2009年監(jiān)理工程師考試輔導(dǎo)：隧道工程質(zhì)量的控制

　　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(zhì)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(huán)節(jié)的分部工程、分項工程的施工質(zhì)量，國家從技術(shù)政策上做出了多種強制規(guī)定，并制訂了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這就是國家級的各種設(shè)計、施工規(guī)范與驗收標(biāo)準(zhǔn)。

　　從總體上說：隧道工程的質(zhì)量主要包括有：

　　1、隧道開挖工程質(zhì)量;

　　2、隧道支護工程質(zhì)量包括各種建筑材料的質(zhì)量;

　　3、隧道排水工程質(zhì)量包括防排水材料的質(zhì)量;

　　4、隧道路面工程質(zhì)量;

　　5、隧道洞口工程質(zhì)量包括明洞工程質(zhì)量，就是這五大塊質(zhì)量和總體。

　　二、隧道工程中各分項工程的控制

　　按《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定：每座隧道應(yīng)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(jié)構(gòu)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(shè)條件又不可預(yù)見，可變因素多的特點，影響總體工程質(zhì)量的因素環(huán)節(jié)較多，為此，應(yīng)嚴(yán)格按各種規(guī)范要求及驗收標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，層層把關(guān)，控制、驗收，才能達到本高速路工程質(zhì)量全優(yōu)的質(zhì)量目標(biāo)。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(dāng)隧道圍巖類別及其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式確定后，如何選用相適應(yīng)的開挖方法和支護條件是關(guān)鍵的第一步。設(shè)計文件根據(jù)通過結(jié)構(gòu)計算和以往工程中所采用的支護所得成功經(jīng)驗，給定了不同圍巖的開挖方法和支護參數(shù)。根據(jù)設(shè)計文件建議的開挖方法，執(zhí)行具體施工的承包商應(yīng)認(rèn)真的研究與試驗，應(yīng)選擇安全轉(zhuǎn)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(dǎo)坑的分部開挖法，如側(cè)壁導(dǎo)坑法。開挖工藝應(yīng)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(yīng)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(yīng)一步到位，在開挖工藝上，應(yīng)通過多次試驗選擇合理的進尺爆破參數(shù)，采用光面爆破法。對局部因圍巖巖層不利或?qū)永�、�?jié)理發(fā)育地段，及時采取錨網(wǎng)噴支護。

　　對于Ⅲ類-Ⅵ類圍巖地段的光面爆破開挖法，應(yīng)通過多次試驗，才能選擇出一套。從鉆孔的布置方向、數(shù)量、深度、裝藥量，引爆順序等多種因素控制的爆破參數(shù)。對于地下工程來說不論因內(nèi)外的經(jīng)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(jié)構(gòu)性質(zhì)也差不多，但開挖的內(nèi)輪廓及超欠挖的情況大不一樣。有的內(nèi)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(huán)進尺處留出了很明顯的錯臺，有的內(nèi)挖鉆孔布置不當(dāng)，或裝藥量不當(dāng)，也造成了超欠挖的現(xiàn)象，超挖多了，其回填數(shù)量多，相應(yīng)資金投入多。怎樣控制超挖，這對承包商的切身利益有關(guān)。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(wěn)定性是極不利的。這就像一個人做手術(shù)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(xiàn)費時，費工、對圍巖穩(wěn)定不利的欠挖現(xiàn)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(dāng)前采用的支護類型，基本采用新奧法理念。就是根據(jù)不同的工程地質(zhì)條件來制定圍巖類別，對不同的圍巖類別采用指導(dǎo)性的支護類型。新奧法的主要原理：就是充分利用地質(zhì)的自穩(wěn)條件(勁壓力拱)納入隧道支護的一部分，再根據(jù)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(nèi)凈空收斂的速度，變形量的大小的信息，調(diào)整已初擬的設(shè)計參數(shù)，至到隧道內(nèi)壁趨于穩(wěn)定。隧道各項支護條件，實際上是在設(shè)計支護參數(shù)指導(dǎo)條件下的動態(tài)設(shè)計。下面講一下，各類支護結(jié)構(gòu)物的主要作用：

　　1、初期支護

　　初期支護的主要結(jié)構(gòu)物為：鋼架支撐、噴砼、鋼筋網(wǎng)、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(shè)計有超前注漿長管棚支護(長度為20~40cm之內(nèi))，洞內(nèi)圍巖較差的地段一般也設(shè)計有長度有限的超前注漿小導(dǎo)管(管長度在5cm之內(nèi)，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(yù)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(shè)計有以上的超前預(yù)加固地層的工程措施。

　　(1)鋼支撐：鋼支撐的設(shè)置應(yīng)在開挖后即時設(shè)置要緊跟開挖。鋼架緊跟開挖與延時設(shè)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(jié)構(gòu)來說很不利的做法。希望正在掘進正洞的單位應(yīng)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(jié)構(gòu)。目前的地下工程不論圍巖條件如何，都應(yīng)有這種結(jié)構(gòu)。它的主要作用是：

　　a、混凝土能對圍巖節(jié)理、裂隙起充填作用，將不連續(xù)的巖層層面膠結(jié)起來，并產(chǎn)生楔效應(yīng)而增加巖塊間的摩擦系數(shù)，防止巖塊沿軟弱面滑移，促使表面巖塊穩(wěn)定。

　　b、噴射混凝土有一定粘結(jié)力和抗剪強度，能與巖層粘貼并與圍巖形成統(tǒng)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(chǎn)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(fēng)化。

　　e、另在設(shè)鋼架地段，噴砼能及時的將地層壓力傳遞鋼架上，對穩(wěn)定鋼架，約束地層變形是至關(guān)重要的手段。

　　在噴砼的施作上也應(yīng)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(wǎng)等工程措施到位后，再逐次的施噴砼，使其達到設(shè)計厚度，利用噴砼比較落，在有功未達到設(shè)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(yīng)力度分布后又達到平衡。這樣穩(wěn)定的地層承載拱與噴砼等結(jié)構(gòu)物構(gòu)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(jié)構(gòu)。以附合新奧法先柔后剛的特點。