公路隧道施工質(zhì)量問題及控制研究摘要:作為公路隧道建設(shè)的關(guān)鍵，施工質(zhì)量涉及到公路的使用功能和社會(huì)功能，直接影響其使用期限，甚至可能危及人民的生命財(cái)產(chǎn)。本文通過對(duì)公路隧道常見病害的分析，查找出公路隧道施工質(zhì)量問題的關(guān)鍵所在，結(jié)合本人對(duì)公路隧道施工質(zhì)量控制要點(diǎn)的認(rèn)識(shí)和體會(huì)，進(jìn)行歸納整理。1我國(guó)公路隧道建設(shè)面臨主要問題及其常見質(zhì)量問題1.1我國(guó)公路隧道建設(shè)面臨的主要問題改革開發(fā)三十年，我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng)，綜合國(guó)力不斷增強(qiáng)，高新技術(shù)不斷發(fā)展，也帶來了我國(guó)公路隧道建設(shè)規(guī)模和修筑技術(shù)快速發(fā)展的黃金時(shí)期。近二十多年來，我國(guó)公路隧道的修筑長(zhǎng)度不斷被刷新，施工技術(shù)難度、技術(shù)含量不斷加大，大斷面、多孔連拱隧道不斷出現(xiàn)，高海拔、高寒冰凍地區(qū)的隧道也開始投入建設(shè)，我國(guó)公路隧道建設(shè)乃至整個(gè)公路建設(shè)的相關(guān)科技攻關(guān)空前發(fā)展?？吹桨l(fā)展和機(jī)遇的同時(shí)，我們也清楚的知道，我國(guó)隧道建設(shè)技術(shù)雖然取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但仍然跟不上隧道快速發(fā)展的需要，隨隧道建設(shè)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比，也還存在很大差距，如科技投入不足，關(guān)鍵技術(shù)研究開發(fā)自給率偏弱，科技研究攻關(guān)質(zhì)量不高，管理技術(shù)比較落后，尖子人才隊(duì)伍力量較薄弱，技術(shù)創(chuàng)新能力不足等，這些都是制約我國(guó)隧道工程健康發(fā)展的重要因素。另外，我國(guó)快速發(fā)展的公路隧道建設(shè)與相關(guān)科技及相關(guān)工藝的發(fā)展也日益呈現(xiàn)出一定程度的不協(xié)調(diào)，公路隧道的建設(shè)發(fā)展即將帶來或者已經(jīng)帶來各種問題，如環(huán)境保護(hù)問題、資源保護(hù)問題、工程安全問題、施工質(zhì)量控制問題等。質(zhì)量是公路隧道建設(shè)的關(guān)鍵，涉及到公路的使用功能和社會(huì)功能，直接影響其使用期限，甚至可能危及人民的生命財(cái)產(chǎn)。在公路隧道建設(shè)技術(shù)不斷發(fā)展的同時(shí)，施工質(zhì)量的監(jiān)控管理也越來越受到人們的重視，開展公路隧道施工質(zhì)量控制和檢驗(yàn)方面的研究，是我國(guó)公路隧道近期建設(shè)發(fā)展重點(diǎn)攻關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)之一。1.2我國(guó)公路隧道常見質(zhì)量問題我國(guó)公路隧道工程建設(shè)的起步較晚，施工建設(shè)技術(shù)多借鑒于鐵路隧道的理論和經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理和檢測(cè)工藝等方面還不成熟、不完善。在國(guó)內(nèi)公路隧道領(lǐng)域，以往修建的和正在修建的大部分隧道，在不同程度上都存在一定質(zhì)量問題，部分甚至出現(xiàn)嚴(yán)重安全問題，無法正常使用。