浅谈隧道施工的质量监控

1浅谈隧道施工的质量监控【摘要】本文介绍了兰武二线铁路隧道工程质量监控的经验，重点提出了复杂地质条件下确保隧道工程初期支护和二次衬砌质量的措施。关键词：隧道工程监理质量控制1、工程概况：新建铁路兰新线兰州至武威南段是国家重点工程，我公司管辖范围内共有双线隧道四座，洞身净宽11.14m净高12.14m,最大开挖断面136m2；隧道最长3486m。2、针对复杂地质条件，突出抓好初期支护古浪峡一、二号隧道属低高山及黄土丘陵区，山体组合受大地构造影响，地形起伏，山坡陡峭，隧道多在浅埋、偏压条件横穿冲沟进出。各隧道洞口段，都有数十米不均的第四系上更新统粘质黄土、卵石土、碎石土和块石土，结构松散，遇水分散无自承能力，这是地质条件带来的一大施工困难。洞身段岩层水平层理、解理发育，岩层间有滑面而无粘结力，稳定性极差，爆破后易失稳坍塌。在复杂地质条件下，隧道监理工作无论是质量控制还是成本工期控制，关键都聚焦于支护稳定和塌方预防这个重点上。1）、因地制宜确定掘进与支护型式针对隧道埋深浅，偏压明显和复杂的围岩状况，施工准备阶段即同2施工单位协商排除了全断面掘进方法。根据“新奥法”原理，确定以正台阶施工，上下台阶按长台阶间距分期推进。Ⅴ级围岩：上台阶采用上弧寻坑环形开挖，预留核心土，下台阶左右侧错开推进。上台阶施工前先在拱部施打Φ40mm长3.0m的超前小导管，加注水泥水玻璃双液浆作预支护，形成龟壳形保护层。在超前支护达到预期强度后，拱部采取环形开挖，预留核心土支挡，每个循环进尺严格按一榀型钢拱架0.67米的间距控制，对洞口浅埋段、偏压段局部加密钢拱架支护，循环进尺缩小为45cm。这样“预注浆、短循环、早封闭、强支护”的综合措施，适应于各类复杂的地质条件。古浪峡一号隧道进口位于松软的第四系堆积体上进洞，采用此方法环形开挖，并强化工作面双液注浆固化围岩措施，取得了很好的效果。Ⅳ级围岩：采取上、下台阶分期掘进和支护，掘进前上台阶拱部施打超前锚杆L或小管棚，开挖循环按设计控制在1.0～1.2m，立设格栅钢架。2）、及时掌握地质变化信息，准确修正支护要求隧道的勘察设计很难把全面的地质情况都寻清楚，所以监理部门特别关注施工过程中地质情况的变化。同施工单位一起使用TSP203超前地质预报系统对开挖面前方地质情况进行预报，根据预报的结果对围岩类别和初期支护进行及时准确的修正，做到有备而战，使隧道的初期支护基本符合了复杂多变的地质情况。同时要求施工单位按设计和规范要求施作初期支护并实行报检制度，有效的控制了初期支护的质量，并强调对围岩的监控量测，系统观测围岩位移变化动态，指导施工。33）从严控制喷锚支护质量隧道初期支护由锚杆、钢筋网、钢拱架、喷射混凝土等四个部分组成。它是隧道的永久性主要受力结构，而不是二衬前的临时支护，所以质量上绝不容许有任何侥幸心理和短期行动。鉴于喷锚支护的力学原理是以支护体系与围岩共同受力为基础的，其质量监控不仅要保证支护体施工能满足设计数量、强度及几何尺寸的要求，还要严密关注喷锚支护的及时性、密贴性、粘结性等特性要求。为此采取了几项关键措施：围岩开挖后及时施作锚喷支护，以最大限度保护和利用围岩强度和自承能力。对于容易吸湿潮解，松动变形的风化岩石及土层则采取分次喷砼工艺。即在锚固之前先喷4cm薄层混凝土，以尽快封闭形成保护壳，待锚固、挂网、架立钢拱架后，再次喷砼封闭。尽管分次喷砼增加了工序，实施阻力不小，但经过努力在特殊软弱围岩中还是发挥了明显效益。实践说明，它的意义不仅在于围岩封闭的及时性，还对支护体与围岩的密贴性、粘结性都有很大好处，值得认真坚持。提高锚杆安装质量。隧道初期支护系统锚杆设计采用全长砂浆粘结型非预应力锚杆。由于拱部上仰锚杆孔注浆困难，改用早强快硬水泥卷锚固，这一安装方法经抗拔试验，抗拔力能达到50KN以上，符合设计要求。考虑到充分发挥围岩锚固的悬吊、嵌固、连锁功能，还加强了锚孔施打角度，环向间距，锚头固结的检查。合理控制钢拱架安装的纵向间距。钢拱架架设的纵向间距对掘进循环进尺和材料费用有直接影响，曾成为现场争议较多的问题。设计图规定Ⅴ级围岩钢拱架间距是0.67m，Ⅳ级围岩间距是1m。施工中曾采取拉4大钢拱架纵向间距的办法来控制用量，有时每榀钢拱架间距拉大到2m，并蔓延到Ⅴ级围岩也有拉大间距的问题发生，监理部门认真加以制止。4）重点监控下台阶开挖与支护各个断面的监控量测资料显示，下台阶开挖时，原上台阶开挖后围岩位移已趋于稳定的状况下，因钻爆扰动和拱脚虚脱而产生围岩应力重新分布，其变形量和位移速率瞬间陡增。这种趋势的发展如不能及时为支护结构所控制，则会因位移变形而形成围岩松动区。