公路隧道工程质量检测管理系统研究

王久环

随着公路隧道工程的大量修建，质量意识已经深入人心，对隧道工程施工及运营中的质量检测手段、工艺、方法等都取得了一定进步。然而，由于我国公路隧道建设起步较晚，在工程质量管理方面经验少，力量薄弱；并且和铁道及水工隧道相比，公路隧道洞室开挖断面大，施工技术复杂，隐蔽工程及附属设施多，运营环境要求高；加之我国目前的管理模式和管理体制等方面的问题，导致我国隧道尤其是很多已经通车的公路隧道存在着诸多质量问题，诸如渗漏水问题、衬砌空洞问题、衬砌混凝土裂损问题等等。而且，质量问题的产生也往往连带产生安全问题，很多安全问题尤其是与公路隧道本身硬件相关联的安全问题是质量问题的衍生产物。

1 公路隧道常见的质量问题

（1）隧道水害。在公路隧道所出现的一系列质量问题中，隧道渗漏水所造成的危害尤为普遍。隧道水害不仅增加隧道内湿度，降低路面抗滑性能，造成电路短路等事故，危及运营安全，而且还易引起其他病害。由于隧道渗漏水、积水，将会造成衬砌开裂或使原有裂缝发展变大，加重衬砌裂损；当地下水有侵蚀性时，会使衬砌混凝土遭受侵蚀，并且随着渗漏水的不断发展，侵蚀程度日益加重；在寒冷地区，水是影响隧道围岩冻胀的重要因素，水害严重必然导致冻害严重［1－3］。

（2）衬砌缺陷。衬砌缺陷主要是因为衬砌空洞、厚度、强度、密实度等原因造成的衬砌变形、衬砌移动及衬砌开裂等。作用在隧道衬砌结构上的压力，与隧道围岩的性质、地应力的大小以及施工方法等因素有关。由于受技术和资金条件的限制，一些因素在设计前是难以确定的，所以在隧道衬砌结构设计中常带有一定的盲目性，导致结构强度不够或与围岩压力不协调，造成衬砌结构开裂、破坏。然而，工程上出现的衬砌开裂更多的则是由于施工管理不当（衬砌厚度不足、混凝土强度不够等）造成的。

（3）净空受侵或轴线偏位。因模板强度、刚度不足而出现跑模，或因测量误差过大，出现模板定位偏差过大，都有可能导致隧道净空甚至建筑限界受侵或者出现隧道整体轴线偏位。也有因对已建成隧道的衬砌质量缺陷进行套拱处理而出现限界受侵的情况。

（4）通风不畅。所有的公路隧道均需要通风，不管是自然通风还是人工通风。事实上，当前国内相当数量的公路隧道尤其是中长隧道，通风设施常常形同虚设，一般不开启（多数是为节省运营费用），造成洞内运营环境污浊。而且，国内公路隧道通风设计主要依据现行《公路隧道通风照明设计规范》［4］，其中对运营通风之规定应该说较为详尽，但火灾通风仍需进一步探讨从而以规范形式予以认定。

（5）照明不良。我国公路隧道设计虽然都考虑了照明，但迫于运营维护成本的压力，许多隧道有灯具而未照明，而且这种现象相当普遍，甚至某些长度不短的公路隧道根本就没有安装照明灯具。事实上，国内现行相关设计标准及国外一些国家设计标准都规定长度大于100 m的公路隧道应设照明。

（6）监控不力。监控包含有施工期间的监控和运营期间的监控。目前对这两方面的监控工作都不同程度存在着一些问题。我国在多座隧道中进行了成套技术的引进，但效果并不甚理想。

2 公路隧道常见质量问题产生的原因

（1）材料方面。隧道工程属地下隐蔽工程，所用材料众多，既有土建工程通用材料（如衬砌材料等），又有特色材料，如支护材料（锚杆、喷射混凝土、钢构件等）、防排水材料（注将材料、高分子合成卷材、防水涂料等）。目前，国内生产各种材料尤其是特色材料的厂家众多，名目各异，质量也是参差不齐。因此必须严把材料质量关，这是保证工程整体质量的前提。

（2）施工方面。公路隧道工程中出现的种种质量问题绝大部分都是在施工过程中埋下了质量隐患。常见的公路隧道质量问题诸如超欠挖、渗漏水、衬砌厚度不足、衬砌空洞、混凝土和喷射混凝土质量离散性较大、隧道底部处理不彻底、先拱后墙形成的衬砌隐患等都与隧道施工过程有着密切关系。

