广西境内铁路隧道施工的常见问题及防治

彭 勋

（南宁铁路局南宁工务段，工程师，广西 南宁530003）

近几年来，随着国民经济的高速发展，铁路建设也得到了飞速的发展，隧道在铁路建设中的应用越来越广泛。仅在南宁工务段提前介入范围内，就有在建隧道46座，总延长49 214m，其中长度在500 m以上25座。随着铁路建设步伐的加快，铁路工程也陆续出现了一些质量问题，其中铁路隧道工程质量问题显得相对突出。如2010年7月11日，南黎线那适2号隧道发生坍塌，造成10名工人被困的事故牵动了亿万人的心。一条条鲜活的生命和血淋淋的教训，时刻提醒着我们，对在建工程早介入、早发现、早整改，消除工程质量隐患，杜绝由于施工质量引起的安全事故已经刻不容缓。虽然国家禁止非法分包转包，但目前铁路建设市场不是很规范，违法分包现象仍非常普遍，分包方在施工中将工程多次进行肢解分包，导致许多唯利是图的小老板不顾一切偷工减料，造成工程质量无法保证。加上隧道施工地理环境的特殊性以及部分建设和监理单位人员本身技术水平不高、责任心不强，这些都是造成隧道施工质量问题的重要原因。解决这些问题是建设、监理、施工和设备管理单位义不容辞的责任。

1 常见问题

1.1 隧道开挖断面超欠挖 在提前介入检查中发现，隧道出现超欠挖现象主要是施工操作时不放轮廓线、错误布置轮廓线和钻孔位置；放样中线和标高相对设计值的偏移；施钻人员技术不精或不认真；钻孔定位或钻进角度偏差控制不好；少打眼以及试图争取缩短钻眼时间，擅自减少钻孔深度；采用过多装药量；手持风钻施钻时，工作平台高度不够而使钻孔向上偏斜过大等所致。其次是围岩岩性、岩石结构的影响。据有关研究，如果隧道方向垂直于岩层走向，岩石整体破裂，超挖最多为16%；但当平行岩层走向时，则可能达40%。如遇软弱围岩、坍方或完整性差的地质情况，更易产生超挖。此外钻孔深度和钻眼精度影响、炸药品种不匹配及装药结构不合理、爆破设计不当等，也是导致隧道开挖出现超欠挖现象的原因。

1.2 隧道支护质量差 支护是安全的保证。因此，初期支护应及时施作，早封闭，快成环，控制变形。在介入检查中发现，初期支护不及时、支护厚度不够，以及钢拱架的拱脚悬空、连接不牢、扭曲不在一个平面上、间距不均和钢筋网与围岩的距离过大等不符合设计要求的问题。

1.3 隧道监控量测不正常 监控量测是隧道施工过程中，对围岩支护体系的稳定状态进行监测，为初期支护参数的调整和二次衬砌施作的时机提出依据，是确保施工安全和结构安全可靠、指导施工过程和施工安全监控的重要手段，是铁路隧道设计文件的重要组成部分，是施工过程中非常重要的一个环节。通过量测数据分析，可以准确地判定围岩的变形沉降情况，在变形量超出设计规定时，可以及时地采取有效措施加固，保证施工期间的作业安全。但部分负责监控量测的人员责任心差、技术水平低，认为有了初期支护后不会再变形，高兴就做一下，不高兴就不做，甚至出现量测数据造假。数据分析的失真，导致无法及时、准确地判定变形情况，无法采取有效措施确保施工安全，造成很大的施工隐患。

1.4 隧道防排水设施不完善 隧道防排水施工质量差，几乎是所有隧道的共性问题。由于是隐蔽工程，施工人员在作业过程中不认真，防水板焊接不牢或破损、挂设不平整、挂点不够，以及排水管堵塞、移位，排水沟开挖不到位、立模不标准、振捣不及时等直接导致防排水质量差。由于广西地处南方，雨水较多，隧道渗漏水将会对隧道稳定、洞内设施、行车安全、地面建筑和隧道周围环境产生诸多不良影响，从而降低隧道的使用寿命，威胁运营安全。轻则造成洞内空气潮湿，影响施工人员身体健康，机械设备锈蚀，绝缘设备失效，电路短路，漏电伤人；重则导致人员伤害，毁坏洞内机械设备，或形成塌方淹没工作面中断施工，造成重大经济损失。

