注冊監理工程師輔導：隧道工程質量的控制
發布時間：2014-02-25 共1頁
一、概述
作為高等級公路的山嶺隧道來說，它是大型的永久性的地下建筑物。國家對此地下工程的投資大，對其工程的永久性質量要求很高。為此在隧道的修建過程中，從開挖到修建完成的每道工序、每個環節的分部工程、分項工程的施工質量，國家從技術政策上做出了多種強制規定，并制訂了質量標準，這就是國家級的各種設計、施工規范與驗收標準。
從總體上說：隧道工程的質量主要包括有：
1、隧道開挖工程質量;
2、隧道支護工程質量包括各種建筑材料的質量;
3、隧道排水工程質量包括防排水材料的質量;
4、隧道路面工程質量;
5、隧道洞口工程質量包括明洞工程質量，就是這五大塊質量和總體。
二、隧道工程中各分項工程的控制
按《公路工程質量檢驗評定標準》的規定：每座隧道應是具有獨立施工條件的單位工程。每個單位工程中又按照施工長度、結構部位、施工特點等劃分出了9項分部工程，每項分部工程下又按不同的施工方法、材料、工序等劃分出了若干個分項工程。總之由于隧道屬地下隱蔽工程，其建設條件又不可預見，可變因素多的特點，影響總體工程質量的因素環節較多，為此，應嚴格按各種規范要求及驗收標準的規定，層層把關，控制、驗收，才能達到本高速路工程質量全優的質量目標。下面就將隧道工程中開挖、支護的重要性講一下。
(一)隧道開挖
當隧道圍巖類別及其相應的結構形式確定后，如何選用相適應的開挖方法和支護條件是關鍵的第一步。設計文件根據通過結構計算和以往工程中所采用的支護所得成功經驗，給定了不同圍巖的開挖方法和支護參數。根據設計文件建議的開挖方法，執行具體施工的承包商應認真的研究與試驗，應選擇安全轉換工序，快速的掘進方法：一般在Ⅱ類圍巖及以下的軟弱圍巖，一般采取多導坑的分部開挖法，如側壁導坑法。開挖工藝應遵循短進尺，早封閉，強支護的要求。對于Ⅱ-Ⅳ類圍巖及以下的軟弱圍巖，一般采用兩步臺階法即長臺階法：上部斷面先行，待全部完成或大部完成上部斷面后再開挖下部斷面。在開挖工藝上應遵循控制進尺，光面爆破，支護緊跟的要求;對Ⅳ-Ⅵ類圍巖，一般采用全斷面開挖法，其開挖斷面應一步到位，在開挖工藝上，應通過多次試驗選擇合理的進尺爆破參數，采用光面爆破法。對局部因圍巖巖層不利或層理、節理發育地段，及時采取錨網噴支護。
對于Ⅲ類-Ⅵ類圍巖地段的光面爆破開挖法，應通過多次試驗，才能選擇出一套。從鉆孔的布置方向、數量、深度、裝藥量，引爆順序等多種因素控制的爆破參數。對于地下工程來說不論因內外的經驗都證實這是在鉆爆法開挖中對洞室圍巖擾動最小，工程投資最省的方法。一般比較成熟的施工部門也都愿意接受這種方法。從目前本高速路各隧道的掘進中均采用了此種方法，但是其效果有差異，有的隧道圍巖條件能達到Ⅳ-Ⅴ類，圍巖的結構性質也差不多，但開挖的內輪廓及超欠挖的情況大不一樣。有的內挖邊旁鉆孔的方向控制不好(邊旁鉆孔是最難打的炮眼)，在每循環進尺處留出了很明顯的錯臺，有的內挖鉆孔布置不當，或裝藥量不當，也造成了超欠挖的現象，超挖多了，其回填數量多，相應資金投入多。怎樣控制超挖，這對承包商的切身利益有關。這是承包單位不愿意看到的事。欠挖多了，必須放炮處理，這樣隧道圍巖的穩定性是極不利的。這就像一個人做手術一樣，在同一部位開兩次刀和開一次刀對人體的損傷大不一樣是一個道理，希望我們的開挖中，力爭不出現費時，費工、對圍巖穩定不利的欠挖現象。
(二)隧道支護
