隧道初期支護(hù)施工常見質(zhì)量問題分析及防治

韓會生（長沙市公路橋梁建設(shè)有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410000）

?

隧道初期支護(hù)施工常見質(zhì)量問題分析及防治

韓會生（長沙市公路橋梁建設(shè)有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410000）

在公路工程的建設(shè)過程中，通過隧道的建設(shè)穿越山體從而縮短行車的里程，對于保護(hù)環(huán)境及水土流失等方面有很大優(yōu)勢。但隨著隧道的建成運(yùn)營發(fā)現(xiàn)，隧道的不規(guī)范施工極易造成施工期險情隱患以及嚴(yán)重影響運(yùn)營安全和使用壽命。本文將分析隧道初期支護(hù)施工常見質(zhì)量問題，并以“新奧法”為例分析其防治措施。

隧道；初期支護(hù)；施工；質(zhì)量問題；防治

引言

近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)水平快速的發(fā)展，對于公路工程的要求也逐漸嚴(yán)格。為了更好的保證公路工程的建設(shè)質(zhì)量和美觀性，隧道施工在公路工程中得到了廣泛的應(yīng)用。而為了更好的保證隧道的質(zhì)量，則必須做好其初期支護(hù)工作，從而保證隧道的各項(xiàng)參數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，以保證公路工程的施工質(zhì)量。

1　隧道工程施工的主要特點(diǎn)

①風(fēng)險性：因隧道工程圍巖較為復(fù)雜多變，這樣將會存在著意外操作的風(fēng)險性。②艱苦性：在進(jìn)行隧道施工時通常會伴有粉塵、噪音、煙霧等污染物的排放，且處于昏暗、泥濘、散渣、高臺等艱苦作業(yè)。③連續(xù)性：各工序不管是白天還是黑夜都需要不停的交叉運(yùn)作。④高難性：由于隧道的拱高在8m之上，且其開挖的最大跨徑約19m，倘若監(jiān)理及管理人員進(jìn)行相關(guān)檢查時沒有近距離檢查，同時又是在廢氣、粉塵、昏暗等較差的條件下進(jìn)行檢查時，很多的缺陷病害是很難被檢查出來的。⑤時限性：因?yàn)榘滋熳鳂I(yè)人員需要噴混凝土、清渣、放炮、打眼等作業(yè)，隧道工程中如小管棚、打錨桿等重要隱蔽工序，通常會放到夜間來作業(yè)，這樣容易導(dǎo)致質(zhì)檢環(huán)節(jié)出現(xiàn)疏漏現(xiàn)象。由此可見，隧道工程施工復(fù)雜，因此隧道工程的工作人員應(yīng)不斷加強(qiáng)自身的作業(yè)能力及提高其自身素質(zhì)。

2　隧道初期支護(hù)施工中常見問題

通過日常的檢查以及質(zhì)量安全問題的資料分析來看，目前的隧道初期支護(hù)主要有以下問題：

①支護(hù)相對滯后。在掌子面開挖之后，不能夠及時的進(jìn)行支護(hù)工作，或者其初期的支護(hù)不能及時封閉，形成環(huán)狀。②錨桿施工。錨桿的錨固力不能夠?qū)鷰r進(jìn)行加固；錨桿數(shù)量以及長度的類型、外插的角度無法符合設(shè)計(jì)的相關(guān)要求；沒有按照相關(guān)要求進(jìn)行墊板設(shè)置。③鋼筋網(wǎng)片的施工。鋼筋網(wǎng)格之間的間距超過標(biāo)準(zhǔn)；搭接的長度不能滿足相關(guān)規(guī)范要求；鋼筋網(wǎng)的保護(hù)層厚度不足。④鎖腳錨管的施工。錨管的長度不夠；沒有進(jìn)行注漿工作或者注漿不夠完善；沒有和鋼架連接或者連接的形式不規(guī)范。⑤鋼架的施工。鋼架的加工質(zhì)量過差；鋼架之間的間距超過限制；鋼架和圍巖、連接鋼板之間連接不緊密；鋼架的背后填塞片石。⑥噴射混凝土的施工。混凝土出現(xiàn)掉層脫落；噴射混凝土經(jīng)過爆破后出現(xiàn)了微小的裂紋；噴射混凝土的拱頂位置有著一定的孔洞；噴射混凝土的厚度未達(dá)到相關(guān)要求，表面的平整度過差；噴射混凝土的強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3　采用“新奧法”對隧道初期支護(hù)問題進(jìn)行防治