1.5 隧道衬砌质量有缺陷 隧道衬砌主要存在着二次衬砌仰拱不成形、拱座连接不好、衬砌钢筋连接不规范、焊接质量差等问题。由于上述超欠挖控制不严、初期支护质量差等原因，直接造成了二次衬砌厚度不足，必然引起局部应力集中，使结构受力不均。再加上施工过程中振捣不到位等，造成衬砌质量差，为后期的运营埋下隐患。

2 防治措施

大部分隧道在运营期的病害发生，都与施工过程中的质量控制不严有关。例如边墙混凝土灌筑时基底积水及虚碴清理不干净，引起结构不均匀下沉；欠挖导致衬砌混凝土厚度不够、水沟铺底厚度不够或未铺底造成道床侧向翻浆冒泥等现象。由于施工过程中质量控制不严格，所造成的种种问题，只要建设、监理、施工3方加强施工过程中的质量控制，确保工程实体质量，就可以在很大程度上杜绝隧道工程病害的发生。

2.1 加强隧道断面超欠挖控制 开挖是隧道施工中的关键工序。超挖过多，不仅因出碴量和衬砌量增多而提高工程造价，而且由于局部超挖会产生应力集中，影响围岩稳定性；欠挖则直接影响衬砌厚度，处理起来费时费力。所以隧道开挖必须控制好超欠挖，以利于下道工序的正常进行。

2.1.1 开挖断面确定和轮廓线放样准确 隧道开挖断面应以隧道净空为基准，加上二衬厚度，初期支护厚度。考虑预留变形量，测量贯通误差和施工误差等因素适当放大。预留变形量可根据围岩级别、隧道宽度，埋置深度、施工方法和支护情况等条件，采用类比法确定，也可参考隧道收敛量测记录予以确定。

在开挖过程中，轮廓线的放样非常重要。由于隧道内施工车辆很多，为防止对导线点及中线点的破坏，不但要将控制点按规定要求埋置，还应设有明显标志及保护措施，并定期对控制点进行复核测量。所有放样过程都要施行“双检”制。量距时钢尺一定要垂直或水平，做到准确无误。

2.1.2 提高钻孔技术水平 钻孔技术对隧道超欠挖的影响，主要是周边炮孔的外插角θ、开口位置e和钻孔深度L。它们与超欠挖高度h的关系式为

该式表明随外插角θ和钻孔深度L的增大，h也随之增大。θ和L主要取决于司钻人员的操作水平和所采用钻机的某些性能，为确保控制θ和L，一定要努力提高司钻人员的操作水平和责任心。e作为一个独立参数，当e为负值时，h会随之减小。也就是说，可以允许一定量的欠挖，使e成为负值，这样可以有效的减少超挖。

2.1.3 完善爆破技术 视开挖方式的不同，爆破方式有全断面一次爆破、台阶法爆破、导洞先行扩大爆破和预留光面层爆破等方式。从减少超欠挖，改善开挖成形来看，预留光面层、导洞先行开挖的控制爆破方式比较好。在控制爆破中，主要的技术参数包括单位岩石炸药消耗量q、周边孔线装药密度g、周边炮孔布置等，如何合理地调整这些参数之间的配合，对减少超欠挖是至关重要的。单位岩石炸药消耗量应根据围岩类别，结合隧道现场施工的钻孔设备、爆破器材等各方面因素，并参照同类围岩有关资料统计数据来确定其范围，并不断进行调整，直至达到最佳效果。周边炮孔的装药量与周边炮孔长度的比值为周边孔线装药密度。光面爆破中周边孔线装药密度是决定光面爆破效果的关键，选择合适的周边孔装药密度会使爆破后周边孔形成贯通的裂缝，不会过多地破坏孔壁岩体，同时造成的超欠挖量较小。周边孔布置应准确，排列整齐便于钻孔，这样可提高钻孔效率。