根據(jù)國(guó)內(nèi)外公路隧道的相關(guān)資料，公路隧道常見的質(zhì)量問題可歸納如下: （1）襯砌漏水隧道襯砌漏水是隧道圍巖含水和襯砌存在缺陷的綜合反映，是當(dāng)今公路隧道最為普遍的質(zhì)量問題。目前國(guó)內(nèi)絕大部分的公路隧道都存在不同程度的襯砌漏水問題。在隧道穿越含水層時(shí)，底層中一些固有的地下水通道被隧道攔截，隧道本身所擁有的空間，自然就成了此處地下水匯集的良好場(chǎng)所，當(dāng)隧道質(zhì)量存在缺陷時(shí)，就必然會(huì)出現(xiàn)漏病害。襯砌漏水多發(fā)生在隧道施工中的“三縫”(施工縫、沉降縫和伸縮縫)、襯砌質(zhì)量不良和發(fā)生裂損的薄弱部分。鄰近超挖回填不密實(shí)的空洞也容易發(fā)生滲漏水。按照出水量的大小和形態(tài)，隧道襯砌漏水也可細(xì)分為滲水、滴水、淌水和冒水幾種情況。（2）襯砌裂紋襯砌裂紋是指襯砌中出現(xiàn)某些不連續(xù)現(xiàn)象。引起襯砌裂紋的原因從外因上講主要是因?yàn)橥饬铜h(huán)境作用，例如巖層松弛、滑坡、氣候變化鹽害和酸害等;從內(nèi)因上講主要是因材料性質(zhì)、設(shè)計(jì)和施工的不足，如材料固有性質(zhì)變化、設(shè)計(jì)缺陷、施工縫處理不良等。公路隧道環(huán)向工作縫裂紋一般對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)正常承載影響不大，拱部和邊墻的縱向和斜向裂紋會(huì)破壞結(jié)構(gòu)的整體性，危害性較大。（3）襯砌腐蝕隧道內(nèi)金屬構(gòu)件的銹蝕、磚石砌體風(fēng)化、混凝土襯砌被侵蝕破壞等，都屬于襯砌腐蝕。襯砌腐蝕可歸納為物理侵蝕和化學(xué)侵蝕兩大類。物理侵蝕主要有凍融交替凍漲性侵蝕和干濕鹽類結(jié)晶性漲裂侵蝕兩種?；瘜W(xué)侵蝕主要有溶出性侵蝕(軟水侵蝕)、分解性侵蝕、鹽類侵蝕和其他有機(jī)物質(zhì)腐蝕等。（4）襯砌壓潰及剝落襯砌開裂是指在由未曾預(yù)料到的外力引發(fā)的襯砌受擠閉口型開裂部位，當(dāng)外力繼續(xù)加大時(shí)，襯砌將逐漸失去承載力，出現(xiàn)壓潰現(xiàn)象，繼續(xù)發(fā)展將引起襯砌剝落，甚至崩塌。襯砌開裂在公路隧道病害中比較多見。自然外力如滑坡、地震等和材質(zhì)極度惡化、設(shè)計(jì)缺陷、施工不良等都是引起襯砌壓潰及剝落的主要原因。（5）襯砌變形及位移襯砌變形是指襯砌在內(nèi)外因素的作用下發(fā)生形狀和尺寸的改變。襯砌位移是指襯砌的整體或者其中一部分出現(xiàn)傾斜、轉(zhuǎn)動(dòng)、平移、下沉或者上臺(tái)等變化。隧道的襯砌從建設(shè)完成到完全自然破壞必然經(jīng)歷變形、裂損、位移和垮塌四個(gè)階段。隧道襯砌變形是隧道破壞的第一步，而隧道位移出現(xiàn)在垮塌之前，和裂損幾乎出現(xiàn)在同時(shí)。在隧道襯砌出現(xiàn)變形，甚至部分出現(xiàn)裂損和位移時(shí)，就應(yīng)該對(duì)病害采取措施，避免垮塌的出現(xiàn)。（6）洞門裂損及洞口病害洞門在公路隧道建筑的作用主要有承受山體縱向推力，支擋洞口邊、仰坡，攔截仰坡面少量剝落、掉塊，并將坡面匯水引離隧道，以穩(wěn)定洞口，保證洞口線路安全。洞口多修筑于風(fēng)化破碎的圍巖，具備較差地址條件，承受較大溫差變化和各類不利自然條件，容易發(fā)生病害。公路隧道設(shè)計(jì)對(duì)推土力計(jì)算不準(zhǔn)、施工不良、附屬排水設(shè)備措施不當(dāng)?shù)热菀滓鸲撮T裂損及洞口病害。洞門常見的病害有端墻前傾、開裂并與襯砌環(huán)節(jié)脫節(jié)、錯(cuò)臺(tái)和洞口斷襯砌拱墻發(fā)生橫向相對(duì)位移等。