浅谈高速公路隧道施工质量控制要点

宋文奇

(浙江交工国际工程有限公司, 浙江杭州 310051)

随着经济和科技水平的发展，我国在交通运输方面取得了前所未有的进步，公路工程建设将直接影响着城市未来发展与人民交通出行，其中隧道是公路工程建设重要组成内容；但就目前我国公路隧道设计与施工中，依然存在一些质量方面问题，想要保证隧道质量合格及后期运营阶段不出问题，质量检测及质量过程控制就成为隧道施工中不可缺少的部分。

在隧道施工过程中从原材料、制品的质量控制到各阶段的施工过程量测、质量检验等，都离不开质量的管控。根据目前隧道常见的质量问题来看，洞身开挖、初期支护、防排水、二次衬砌等分项工程列为重点检测对象。通过对上述各分项工程施工质量检测并进行质量控制要点分析，希望对提升相关工程的施工质量水平能够有所借鉴，同时能给相关同行提供参考。

1 隧道结构及常见质量病害

公路山岭隧道除洞门和明洞外，其他结构全部埋入地下，一般横穿山脉之间。隧道主体结构是由初期支护、二次衬砌、仰拱衬砌、仰拱填充、防水层、排水盲管、排水沟(边沟)、路面结构、电缆沟等组成；附属结构根据隧道长度配备照明、通风、监控、交通工程设施、机电设施等组成。

我国不管南北环境条件还是地质分布情况都差异较大，受施工单位的技术限制，一些已建成的公路隧道多少都存在不同程度的质量问题和病害现象，常见的病害主要有隧道渗漏水、衬砌开裂、衬砌厚度不足、衬砌背后空洞不密实、混凝土强度不足、路面开裂、照明不足等。以上病害归根到底都是在施工过程中质量控制不到位留下的隐患，只有严格对每道工序进行质量检测并且根据检测结果进行质量管控才能消除以上运营后出现的质量病害。

2 洞身开挖质量控制

隧道爆破开挖前，根据开挖段围岩级别、隧道长度、断面大小、支护结构、工期要求、机械设备的配置及出渣条件等综合确定。常规山岭隧道洞身开挖施工顺序为：测量、放开挖轮廓线—布炮眼—钻炮眼—清孔—装药—联线—爆破—通风、除尘—清危、找顶—出碴—爆破效果检查。

隧道开挖质量控制主要是超欠挖控制，隧道爆破施工后，隧道超挖或者欠挖或多或少都是有的，只要及时处理得当并且调整爆破相关参数也不会影响隧道质量。但现场实际施工中，还是有不少单位对超挖、欠挖不够重视，对欠挖部分不凿除直接喷混凝土覆盖了事，对超挖直接立拱架喷混凝土，以至于留下质量隐患。超挖会增加出渣量、衬砌工程量和额外增加回填工程量，导致工程造价上升；欠挖会侵限轮廓空间，导致初支厚度不足致使受力结构减弱，严重的直接会带来质量问题和后期安全隐患甚至威胁施工人员生命安全；所以隧道超欠挖必须严格控制在规范要求范围之内，同时也需要施工人员引起重视，从思想上转变对超欠挖的认知。超欠挖主要取决于炮眼的布局，只有炮眼布局好了才能爆破出正确的轮廓，炮眼布置过程中需要有有专人指挥，将各种不同作用的炮眼合理地布置在相应位置上，使每个炮眼都能起到它应有的爆破作用。由于隧道开挖过程中地质条件、岩石性质在不断变化，工作面的炮眼布置不能一成不变，必须根据具体情况进行布置。

2.1 各种炮眼的作用

炮眼按其用途和位置的不同可分为掏槽眼、辅助眼、周边眼。它们只有依次起爆才能保证爆破效果。

(1)掏槽眼的作用是首先在工作面上将某一部分岩石破碎并抛出，在原来只有1个自由面的基础上崩出第2个自由面来，为其他炮眼的爆破创造有利条件，以提高破岩效率。

(2)辅助眼：掏槽眼以外布置辅助眼进行扩槽，辅助眼的眼口排距离和行距要控制好，控制在规范误差范围内。

(3)周边眼：控制隧道成型的炮眼。一般在隧道的轮廓线上布置周边眼，硬岩可布置在轮廓线以外，与轮廓线外接；软岩可布置在轮廓线以里，与轮廓线内切。

2.2 布置炮眼的注意事项

(1)打眼前应将周围的松动土石清除干净，若用支撑加固时，应检查支撑是否牢固。

(2)打眼人员必须精力集中，锤击要稳、准，并击于钢钎中心，严禁互相对面打锤。

(3)应随时检查锤头与锤把连接是否牢固，严禁使用木质松软、有节疤、裂缝或腐朽的木把。

(4)操作中必须精力集中，发现有不正常的声音或震动时，应立即停机进行检查，并及时排除故障方准继续作业。

(5)换钎、检查风钻和加油时，应先关闭风门，方准进行，在进行中不得碰触风门以免发生伤亡事故。

(6)钻眼时机具要扶稳，钻杆与钻孔中心必须在1条线上。钻机运转过程中，严禁用身体支承风钻的转动部分。钻眼完成后，应采用木棍或塑料管进行成孔检查，有不符合要求应重钻，掉渣堵塞的炮眼，用高压空气和水将炮眼内泥浆、存水及石粉吹洗干净，无法清除残渣的用钻机重新进行扫孔处理。

