公路隧道施工工程质量控制关键技术

吴六轩 方庆林

摘 要：以某隧道工程为例，介绍了隧道爆破开挖、初期支护、二次衬砌和防排水等工程中应用的条件及操作方法，并从隧道工程质量控制的角度，结合隧道施工流程，重点对隧道爆破开挖、初期支护、二次衬砌和防排水工程中的质量控制关键技术进行探讨。

关键词：隧道工程;质量控制;无损检测;回弹技术

中图分类号：U455.4 文献标识码：A

0 前言

近几年来，在隧道施工中，由于质量控制不到位，导致渗水、塌陷等工程事故时有发生。这种情况除影响工程进度、造成资金损失外，还极有可能造成人身伤亡事故。所以，掌管与运用质量控制的关键技术，无论是对隧道工程质量还是现场人员的安全都是至关重要的。目前对工程检测及质量控制的技术已比较成熟，但还需要施工单位切实提高质量优先意识，熟练掌握关键技术，为质量控制提供技术支撑，确保隧道工程顺利进行。

1 工程概况

一条高速公路隧道工程为东西走向的双向6车道，设计速度90 km/h，净高4.7 m。左洞全长1 779 m，最大埋深126 m;隧道右洞全长1 784 m，最大埋深130 m。工程穿越地层自上而下分别为砂岩和粉砂质泥岩，风化严重。

2 隧道施工各环节检测技术分析

2.1 掌子面前方地质探测——超前综合预报技术

为了理解隧道工程的地质条件，在掌子面施工之前，应开展地质调查工作，掌握可能出现的不良地质类型、分布区域、规模大小等，并根据勘探资料编制掌子面施工方案。利用超前综合预报技术进行地质探测时的应用[1]。第一，准备检测设备，包括地震波记录仪、检波器以及装有数据处理软件的计算机等。图1给出了超前预报系统的组成和探测原理。仪表准备好后，合理安排测量场地。大约在掌子面前50 m处，用钻机打2孔作为信号接收孔。孔的深度为1.1 m，直径0.6 m，掌子面中轴线左右对称分布。另有10个钻孔，钻孔深度1.5 m，孔径0.4 m，钻孔深度为0.4 m。单孔填药60 g，触发爆破，采集P波、SV波等相关资料。通过软件对数据进行处理，得出地质预报结果。通过分析预报结果，了解岩体组成，确定围堰等级，制定支护方案。

2.2 锚杆质量检验——无损检测技术

在隧道建设中，通过锚杆支护来保证岩土结构的稳定，营造安全作业环境。然而，由于岩土压力较大，对锚杆支撑力要求很高。如锚杆本身存在变形弯曲、锈蚀、裂缝等质量问题，就不能提供足够的支撑力，容易造成锚杆断裂而引发塌方等事故。所以锚杆质量检测也是隧道施工质量控制的重要内容之一[2]。NDT是对构件进行质量检验的常用方法，其原理是在待检测锚杆的两端各放置1个发射器和一个接收器，在发射波通过锚杆后，通过分析接收信息，判断锚杆是否有裂缝，如图2所示。

考虑到隧道工程中所使用的支护锚杆数量较多，且全部检测费时费力，故采用随机法进行检测。检测量为锚杆总数的5%～10%，如合格率低于95%，必须进行整改。

2.3 初支护检测——地质雷达技术

由于施工技术原因或受特殊地质影响，隧道工程初期支护与围岩之间常常不能紧密贴合，形成面积不等的空洞。若孔洞数目太多、面积太大，易产生现扭曲、渗漏等问题。所以，在施工初期支护时，可以运用地质雷达技术检测支护效果，根据探测结果判断洞室分布位置及面积大小，据此制定相应的处理措施，提高支护效果。地质雷达探测需要在地面分别设置1个发射机和一个接收机，并将接收到的反馈信号传送到主机中进行处理、分析，得到检测结果，如图3所示。