洞口附件容易發(fā)生邊、仰坡崩塌、下滑，洪水等水流沖刷病害。（7）隧道凍壞隧道凍害是指位于寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)隧道內(nèi)，因水流和圍巖積水凍結(jié)，在隧道各部位及附屬設(shè)施上發(fā)生的、影響到運(yùn)營(yíng)安全和建筑物正常使用的各種病害。隧道凍害防治是當(dāng)今公路隧道技術(shù)攻關(guān)重點(diǎn)問題，在具體修筑過程中，應(yīng)認(rèn)真調(diào)查地址環(huán)境情況，通過設(shè)計(jì)改良、嚴(yán)密施工予以處理。（8）隧道運(yùn)營(yíng)通風(fēng)不暢及照明不良公路隧道和鐵路隧道一樣均需通風(fēng)，通過通風(fēng)技術(shù)對(duì)隧道正常運(yùn)營(yíng)的污染物含量水平和火災(zāi)情況下的煙霧含量、氣體溫度進(jìn)行控制。在整個(gè)隧道的建設(shè)中，通風(fēng)方案的優(yōu)劣及通風(fēng)運(yùn)營(yíng)效果的好壞，將直接關(guān)系到隧道的工程造價(jià)、運(yùn)營(yíng)環(huán)境、救災(zāi)功能及運(yùn)營(yíng)效益。目前國(guó)內(nèi)對(duì)公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)的研究還比較滯后，有關(guān)火災(zāi)通風(fēng)方面的技術(shù)仍需加強(qiáng)。此外，在國(guó)內(nèi)相當(dāng)數(shù)量的中長(zhǎng)公路隧道中，由于經(jīng)濟(jì)的原因，通風(fēng)系統(tǒng)一般也沒用開啟?，F(xiàn)行的公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定長(zhǎng)度大于1OOm的公路隧道需設(shè)置有照明措施，但迫于運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本的壓力，許多隧道的照明設(shè)備沒有開啟，有部分隧道甚至因此不安裝照明燈具，大大影響公路隧道的運(yùn)營(yíng)水平。2公路隧道常見質(zhì)量問題主要原因分析公路隧道工程質(zhì)量的形成是隨著建設(shè)進(jìn)度的推進(jìn)而形成的，其過程中出現(xiàn)的各類質(zhì)量問題和質(zhì)量缺陷和許多因素有關(guān)。我國(guó)公路隧道修筑技術(shù)、工程質(zhì)量控制和檢驗(yàn)水平的滯后是影響公路隧道整體工程質(zhì)量的基本原因。此外，我國(guó)一般的公路隧道工程建設(shè)周期較短、工期緊，一定程度影響公路隧道工程正常工序?qū)嵤豢杀苊庥绊懰淼朗┕べ|(zhì)量。公路隧道工程的修筑，涉及技術(shù)人員多、建筑材料多、施工環(huán)節(jié)多、管理流程多等具體情況，任何環(huán)節(jié)麻痹大意和出現(xiàn)紙漏都可能對(duì)整個(gè)工程建設(shè)質(zhì)量造成重大影響。根據(jù)公路隧道修筑技術(shù)的相關(guān)文獻(xiàn)和近年來逐漸被重視的監(jiān)理技術(shù)資料，我們可將公路隧道常見質(zhì)量問題產(chǎn)生的主要原因進(jìn)行簡(jiǎn)單歸納。2.1隧道建筑材料公路隧道所需建筑材料包括一般工程通用材料、支護(hù)材料和防排水材料等，種類眾多。一般的公路隧道在修筑過程和運(yùn)營(yíng)期間，需要經(jīng)受圍巖壓力、地下水壓力、巖體風(fēng)化及可能的化學(xué)物質(zhì)侵蝕和凍害等考驗(yàn)，因此公路隧道使用的建筑材料質(zhì)量要求很高，特別是在強(qiáng)度、耐久性、抗?jié)B性、耐腐性和抗凍性方面有較高要求，可以說建筑材料的優(yōu)劣是公路隧道工程整體質(zhì)量好壞的前提。