丧失自承能力的松动区岩体的重力、岩体膨胀压力、地下承压水等多种压力，一旦大于初期支护的支承能力，必然产生严重后果。因此监理部门将下台阶开挖与支护，作为监控的特别重点加大工作力度。除强调全面执行规范外，还对一些关键性措施，作出明确的量化规定：首先是下台阶开挖前对支护体系采取稳定措施。措施包括：普遍施打钢拱架锁脚锚杆，对于地质情况复杂，上台阶开挖时出现过坍塌现象的地段，钢拱架加设纵向连接托梁，使多榀拱架均衡受力。下台阶采取左右侧边墙错开开挖，间距应大于5m，禁止两侧边墙对开施工。如采用中槽开挖，需保证边邦岩体预留宽度不少于1m，岩质破碎时不少于1.5m。下台阶开挖同样抓好控制爆破，防止超挖和对围岩和拱脚过大扰动。边墙开挖循环长度严格限制为一榀钢拱架的距离，绝对禁止超长开挖和几榀钢拱架同时接腿。钢拱架接腿要求对正连紧，不留空隙，拱脚基础务必稳固牢靠，如果落底在松软地层中均采用混凝土拱脚基础。接腿完成后及时挂网喷砼，5尽快完成下台阶初期支护。这些措施的落实也紧跟着相应的管理办法，包括加强旁站、巡视和定期安全质量检查。一经发现违规，果断及时处理，直至停工整顿。严明的要求、严格的管理取得了预期效果。3、兼顾内在质量与外观美过细抓好二次衬砌隧道混凝土二次衬砌，是隧道防水工程最重要的防线，是交付运营的长久安全保障，也是隧道外观美的直接体现。因此监理单位会同建设各方，坚持内在质量与外表美观并重的要求，做了大量过细的工作。1）、在二衬前全面检查并及时处理初期支护的质量缺陷规定初期支护未经监理工程师签认检查的，不准进入二衬作业，坚持把前期可能存在的缺陷，及时处理在二衬之前，保护二衬结构完整、完好。复查还发现了喷射混凝土表面不平整的问题，经对凹凸处的矢高与弦长之比超过1：6的地段系统补喷找平，使排水层铺装基面比较平顺，预防防水层在浇筑混凝土时，被挤压、张拉而破损。2）、做好边墙地基承载力的观测与软基加固工作重点是洞口、明洞及断层破碎带部位，对于地基承载力不足的认真进行加固。3）、重视拱顶封顶工作在二衬浇筑混凝土时，由于混凝土泌水干缩，在初期支护与二次衬砌之间的拱部会出现大小不一的空隙，这种空隙是难以避免的。根据隧道专家建议，在二衬模板内垂直拱顶预埋注浆管，作注浆充填通道。64）、完善防排水系统设计，以取得更好的防渗漏效果兰武二线隧道设计了“防、截、堵、排”相结合，以排为主的较为完整的防排水系统。环向与纵向透水管移至初期支护与二次衬砌之间，土工布之下。环向、纵向滤水管和横向泄水管均采用PVC三通管连接，形成完整、通畅的排水系统。工作缝增设膨胀橡胶止水带。二衬每环模注混凝土6-12延米，每环模注混凝土之间的工作缝处理，是整个防排水体系的薄弱环节。工作缝不论采取打毛或企口接缝措施，因接缝处产生的应力及位移，都可能出现密封破坏的问题，一旦出现二次衬砌渗漏，处理会相当困难。设计为YHB型膨胀橡胶止水带，为二衬模注混凝土防渗漏增设了最重要的防线，施工中监理工程师加强监控。这些措施使洞身防渗漏效果十分理想，二次衬砌部位做到了滴水不漏。5）、加强混凝土浇筑的质量把关隧道为保证混凝土浇筑质量，采用了液压模注台车和整体移动式模架，液压砼泵管道输送混凝土。由于二衬之前均完成了仰拱或混凝土铺底，基底平整，台车轨道基础稳固。这些为隧道二衬的几何尺寸控制、错台现象的预防和提高墙面平整度创造了有利条件。同时监理部门通过严格的混凝土浇筑前的隐蔽工程检验，浇筑过程中的旁站，保证了混凝土浇筑质量。4、几点认识1）采取措施减少围岩变化数量围岩变化在隧道施工中是牵一发而动全身的事。围岩实际性状掌握7的越多，越准确，工程的质量、进度、成本控制就越可靠，因此勘察阶段有必要多投入一些工程量。现代勘察技术已能在洞口外打水平钻孔，平行隧道纵轴线探察洞口段300m，仍至更纵深一些范围内围岩性状。在掘进过程中也可以采用超前钻探或借助地质雷达等物探方法进行地质预报。地质预报将是今后隧道施工需加强的重要环节。2）加强隧道新技术、新方法的推广在推广新奥法掘进支护技术的基础上，还有不少完善、配套技术要推广。如在浅埋段暗挖施工推广长管棚支护；在岩石掘进中推广和优化光面爆破，更好地控制开挖；在喷射混凝土方面改干喷为湿法喷砼；凿岩打眼推广新式的液压凿岩台车等等，这些都有重大现实意义和经济效益。3）千方百计预防软弱围岩塌方塌方的主导原因无疑是地质条件复杂，但经过努力仍然是可以抗御的。预防塌方要靠多种综合措施，要靠众人共同努力，关键是“认真”二字。现代隧道施工技术和技术规范所明确的要点，为预防隧道塌方提供了可靠的办法，关键就在：严格按规范施工，严肃纠正违规作业，严明处理不按合同办事的行为，做到这“三严”，一般塌方事故是可以得到有效预防的。