“新奧法”的重要技術(shù)背景是“量測、噴錨、光爆”這三大重要工序?！靶聤W法”施工不僅是集施工與設(shè)計(jì)于一體的工程概念，同時也是被工程實(shí)踐所證實(shí)的先進(jìn)的且較為有效的隧道修筑方法。其設(shè)計(jì)的主要規(guī)范為：復(fù)合式襯砌中的二次襯砌，Ⅰ～Ⅲ級圍巖中可作為安全儲備，并按構(gòu)造要求設(shè)計(jì)；Ⅳ、Ⅴ級圍巖中為承載結(jié)構(gòu)，可采用地層結(jié)構(gòu)法計(jì)算內(nèi)力和變形?；ㄉ剿淼涝O(shè)計(jì)說明：“初期支護(hù)參數(shù)是根據(jù)工程類比法來確定的，二次襯砌ⅡⅢ類圍巖按構(gòu)造設(shè)計(jì)，Ⅳ、Ⅴ級圍巖按部分承載結(jié)構(gòu)計(jì)算。”

3.1超前支護(hù)

超前小管棚、超前錨桿不僅是軟弱圍巖輔助措施的基本內(nèi)容，同時也是隧道工程中施工“先支護(hù)、短進(jìn)尺、弱爆破、快封閉、勤量測”指導(dǎo)原則的基本要求，未按要求認(rèn)真做好超前支護(hù)是隧道發(fā)生小坍塌（圍巖設(shè)計(jì)為Ⅴ級）的原因之一，有的施工人員片面認(rèn)為有鋼拱架支護(hù)就能穩(wěn)定，施工冒進(jìn)造成。因此，在進(jìn)行隧道工程施工的過程中，要首先做好超前支護(hù)工作，采用錨桿等進(jìn)行圍巖的輔助施工，以保證圍巖的穩(wěn)定性。

3.2噴混凝土

爆破后立即噴射混凝土4×6cm，其主要目的是為了盡快封閉巖石，從而有效的防止圍巖因松動而引起的變形，且應(yīng)根據(jù)新奧法原理及依據(jù)圍巖的類別及其設(shè)計(jì)參數(shù)來確定噴混凝土總厚度。例如，某隧道工程中，監(jiān)理部門多次進(jìn)行“質(zhì)量中間檢查”時，發(fā)現(xiàn)存在初噴混凝土封閉不及時，厚度不達(dá)標(biāo)；也有的是總厚不達(dá)標(biāo)；再者出現(xiàn)了噴混凝土與圍巖局部“脫空”有空隙的現(xiàn)象。初噴厚度要求需達(dá)到4～6cm，總厚Ⅳ級圍巖設(shè)計(jì)是25cm，監(jiān)理工作人員在進(jìn)行檢查時需保持高度的重視，確保初噴混凝土的厚度在標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍內(nèi)，尤其是對于部分特殊部位，其噴混凝土的總厚度可能原有設(shè)計(jì)的60～80%，其會大大影響隧道工程的施工壽命，且會影響到圍巖的自承能力（具體噴混凝土原理如圖1）。

圖1　噴混凝土原理圖

3.3錨桿

“新奧法”施工中的重要環(huán)節(jié)是錨噴支護(hù)，在進(jìn)行錨噴支護(hù)作業(yè)時，工作人員需嚴(yán)格掌控錨桿拔力，桿體類型及網(wǎng)片與錨桿和鋼拱架的焊接等。部分作業(yè)管理人員，較為重視系統(tǒng)錨桿位于拱腳部位的“鎖腳錨桿”，但對其他部位錨桿不予以重視，尤其是對于風(fēng)險性較大垂直于拱頂部位的系統(tǒng)錨桿，鉆孔作業(yè)時圍巖受震，落石傷人；甚者用螺紋鋼筋代替φ25×5mm中空砂漿錨桿導(dǎo)致注漿不飽滿，時間一長，當(dāng)初期支護(hù)噴層松裂，錨桿腐蝕使軸力松弛時，很有可能會發(fā)生初期支護(hù)向二次襯砌傳遞圍巖壓力的情況。以上不規(guī)范作業(yè)，減少錨桿的支護(hù)能力，按“新奧法”施工，則能在很大程度上發(fā)揮由支護(hù)和圍巖構(gòu)成承載結(jié)構(gòu)自承能力的效果（具體如圖2）。

圖2　錨桿支護(hù)流程圖

3.4鋼拱架

鋼拱架的目的是提升自穩(wěn)，增強(qiáng)Ⅴ級、Ⅳ軟弱圍巖初期支護(hù)的剛度和強(qiáng)度，同時防止圍巖變形，加強(qiáng)支護(hù)抗力的需求。規(guī)范要求：鋼拱架需確保能獨(dú)自承受2～4m高的松動巖柱重量：接點(diǎn)是由螺栓連接穩(wěn)固；鋼架需垂直于中線，上下左右誤差不得大于±5cm，傾斜度需小于2°；鋼架與圍巖間隙需采取噴混凝土填密度，若間隙太大時需采用楔塊頂穩(wěn)；同時拱腳不可采取土石回填的方法。在實(shí)際施工中鋼拱架支立要求較高，單價最大，一般在檢查中存在拱架間距拉大；與錨桿焊接多為“點(diǎn)焊”；有些架立后與圍巖間隙支頂不及時或填充不嚴(yán)；有些鋼拱架歪斜超限；這些情形若和其他不良因素同時存在時，將會減弱鋼拱架的作用。