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)各種公路隧道建筑材料的廠家眾多，名目各異，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，技術(shù)人員難以選擇也難以把好質(zhì)量關(guān)，加上工程時(shí)限較短，建筑材料的試驗(yàn)往往被忽視，公路隧道工程的整體質(zhì)量也就得不到保證。2.2隧道工程施工隧道工程施工工藝復(fù)雜，工序多，工程管理控制難度大，最容易產(chǎn)生質(zhì)量問題，公路隧道常見的襯超欠挖、砌漏水、襯砌空洞等問題都是因?yàn)槭┕た刂撇涣家?。從施工技術(shù)的角度上來說，目前我國(guó)公路隧道發(fā)展迅速，施工技術(shù)要求越來越復(fù)雜，可原有的隧道施工技術(shù)、質(zhì)量控制方法及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)己經(jīng)滯后，相關(guān)方面研究仍然欠缺;從施工環(huán)境來說，公路隧道工程環(huán)境多變，地質(zhì)狀況復(fù)雜，地下水、巖溶、瓦斯、膨脹土和破裂帶等非常常見，工程的施工存在很多突變因素;從施工人員本身方面的因素來看，首先是施工技術(shù)人員技術(shù)水平參差不齊，掌握較先進(jìn)技術(shù)的人員比例不高，難以確保施工工藝的準(zhǔn)確性和精密性，另外，有少數(shù)施工企業(yè)為了減少成本，存在一定惡意偷工減料問題，造成隧道整體施工質(zhì)量存在隱患。2.3隧道竣工驗(yàn)收隨著公路隧道的大量修建，質(zhì)量意識(shí)已經(jīng)深入人心，隧道運(yùn)營(yíng)前的竣工驗(yàn)收也正沿著規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。工程竣工驗(yàn)收是公路隧道在交付使用前對(duì)質(zhì)量檢驗(yàn)和控制的最后一道關(guān)口，但由于各方面的原因，我國(guó)目前對(duì)公路隧道運(yùn)營(yíng)前的檢測(cè)驗(yàn)收工作還存在著種種不足，竣工驗(yàn)收在一定程度上還僅僅是一種程序，沒有發(fā)揮其應(yīng)有作用。首先是現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)在一定程度上存在不足，無法適應(yīng)工程檢測(cè)發(fā)展需要;其次是現(xiàn)行檢測(cè)評(píng)價(jià)過程中的相當(dāng)一部分?jǐn)?shù)據(jù)來源于竣工資料，難以發(fā)揮起把關(guān)作用;再次是對(duì)參與檢測(cè)評(píng)定工作的技術(shù)人員沒有嚴(yán)格限制規(guī)定或是持證上崗制度。種種原因，使通過驗(yàn)收杜絕公路隧道工程質(zhì)量隱患苦難重重。2.4隧道監(jiān)控從廣義角度上講，公路隧道監(jiān)控包括施工期間的監(jiān)控量測(cè)和運(yùn)營(yíng)期間的監(jiān)控。目前公路隧道施工主要采用新奧法，施工期間的監(jiān)控量測(cè)是新奧法施工的靈魂所在。運(yùn)營(yíng)期間公路隧道的監(jiān)控近幾年來已經(jīng)引起廣泛重視，國(guó)內(nèi)在運(yùn)營(yíng)監(jiān)控系統(tǒng)的研究也有很大進(jìn)步，運(yùn)營(yíng)期間的監(jiān)控是保證隧道安全運(yùn)營(yíng)的重要手段。