,并由計算機對配料過程全程監(jiān)控,混凝土混合料在正式使用前還應由技術人員和監(jiān)理工程師分別進行再次檢測,監(jiān)理工程師檢測結果顯示的材料稱量偏差均不超出1%。該公路大跨徑隧道二襯施工混凝土采用泵送方式,將混凝土坍落度控制在20~22cm以內。為確保混凝土材料具備良好的和易性和泵送性,應在制備過程中摻加適量減水劑;為提升混凝土混合料的抗裂、防滲性能并降低水化熱,還應在混凝土攪拌過程中使用雙摻技術[1]。
(3)混凝土施工
混凝土混合料通過強制式攪拌設備攪拌制備,全過程均通過計算機控制,總攪拌時間不超出90s?;炷粱旌狭贤ㄟ^專門的運料車運輸,且為保證混合料均勻性,避免出現混合料離析、泌水,運輸全過程均應不停攪拌。運料車到達施工現場后,從模板臺車兩側設置的窗口通過輸送泵對稱灌注,并應將臺車兩側混凝土灌注高度差控制在50cm以內;混凝土澆筑按照30cm的層厚分層進行,避免堵塞壓漿孔道后引發(fā)模板和預埋件變形。灌注施工過程必須連續(xù)進行,不得中斷,如遇特殊情況必須中斷且中段時間超出2h,則必須設置施工縫,按照40cm間距布置鋼筋,保護層厚度不小于20mm,且待混凝土強度滿足設計要求后方可重新恢復灌注。
混凝土振搗施工時,振搗時間及振搗深度均應嚴格根據設計要求及施工方案,防止混凝土上層收縮裂縫的出現,確?;炷凉嘧⒌拿軐嵭耘c平整性。振搗過程中必須將振搗棒和模板之間的距離控制在0.1m以上,且灑水養(yǎng)護時間不短于14d,拆模時混凝土強度至少達到2.5MPa。
(4)二襯質量控制
高速公路大跨徑隧道施工中二次襯砌不飽滿,且二襯混凝土和初期支出混凝土之間存在較大間隙是所面臨的通病,究其原因主要在于初期支護混凝土表面平整度差、二次襯砌混凝土收縮。為此在施工過程中,監(jiān)理方必須要求施工單位預留壓漿孔,通過壓漿填充二襯混凝土和初期支出混凝土之間縫隙,確保二襯飽滿。
2.3.2 防水層施工質量監(jiān)理控制
結合類似工程監(jiān)理經驗,大跨徑隧道防水施工應遵循防、排、截、堵的思路,因地制宜,綜合治理,充分借助結構層所具備的防水能力,構建完善的防水體系。該高速公路大跨徑隧道防水層施工過程中,防水層必須采用內側粘貼橡膠防水板的土工布,鋪掛防水層之前,必須徹底清理巖壁表面刺頭及巖渣,再通過砂漿抹面,避免損壞防水層。在處理過程中對于巖壁凹陷部分應增加土工布層數,并在處理平整的巖壁上按設計位置設置鐵釘和鐵絲,懸掛防水板,再根據施工方案加強防水板縱向松脆度及環(huán)形松弛度[2]等的控制,確保其在混凝土漿液灌注后能夠與巖壁表面緊貼。防水板接縫搭接寬度按照至少10cm的寬度控制,將土工布均勻包裹于鋪設完成的防水板。具體見圖1所示。
圖1 隧道二襯防水層施工示意圖
該大跨徑隧道作為高速公路工程中的特殊結構物,圍巖變化大,施工隱蔽性強,施工質量及安全控制不確定因素多,在監(jiān)理過程中必須保證全方位旁站,從施工機具質量監(jiān)理、圍巖監(jiān)控量測及斷面檢測、隧道二襯施工監(jiān)理等方面出發(fā),防止工程施工過程中及交工后出現質量及安全問題。該大跨徑隧道竣工運營后至今為止已逾兩年,結構穩(wěn)定,質量可靠,定期監(jiān)測結果顯示的各項參數均在合理范圍,圍巖及襯砌結構變形也處于完全可控狀態(tài),這與全過程監(jiān)理及質量控制是分不開的。