3 初期支护质量控制

初期支护是隧道结构的一层防护，也是保证施工人员人生安全的重要保护，隧道开挖作业完成后应及时进行，以确保岩体的稳定和施工安全。隧道初期支护施工顺序：通风—清理岩面—处理欠挖—初喷混凝土—安装钢支撑—挂钢筋网—施作锚杆—施作超前支护措施—复喷射混凝土到设计厚度—围岩量测—反馈、调整支护参数。施工中对于破碎围岩情况，锚杆施作对围岩的扰动容易产生掉块伤人，为确保安全，喷混凝土分次进行，先初喷，再锚杆打设，最后复喷到设计厚度。

3.1 锚杆支护质量控制

锚杆是隧道初期支护的重要组成部分，也是保证围岩稳定的重要支护。锚杆支护是在围岩钻好锚孔内插入设计要求长度的锚杆，并采用机械注浆或锚固剂粘结的方法将锚杆与围岩锚固在一起，形成锚杆支护结构。锚杆支护主要利用锚杆的支承作用、加固围岩作用、组合梁作用、“悬吊”作用，将围岩中被节理、裂隙切割的岩块串为一体、填补缝隙，起到改善围岩的力学性能，约束围岩内部和周边变形，调整围岩的受力状态，实现加固围岩维护围岩稳定的作用。锚杆施工过程中质量控制主要在锚杆的加工、锚杆安装两方面进行质量控制。锚杆加工质量检查主要从锚杆杆体材料力学性能检测、锚杆规格、锚杆长度、加工质量等几方面进行质量检测，确保能满足工程要求；锚杆安装质量检测主要从锚杆孔位、锚杆方向、钻孔深度、孔径、锚杆锚固剂强度、锚杆数量、锚杆抗拔力、锚固长度和砂浆注满度进行质量检测。锚杆与孔壁之间的摩擦力是锚杆发挥锚固作用的关键，所以，钻孔后必须清孔，将钻孔内的石渣等清除并防止塌孔。对需要注浆的系统中空锚杆还需特别注意浆液配合比和注浆压力。

3.2 钢筯网质量控制

钢筋网原材进场时必须对其质量进行全面检查，按批次抽取试件作屈服强度、抗拉强度、伸长率和冷弯等试验，性能指标、规格应符合设计及规范要求。钢筋网在系统锚杆施作后安设，钢筋类型及网格间距按设计要求，在洞外加工成网片。在洞内安装，与初喷混凝土面间隙一般不大于3 cm，钢筋网与锚杆交叉点焊接固定，使钢筋网在喷射混凝土时不晃动。钢筋网安设时应注意：制作前应对钢筋进行校直、除锈及油污等，确保施工质量。

3.3 钢拱架质量控制

公路隧道施工中常用的拱架有格栅拱架和型钢拱架，其中拱架根据型材种类的不同分为工字钢、U形型钢拱架和H形型钢拱架。钢拱架一般用在围岩条件较差地段，围岩可能出现坍塌失稳、冒顶地段；钢拱架支护一旦安装就位，就具有一定支护能力，能大大提高初期支护的支护能力；因此，必须重视钢拱架的加工与安装质量检查，确保施工安全。钢拱架目前多采用液压千斤顶机械冷弯加工，加工过程中需注意钢架拼装后尺寸符合要求，弧形圆顺，周边轮廓误差不大于3 cm；拱架各单元之间的组拼用螺栓连接，螺栓孔眼中心间距误差不超过±0.5 mm ；钢拱架加工好平放时，平面翘曲应小于±2 cm；型钢腹板、翼板无翘曲变形；每榀钢架节段需编号，经过检查符合要求的方可运进入洞内使用。钢拱架加工合格并运入洞内后可进行安装，钢拱架安装按设计要求进行，钢拱架安装过程中要检查安装位置、间距、垂直倾斜度在规范允许误差范围内，同时还需注意钢拱架纵向连接筋连接情况和系统锚杆与钢筋网的焊接情况，符合设计及规范要求后方可进行喷射砼施工。钢拱架与围岩有间隙，应用喷射混凝土充填密实。钢拱架安装两侧拱脚应放在牢固的基础上不得悬空。拱脚标高不足时，应用喷射混凝土填充。