目前，由于種種原因的存在，我國(guó)施工期間的監(jiān)控量測(cè)和運(yùn)營(yíng)期間的安全監(jiān)控兩方面工作在一定程度上都存在一些問題，如施工監(jiān)控結(jié)果的信息反饋，以及所反饋信息對(duì)施工的指導(dǎo)，運(yùn)營(yíng)期間監(jiān)控的有效性和反饋實(shí)施等都沒有得到很好實(shí)施，公路隧道監(jiān)控效果不理想，難以及時(shí)解決公路隧道工程質(zhì)量問題。2.5行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)目前公路隧道修筑方面的技術(shù)規(guī)范僅有公路隧道勘察規(guī)程、公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范、公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范和公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)容較為陳舊，更新比較緩慢。公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)是專門針對(duì)工程質(zhì)量制訂，且于2004年重新修訂，但是，該規(guī)范中涉及隧道工程的篇幅仍然較少，且各項(xiàng)規(guī)定也不夠詳盡具體，還不能滿足公路隧道有其自身詳盡檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的要求。在當(dāng)前公路隧道工程建設(shè)中，業(yè)主和監(jiān)理還面臨標(biāo)準(zhǔn)模糊，方法難尋的局面，而施工單位由于其自身的利益和水平的限制，在施工過程和檢測(cè)方面存在很大的隨意性，導(dǎo)致隧道整體工程質(zhì)量存在隱患。目前國(guó)內(nèi)逐漸重視隧道工程質(zhì)量的檢測(cè)和評(píng)估，在長(zhǎng)期研究中也取得一定的成績(jī)，可還比較零散，沒有形成完整體系，難以付諸實(shí)踐，較成熟的相關(guān)文獻(xiàn)更是幾乎沒有，亟待加強(qiáng)。3 公路隧道施工質(zhì)量控制要點(diǎn)3.1噴錨支護(hù)的重要性噴錨支護(hù)要適時(shí)。噴錨支護(hù)跟不上開挖面, 若圍巖類別較高，不會(huì)造成較大影響；若圍巖較弱,在斷層、破碎帶就會(huì)出現(xiàn)問題, 因而在上述地帶施工時(shí)必須采用超短臺(tái)階開挖(人工開挖、小爆破), 并適時(shí)進(jìn)行初期噴錨支護(hù), 避免圍巖松動(dòng), 形成新的巖體平衡,即主動(dòng)利用了圍巖的自承能力。若立即支護(hù)將阻止其變形, 支護(hù)結(jié)構(gòu)受力很大;過遲支護(hù)可能會(huì)造成塌方。3.2 噴射速凝和早強(qiáng)混凝土是新奧法的重要手段噴射速凝和早強(qiáng)混凝土對(duì)剛開挖的巖石進(jìn)行封閉處理, 防止圍巖松動(dòng)、風(fēng)化, 并對(duì)巖面填平補(bǔ)齊, 減少應(yīng)力集中, 促使受力均勻。軟弱圍巖可鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)來增加其柔性, 而后沿著徑向打錨桿, 提高了圍巖的整體性, 控制了圍巖變形、松散。必須引起注意的是: 不要因?yàn)榈叵滤?、平整度差、超挖多、造價(jià)高等原因, 忽視了混凝土與圍巖的密切結(jié)合, 將噴射混凝土改為模筑混凝土, 防止局部脫落和塌方, 特別是拱頂部位更應(yīng)注意這一點(diǎn)。還要注意因混凝土厚度和強(qiáng)度不足而造成質(zhì)量隱患。