2.4 内衬强度的检测——超声回弹技术

混凝土衬砌是提高隧道结构强度的重要手段，确保衬砌强度达到设计要求，对隧道后期运营安全具有积极作用。但在施工作业中，由于混凝土配比不当、施工不科学，造成衬砌强度达不到设计值，在受压时就会产生衬砌构件的变形、裂缝等质量问题。为避免这类问题的发生，应采用超声回弹技术进行质量检测。目前主要使用两种仪器，即超声仪和回弹仪。对两台设备分别放置于被测部件同一侧，分别测量超声传播速度和回弹值。再用一定公式，计算出混凝土强度。若实测强度超过施工标准中的设计强度，则表明在衬砌施工符合标准要求后，则需在混凝土强度后进行重新衬砌。

3 公路隧道施工质量控制的关键技术

3.1 隧道爆破开挖与超欠挖质量控制技术

本工程采用新奥法施工。光面爆破技术对隧道掘进效率和施工质量有着直接的影响。爆炸施工时，应结合地质调查资料和施工作业计划，确定炮眼的位置和质量标准[3]。如炮眼直径、深度、每门火炮眼内装药的数量、起爆方式、炮眼布置形式等，具体要求见表1。在了解了具体情况后，现场爆破人员还应掌握欠、超挖的条件，以及对此类问题的处理对策。如衬砌部分超挖、欠挖限制条件为每1 m2超挖或欠挖面积不超过0.1 m2。

3.2 隧道初期支撑质量控制技术

初始阶段应按开挖、支护、喷浆顺序进行。为了保证初期支护效果，在这一环节中需要着重注意以下几点：

（1）初期支护前要做好检查和准备工作，具体包括检查支护锚杆的质量、钢架安装完毕及提前布置超前小导管、准备喷浆等;

（2）利用信息技术实时了解施工质量，例如，用计算机处理锚杆的无损检测数据，确保锚杆质量合格后，才能答应混凝土喷射施工;

（3）利用压力传感器、变形监测仪等，对钢拱架的受力变化及变形进行实时监测，一旦发现钢拱架变形过大或出现裂缝问题，必须进行调整、加固。

3.3 隧道二衬质量控制技术

完工初期支护后，经现场人员验收合格后，再對二次衬砌。这一环节的质量控制措施是：

（1）检查衬砌断面，保证断面光滑，无蜂窝、麻面等质量缺陷，对边墙部位有渗漏问题，查明渗漏原因后，采取防渗措施;

（2）在浇注二次衬砌前，准确计算混凝土的中线位置、高度、净空尺寸，将实际误差控制在允许的范围内，然后开始混凝土浇筑，以保证衬砌的精度;

（3）二次衬砌所用的防水卷材、预留孔洞等，也要进行质量检查，确定符合要求后再开始衬砌作业;

（4）在二次衬砌施工中，应清除仰拱部分，创造良好的施工环境。

3.4 隧道排水质量控制技术

在隧道工程中，经常要面对地下水的渗漏问题，特别是地下水位较高的情况下，进行隧道防渗处理显得尤为重要。在这个项目中，需要注意的技术要点是：

（1）结合前期收集的地质资料，找出易渗水或地下水位较高的地区，然后在施工方案中着重说明相应的防渗、降水措施;

（2）防排水系统的选择应根据隧道工程的施工环境和实际需要来选择，例如选择明沟排水还是使用盲沟排水，要根据具体情况具体分析，才能达到理想的防水、排水效果;

（3）防水卷材的选用要注意防水卷材的搭接、焊接处理，保证防水效果。

4 结论

隧洞工程中，无论从保证施工人员安全考虑，还是从优化工程建设质量出发，都必须采取全过程、精细质量控制措施。当前，在掌子面施工、初期支护、二次衬砌等关键工程领域，如综合超前预报、无损检测、地质雷达等关键工程领域，都有专门的质量检测技术。此外，现场施工人员应始终保持高度的质量控制意识，重点从爆破发展、二次衬砌、防排水工程等方面掌握施工技术要点，落实好质量控制措施，从而为隧道施工提供良好的环境保障。

参考文献：

[1]李闯.隧道工程中防排水施工技术要点与质量控制措施[J].中国建筑金属结构，2018（16）：75.

[2]杨林德.隧道工程：第1版[M].北京：人民交通出版社，2017.

[3]孙钦凯.高速公路长大隧道供配电照明施工技术分析[J].机电信息，2017（9）：100-101.