隧道支護分初期支護(初襯)和永久性模筑支護(二襯)。當前采用的支護類型，基本采用新奧法理念。就是根據不同的工程地質條件來制定圍巖類別，對不同的圍巖類別采用指導性的支護類型。新奧法的主要原理：就是充分利用地質的自穩條件(勁壓力拱)納入隧道支護的一部分，再根據隧道開挖后的實際圍巖類別以及開挖后實際量測得到的內凈空收斂的速度，變形量的大小的信息，調整已初擬的設計參數，至到隧道內壁趨于穩定。隧道各項支護條件，實際上是在設計支護參數指導條件下的動態設計。下面講一下，各類支護結構物的主要作用：
1、初期支護
初期支護的主要結構物為：鋼架支撐、噴砼、鋼筋網、徑缶錨桿。又以隧道所處的位置不一樣，圍巖條件不一樣，為保證隧道開挖期間的施工安全，并盡量少擾動原有的地層平衡條件。一般在洞口淺埋，扁壓地段均設計有超前注漿長管棚支護(長度為20~40cm之內)，洞內圍巖較差的地段一般也設計有長度有限的超前注漿小導管(管長度在5cm之內，本工程各段長度均5.0m)，或超前錨桿。這兩種支護實際上是為保證施工安全而采取對圍巖進行預先加固的輔助工程措施。本項目工程中Ⅲ類駐以下圍巖地段均設計有以上的超前預加固地層的工程措施。
(1)鋼支撐：鋼支撐的設置應在開挖后即時設置要緊跟開挖。鋼架緊跟開挖與延時設置的作用不大一樣。有時施工單位為減少開挖與支護互相干擾，在圍巖較差的地段，這兩道工序和間距拉的很大，這對隧道結構來說很不利的做法。希望正在掘進正洞的單位應予以重視。
(2)噴砼：作為初期支護來說，噴砼的工程措施是最重主要結構。目前的地下工程不論圍巖條件如何，都應有這種結構。它的主要作用是：
a、混凝土能對圍巖節理、裂隙起充填作用，將不連續的巖層層面膠結起來，并產生楔效應而增加巖塊間的摩擦系數，防止巖塊沿軟弱面滑移，促使表面巖塊穩定。
b、噴射混凝土有一定粘結力和抗剪強度，能與巖層粘貼并與圍巖形成統一承載體系，改善噴層受力條件。
c、噴射混凝土能及時、分層施噴，噴層雖薄但具有較高的早期強度，故噴層能控制圍巖變形，即使圍巖有較大變形，但不致產生坍塌，從而提高圍巖的自承作用。
d、噴射混凝土能使坑道周邊圍巖盡早封閉，防止圍巖風化。
e、另在設鋼架地段，噴砼能及時的將地層壓力傳遞鋼架上，對穩定鋼架，約束地層變形是至關重要的手段。
在噴砼的施作上也應及地緊跟開挖。用初噴4~6cm厚的砼，封閉開挖面。待鋼架、錨桿、鋼筋網等工程措施到位后，再逐次的施噴砼，使其達到設計厚度，利用噴砼比較落，在有功未達到設計強度前，它有一定的柔性，利用這種少許的柔性與圍巖共用變形，使圍巖應力度分布后又達到平衡。這樣穩定的地層承載拱與噴砼等結構物構成初期支護的承載拱。噴砼的后期，固砼逐步硬化強度提高，其剛性也逐步的增加，至到砼完全達到強度時，成為完全剛性的結構。以附合新奧法先柔后剛的特點。
(3)鋼架
鋼架具有較大的支護強度和剛度，安裝后可立即承受開挖所引起的松坳壓力。鋼架可作臨時支護單獨使用，也可與錨桿、噴混凝土一起作永久支護，配合超前支護其效果更好。
A、使用條件
(a)自穩定時間很短的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類圍巖，在錨桿或噴射混凝土支護發揮作用前，可能發生圍巖失穩或坍塌危險時。
(b)淺埋、偏壓隧道，當早期圍巖壓力增長快，需要提高初期支護的早期強度和剛度時。
(c)在難以施作錨桿、噴射混凝土的砂卵石、土夾石或斷層泥等地層，大面積淋水地段，以及為了抑制圍巖大的變形需增加支護抗力時。
(d)當需要施作超前支護，設置鋼架作為超前錨桿(或超前小鋼管等)的支承構件時。