2.1.4 采取动态施工方法 地质条件是客观条件，是确定爆破参数的依据。隧道爆破参数是在施工组织设计中确定的，但也不是绝对不能改变的。在施工过程中，应加强地质超前预报，准确探明前方围岩类型，要紧跟开挖面进行观测描述，根据围岩的变化和节理裂隙的发育程度，应及时调整爆破参数和施工方法。同时根据炮痕残留率，加密周边眼，确保每一爆破循环不发生超欠挖现象，通过动态施工达到控制隧道超欠挖的目的。

2.2 严格控制隧道支护质量 按照设计原则，隧道受力主要由初期支护承受，二次衬砌只是储备，可见支护质量控制的重要性。因此，必须严格按照设计施工，禁止偷工减料。

2.2.1 初期支护应及时施作 开挖后，岩石暴露时间要控制在2～4 h以内，应先初喷4～5 cm厚混凝土封闭岩面，然后安装格栅、锚杆等初期支撑，再复喷至设计厚度。加强喷射混凝土质量控制，改善施工工艺，做到早封闭，快成环，控制变形。软弱地层必须采用潮喷混凝土，不提倡湿喷混凝土。因湿喷工艺不过关，形成围岩、喷层2张皮，不能提高围岩的承载力，而且湿喷早期强度低，回弹量大。潮喷可以把围岩裂隙阻死，形成围岩组成的承载拱，这正是强调围岩爆破后不找顶及时初喷的原因。喷射混凝土标号不得低于200号，l d龄期的标号宜低于50号。

2.2.2 格栅钢架安装须符合设计位置 格栅钢架安装必须紧贴围岩，中间有空隙时，必须用喷混凝土充填密实，绝不允许填塞木柴和片石，出现“2层皮”现象。有很多隧道坍塌都是与初支背后空洞有关，这方面有血的教训，因此，施工中必须加强对此道工序的控制。2榀格栅钢架之间必须用斜拉杆焊接，拱脚处要根据现场情况采用纵向托梁、锁脚猫管（猫杆）或扩大拱脚等措施进行加强，这是保证下步开挖安全最重要的措施，必须认真落实。钢架落底接长时应沿隧道两侧交错进行，根据围岩条件每次接长1～3榀，上下格栅钢架必须对接牢固。同时必须控制拱架间距，纵向连接钢筋、钢筋网必须安设到位，搭接长度要满足规范要求。格栅钢架安装好后，复喷混凝土到设计厚度，保护层厚度不得小于3～4 cm。

2.2.3 锚杆根据设计要求和现场地质条件选用 一定要保证锚杆方向和数量。采用砂浆锚杆时要确保注浆饱满，稠度适中，锚杆插入深度不得小于设计长度的95%；有水地段优先采用药包式、楔缝式或缝管式锚杆，端头锚固锚杆一定要保证端头锚固部分的紧固质量。尾部必须加托板，托板应紧固密贴围岩和格栅，以提高锚固效果。

2.3 加强隧道监控量测工作 监控量测须纳入工序管理，在施工过程中一定要专人负责，定人定岗。同时与监控量测人员签定责任状，奖罚明确。通过对围岩变化情况及支护结构的观察和动态量测，对测量数据进行分析处理与必要的计算和判断后，综合评价隧道在施工过程中的安全性，并提出注意事项和建议，以达到合理安排施工工序、强化日常施工管理、修改设计参数和积累资料，确保施工安全的目的。

2.3.1 量测项目的确定 量测项目分为必测和选测项目。必测项目的各项参数必须按规范要求的频率进行量测（见表1）；选测项目在考虑经济性的基础上，根据现场实际情况确定量测的内容和频率。

表1 隧道监控量测必测项目

2.3.2 量测施工的质量控制 浅埋地段地表沉降测点应与洞内测点布置于同一断面里程上，且埋设深度不小于50 cm。洞内测量不得焊接于初支拱架上。在围岩和初期支护结构基本稳定，当隧道周边收敛速度有明显减缓均势，收敛量已达到总收敛量的80%以上，收敛速度小于0.15 mm/d，拱顶位移速度小于0.1mm/d时，方可停止测量。