3.3 鋼管拱架的作用為了增加噴錨支護(hù)的作用, 需采用127鋼管拱, 并增加錨桿長(zhǎng)度、錨桿數(shù)量和鋼筋網(wǎng), 鋼管間距為50m, 管內(nèi)注漿。3.4 選擇合理的開挖方法斷面開挖盡可能采用全斷面開挖, 但隧道很大及軟弱圍巖須采用兩斷面、多斷面開挖。即先挖兩側(cè), 待支護(hù)穩(wěn)定后, 再挖中間, 邊挖邊作初期支護(hù)。只有這樣才能少出問題。隧道開挖斷面越圓越好,這樣受力均勻。3.5 支護(hù)參數(shù)合理性支護(hù)參數(shù)只要滿足要求就可以了, 過大和過小都將給工程造成危害?？梢愿鶕?jù)不同的地質(zhì)狀況對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。3.6 新奧法施工特點(diǎn)初期支護(hù)和二次襯砌要分期進(jìn)行, 便于在兩者之間鋪設(shè)防水層, 以提高隧道防水能力。二次襯砌強(qiáng)度要足夠, 內(nèi)壁光滑美觀。對(duì)于深埋段隧道IIV類圍巖都可采用新奧法設(shè)計(jì)和施工, 只要根據(jù)圍巖的類別確定初期支護(hù)參數(shù), 其荷載完全由圍巖自己承受, 二次襯砌只承受圍巖流變壓力。對(duì)于明洞和淺埋隧道, 洞頂覆蓋物因高度不夠, 自身不能形成承載環(huán), 所有荷載由二次襯砌混凝土來承擔(dān)。若淺埋段隧道做噴錨支護(hù), 并對(duì)巖體和土體加固, 也具有一定的自承能力,但應(yīng)盡早進(jìn)行二次襯砌, 以防圍巖變形、洞體拉裂破壞。下面歸納一下新奧法的工藝要點(diǎn):(1)光面爆破: 搞好光面爆破設(shè)計(jì), 爆破參數(shù)(周邊眼間距、抵抗線、裝藥量)要準(zhǔn)確。(2)噴錨支護(hù): 噴射混凝土、徑向錨桿。噴射混凝土使用普通硅酸巖水泥, 噴射方法要正確, 噴射厚度要控制, 防止超厚噴層出現(xiàn)懸空。錨桿分為端頭錨固和全程錨固。(3)隧道防水: 采用高密度PVC 防水板, 關(guān)鍵是防水板的焊接或粘結(jié)工藝。(4)二次襯砌混凝土澆注: 二次襯砌混凝土采用模筑施工, 分段澆注(一般10m為一段)。3.7 隧道塌方預(yù)測(cè)、預(yù)防及處理巖體沒有自承能力, 地下水很豐富, 斷裂帶不明; 地質(zhì)、地形條件勘測(cè)誤差較大, 不明情況指標(biāo)、資料沒有提供; 支護(hù)時(shí)間不當(dāng), 施工方法欠妥很容易引起塌方, 需要在施工過程中加以預(yù)測(cè)和預(yù)防。（1）圍巖變形的預(yù)測(cè)和塌方預(yù)防新奧法與礦山法施工限制變形有著本質(zhì)區(qū)別,圍巖變形的預(yù)測(cè)是檢驗(yàn)圍巖是否穩(wěn)定的重要手段,防止圍巖變形過大失穩(wěn)、發(fā)生坍塌、堵塞開挖斷面是質(zhì)量監(jiān)控的關(guān)鍵。初期支護(hù)完成了不要即刻進(jìn)行二次襯砌, 注意觀察初期支護(hù)圍巖變形情況, 二者同時(shí)進(jìn)行也是與新奧法施工原理相違背的。初期支護(hù)一旦被破壞, 二次襯砌將會(huì)產(chǎn)生裂縫和其它不良后果。預(yù)防隧道塌方, 應(yīng)嚴(yán)格按新奧法要求做, 即深孔確定圍巖類別, 短臺(tái)階開挖, 并及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)和圍巖變形觀測(cè)。（2）塌方處理方法處理塌方主要以穩(wěn)定巖體為主要目標(biāo), 在加固巖體和塌體、加強(qiáng)支護(hù)方面做文章, 處理方法既要安全可靠, 又要經(jīng)濟(jì)合理。下列處理方法對(duì)隧道大塌體比較適用。1)待塌方巖(土)體穩(wěn)定后進(jìn)行處理;2)上導(dǎo)塌穴采用超前注漿處理方法, 即開挖后及時(shí)注漿, 先用噴射混凝土來封閉塌體表面;3)下