3.5仰拱

軟弱圍巖及時實(shí)施仰拱，可使初期支護(hù)變成穩(wěn)定的承載環(huán)和有效應(yīng)力圈。Ⅲ級以上自穩(wěn)性較差的圍巖，其地基松散側(cè)壓力較大，較長時間內(nèi)滿足不了基本穩(wěn)定的條件，噴混凝土?xí)r易出現(xiàn)較多明顯裂紋，但支護(hù)能力又很難進(jìn)行再次加強(qiáng)；因此及時施作仰拱，在達(dá)到了地基承載力要求的同時，還可降低沉降變形，調(diào)整襯砌和圍巖的應(yīng)力狀況，從而加強(qiáng)側(cè)墻抵抗側(cè)壓力的能力，讓襯砌和初期支護(hù)處在穩(wěn)定狀態(tài)。①需結(jié)合拱墻施工及時進(jìn)行軟弱圍巖仰拱施工，使結(jié)構(gòu)趕緊封閉，尤其是圍巖變形及流變特性較明顯時，更要做好以上工作。②澆注前需清理虛渣、積水且采用正常模板進(jìn)行施作。③若是設(shè)有鋼筋骨架和鋼架的仰拱，其接點(diǎn)需規(guī)范，仰拱需全斷面一次開挖成形。④超寬部位，虛渣清楚后應(yīng)用同級混凝土一并澆注。

3.6量測監(jiān)控

①目的：為了掌握施工中圍巖穩(wěn)定程度與支護(hù)能力，變形的力學(xué)動態(tài)或信息，以判斷設(shè)計(jì)、施工的安全和修改相應(yīng)的參數(shù)。②量測監(jiān)控項(xiàng)目（必測項(xiàng)目）：a.地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察和描述。內(nèi)容：開挖工作面的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)觀察與描述；結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及支護(hù)裂縫或描述。時間：每次爆破后進(jìn)行。b.周邊位移。內(nèi)容：每10～50m一個斷面，每斷面2～3對測點(diǎn)，采用“收斂計(jì)”量測。時間：1～15d，1次/d；16～30d，1次/2d；1～3個月，1次/7d；大于3個月，1次/30d。c.拱頂下沉。內(nèi)容每10～50m一個斷面，采用水平儀測量。時間：與周邊位移相同。d.錨桿抗拔力量測，內(nèi)容：第10m一個斷面，每個斷面做三根錨桿，采用錨桿拉拔器。上述四項(xiàng)量測監(jiān)控（必測項(xiàng)目），最具指導(dǎo)意義。盡管量測監(jiān)控能夠有效的對隧道的狀況進(jìn)行檢測，但還存在部分問題：地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察與描述，一般描述不夠細(xì)，資料整理也不系統(tǒng)規(guī)范，對圍巖變更判斷有時缺乏有說服力的證據(jù)；周邊位移，拱頂下沉，有的量測資料不及時，整理也不夠系統(tǒng)和規(guī)范；錨拔試驗(yàn)，頻率不夠，此外有的隨機(jī)抽樣差，拱頂拱腰部位的試驗(yàn)少。因而目前各工點(diǎn)量測監(jiān)控，雖對隧道施工起到一定指導(dǎo)作用，但尚未達(dá)到應(yīng)有水平。

4　結(jié)束語

綜上所述，在公路工程的施工過程中，采用初期支護(hù)施工能夠更好的保證隧道工程的質(zhì)量，因此，做好常見問題的控制工作是隧道工程施工中的關(guān)鍵。要想更好的保證隧道工程的質(zhì)量，則需從多個角度出發(fā)，控制好初期支護(hù)施工的質(zhì)量，保證隧道工程開通后的穩(wěn)定運(yùn)營。

［1］張 偉，王 靜.淺談雙側(cè)壁開挖隧道初期支護(hù)施工質(zhì)量控制［J］.城市建設(shè)理論研究：電子版，2012：145～146.

［2］陶 坤，李小龍，李 泉.濕噴混凝土在公路隧道初期支護(hù)中的施工技術(shù)與質(zhì)量分析［J］.公路，2011：199～204.

［3］李紹杰.富水粉細(xì)砂隧道初期支護(hù)施工質(zhì)量控制探討［J］.中國建材科技，2015：31.

［4］陳菡清.公路隧道初期支護(hù)質(zhì)量檢測及評價系統(tǒng)研究［D］.西南交通大學(xué)，2012：97～98.

韓會生（1981-），男，工程師，本科，主要從事公路橋梁工作。

U455.4

A

2095-2066（2016）16-0184-02

2016-5-22