2.4 防排水质量控制 防水工程是控制工程质量的关键。因此，隧道防排水应采用“防、排、堵、截结合，因地制宜，综合治理”的原则。洞口工程应按设计先行完成洞口截排水工程，做到排水系统完备、顺畅，使地表水尽早排离洞口，防止地表水在洞口附近形成新的陷穴。洞外水做到不通过隧道进行引排。洞顶刷坡线以外设置截水沟，以拦截地表水，减免冲刷。

2.4.1 灵活排堵地下水 按照不同地段的防排水设计原则、地质情况和地下水水压、水量大小，对注浆方式、材料、工艺、参数选择，要按照设计图纸和超前预测预报结果进行选择实施，分别采取超前小导管注浆、开挖后径向注浆等措施进行封堵。

2.4.2 重视工前基面处理 喷射混凝土施工前，视受喷面渗漏水情况，预先采用引排或封堵措施，受喷基面处理满足施工要求。初期支护应确保施工质量，保证喷射混凝土的均匀、密实性。喷射混凝土局部表面低洼处用防水砂浆填平，外露的钢筋头、钢管头切掉后用防水砂浆补平，喷射混凝土表面局部渗水严重处进行注浆堵漏处理，然后在初期支护表面全环采用2 cm厚防水砂浆抹平，确保在防水层施工时无水作业和基面平整。

2.4.3 排水和止水系统严格按照设计施工 排水盲管不仅要安设到位，同时根据隧道渗水量，该增加盲管的一定要增加。盲管接头的安设要合格，在混凝土浇注后不得有反坡现象。防水板的安设必须合格，禁止用铁丝等代替热熔垫片，爬焊机焊接宽度不小于15 cm，同时应做焊缝的气密性试验。按断面环向长度截取止水带，每个施工缝用1条完整止水带，尽量不要搭接，除材料长度原因外，只允许有左右2侧边墙上部2个接头，接头搭接长度不小于30 cm，且要将搭接位置设置在大跨以下或起拱线以下边墙位置。止水带对称安装，伸入模内和外露部分宽度必须相等，沿环向每0.5 m设2根ϕ12短钢筋夹住，以保证止水带在整个施工过程中位置的正确。

2.5 加强衬砌混凝土施工质量控制 软弱围岩及不良地质铁路隧道的二次衬砌应及时施作。二次衬砌距离掌子面的距离：IV级围岩不得大于90 m，V级围岩不得大于70 m。隧道衬砌要遵循“仰拱先行、墙拱整体衬砌”的原则。

2.5.1 严格控制原材料质量和施工配合比 施工所需要的砂、石料、水泥、粉煤灰、钢材、外加剂等必须检验合格后方可进场。混凝土各种原材料的质量应符合配合比设计要求，并应根据原材料情况的变化及时调整配合比。一般情况下每班抽测2次，如雨天应随时抽测。严格按照经批准的施工配合比准确称量混凝土原材料，按重量计最大允许偏差应符合胶凝材料（水泥、矿物掺合料）、外加剂、拌合用水为±1%，粗细骨料为±2%，的规定。

2.5.2 工序间衔接紧密有序 初期支护完成后，为有效地控制其变形，仰拱尽量紧跟开挖面施工，仰拱填充进行整幅施工，确保施工质量。要采用栈桥平台解决洞内运输问题。仰拱施作完成后，利用简易作业台车人工铺设防水板，绑扎钢筋后，采用液压整体式衬砌台车进行二次衬砌，采用拱墙一次性整体灌注施工。

混凝土采用拌和站集中拌和后用混凝土搅拌运输车运至洞内，由混凝土输送泵泵送入模。同时要注意提高振捣工艺，在施工过程中使用经过培训的熟练工人，严格控制振捣次数，防止漏捣、过捣。衬砌施工缝端头必须进行凿毛处理，并用高压水冲洗干净。

3 结束语

在铁路隧道的建设过程中，应杜绝违法分包，要积极采取有效措施，提高施工、建设、监理人员素质，始终坚持“一次根治，不留后患”的原则，严格控制施工过程质量，确保后期的运营安全。与此同时，采取合理的预防措施，对降低工程造价、节约资金、加快工程进度，提高隧道使用寿命也有着极其重要的意义。