3.4 喷射混凝土质量控制

喷射混凝土支护是用高压将掺有速凝剂的混凝土拌和料通过混凝土喷射机直接喷到隧道开挖壁面上，形成喷射混凝土支护结构。喷射混凝土支护具有不需要模板、施工速度快、早期强度度高、密实度好、与围岩紧密粘结、不留空隙的优点，隧道开挖后及时喷射混凝土支护，可以起到封闭岩面、防止围岩风化松动、维护和提高围岩的整体性、帮助围岩发挥自身结构能力、调整围岩应力分布，防止掉块、防止坍塌的作用。喷射混凝土的施工工艺有3种：干喷、湿喷、潮喷，隧道中多采用湿喷工艺。湿喷工艺分初喷和复喷阶段，复喷可分次进行。喷射前应对受喷岩面进行处理，一般岩面可用高压水冲洗受喷岩面的浮尘、岩屑，当岩面遇水容易潮解、泥化时，宜采用高压空气吹净岩面。喷射作业可分层进行，一次喷射太厚，会引起膨胀，影响混凝土的粘接力和凝聚力，容易造成离层或因自重而出现错裂引起大片坍落；一次喷射太薄，则粗骨料不易粘接牢固，增加回弹量，一般分2～3层喷射。喷射时应分段、分部、分块，按先墙后拱、自下而上地进行。

4 防水层质量控制及检测

隧道渗漏水的长期作用，将影响隧道结构的耐久性，降低隧道内各种设施的使用效率和寿命，给隧道的运营条件带来不良影响，后期的处理不但要投入大量的人力物力并且还很难根除；因此在隧道施工过程中就要解决好防水问题，在源头抓好防排水质量。隧道防水工程主要有土工布、防水板、止水带、止水条、环向排水盲管等形式。防水板加土工布防水(分离式防水板)是在初期支护与二次衬砌之间，常用的止水带分钢板腻子或塑料止水带和橡胶止水带，前者用在施工缝，后者用于结构沉降缝和结构突变位置，止水条一般用于施工缝的防水止水作用。

铺设分离式防水板一般在测量初期支护变形趋势基本稳定和地质雷达检测初期支护背后密实后进行。防水板铺设前需要注意：初期支护面不能有钢筋头、锚杆头、毛刺、尖锐突出硬物、凹凸突变点等可能损伤防水板的情况；双道焊缝，不得有漏焊点，破损处必须补焊；搭接宽度不小于10 cm，焊缝宽不小于2.5 cm，防水板的焊接后质量检查一般采用充气法；在铺设时不要拉的太紧，尤其是拱顶和拱腰部分，应适当放松一些，避免在二次衬砌混凝土时被拉坏，影响防排水效果；铺设平顺，不得破损和折皱，松紧适度；通常每块防水板边部均预留焊接位置，在非焊接边补焊时，需清除干净防水板表面无纺布、油污等再施焊；焊接过程中热焊机的温度和速度不得忽高忽低，恒温匀速前进避免出现漏焊、过焊，保证焊缝质量。

5 二次衬砌质量控制

二次衬砌是隧道结构的重要组成部分，是隧道放水工程的最后一道防线，也是隧道外观美的直接体现；二次衬砌的质量好坏对隧道长期稳定、使用功能的正常发挥有很大影响。二次衬砌施工前需对初期支护变形进行测量数据分析，当变形范围满足规范要求并铺设防水层后进行。二次衬砌一般采用全自动液压模板台车施工，混凝土泵送入模时要注意混凝土不能离析。二衬台车通常采用全液压自动行走衬砌台车。具体台车长度需结合二衬设计、总体工程量、工期要求、进度要求、混凝土供应能力、隧道平曲线半径等进行确定。

围岩较差地段一般设计会增加钢筋以保证衬砌支护安全度。钢筋安装需要注意钢筋规格、层距、主筋间距、分布筋间距、架立筋(箍筋)间距、保护层厚度等符合规范要求；接头可以采用双面焊接或单面焊接，单焊接长度要符合设计及规范要求；焊接应根据型材选用合适的焊条型号，采用合适的电流，无明显咬肉现象，焊接缝饱满，焊接时应随时用尖嘴锤将焊渣清除；环向主钢筋、纵向分布筋接头要错开布置；钢筋安装完成后必须对防水板做细致检查，避免防水板损伤。

钢筋安装完毕后即可进行二衬浇筑，仰拱及充填宜采用分段整幅全宽一次浇筑，拱墙采用全断面液压模板台车一次整体衬砌。混凝土浇筑前台车要满足模板与初期支护面间距，满足二衬厚度设计要求；模板面有无污损，无变形，模板接缝平顺；涂刷脱模剂时不得污染钢筋；台车支撑牢靠，构件无扭曲、变形情况；堵头板安装不得破坏止水带、止水条等止水产品；拱墙沉降缝、伸缩缝与仰拱或路面的设置位置对称一致；混凝土要满足设计强度要求。

6 结束语

隧道施工是一个复杂的过程，本文根据以往施工经验从以上几点进行的质量控制要点分析，为工程建设施工人员提供借鉴和参考。每座隧道施工过程中会遇到不一样的问题，需要结合实际情况及相关图纸设计要求，选择适合的施工方法和相关参数，同时也需管理人员素质水平和工程参建单位的社会责任心，才能更好地控制隧道施工质量，将隧道顺利完成并投入使用，同时减少因过程质量控制不到位带来的后期质量病害和安全隐患，从而降低带来的维护成本，增加隧道工程使用寿命。