（3）竣工验收方面。隧道工程竣工验收是在隧道工程交付使用前对质量进行检验和控制的最后一道关口，但由于各方面的原因，我国目前对公路隧道运营前的检测验收工作还存在着种种不足，竣工验收在一定程度上还仅仅是一种程序。当前，时而会有在竣工验收中确定的合格甚至是优良工程在日后的使用中出现或大或小的质量缺陷。当然，导致这种情况的发生可能有多方面的原因。但是，如何全面反应某隧道工程究竟“值”多少分，或者说最终评定出来的“优良工程”是不是真正优良，“合格工程”是不是真正合格，应该是竣工验收工作应该完善的一个方面。

（4）相应规范标准方面。由于至今尚无一部专门用于公路隧道工程质量检测的标准，导致在具体工程建设中，业主和监理部门无法可循、无法可用。施工单位由于自身的利益和水平限制，在施工检测方面存在很大的随意性。国内虽然也有不少科研和施工单位进行这方面的研究，但都比较零散，没有形成一个系统的检测评价体系，这和目前公路建设的发展速度以及工程质量的要求极不适应。目前，针对公路隧道全面质量检测的相关书籍文献也比较少。

（5）工程地质环境方面。从地质环境来说，如遇到地下水、岩溶、断层破碎带、高地应力、岩爆、瓦斯、偏压浅埋，膨胀土等条件，施工难度大，安全性差；这些都可能对公路隧道工程施工质量打折扣或埋下质量隐患。从施工环境来说，公路隧道工程环境多变，工程施工存在很多突变因素。

3 公路隧道质量检测评价体系的建立

3.1 建立公路隧道质量检测评价体系的原则

（1）系统性。高速公路隧道交通环境评价是一个涵盖多因素、多目标的复杂系统，评价指标体系应力求全面反映各隧道的综合情况，既能反映交通流运行状况，又能正确反映交通流与通风、照明等机电设施的关联特性，以保证评价的全面性和可靠性。

（2）科学性。评价指标体系一定要建立在科学的基础上，指标概念必须明确，并能客观、真实、合理地反映隧道运行环境的内涵。

（3）实用性。评价指标体系应当层次清晰、指标精炼、方法简捷，使之具有实际应用和推广价值。同时，选取的评价指标要有可操作性，指标含义明确易于被理解，指标量化所需资料收集方便，能够用现有方法和模型求解。

（4）独立性。高速公路隧道运行环境评价的指标与指标之间应是相互补充、相互协调的，充分考虑指标之间的相关性，避免指标之间的重复与冲突，实现指标体系的最优化。

3.2 施工质量评价指标的依据

目前，我国在对工程质量评价中，没有统一的评价标准，没有形成一致的评价指标体系，已有的规范只是通过隧道影响因素分析，在初选的隧道交通工程运行指标中，先通过德尔菲法确定重要指标，剔除一些对评价结果无关紧要的指标，再通过指标之间的关联性进行筛选，筛选出主要影响因素，使之条理化形成一套指标体系。

针对当前公路隧道建设质量保证体系的缺乏，以及解决此问题的迫切性，笔者在综合我国公路隧道已有建设经验及相关教训的基础上，结合我国国情，通过对公路隧道建筑材料、施工过程及竣工验收各阶段检测内容、检测方法、质量指标的研究，力图建立公路隧道建设质量保证体系的基本框架并将其程序化。相信此研究对推动我国公路隧道建设质量保证体系的统一化、标准化和信息化，从而总体提升我国公路隧道的建设质量，防止和杜绝本不应该出现的质量问题或质量隐患会起到一定作用。

（1）材料检测。材料检测主要针对公路隧道可能用到的各种常规材料（如混凝土材料和各种钢材）和非常规材料（如防排水材料、防火材料等），在借鉴现有相关规范、规程的基础上，总结其检测内容、检测方法和评价指标，并给出相关表格（表格在所编制软件I MSHTQ中体现）。事实上，目前对常规材料的检测评价体系相对比较完善，而对一些非常规的地下工程特有材料，相关的资料就显得尤为欠缺。所以，在材料检测研究过程中，既借鉴了相关行业的各种规程、规范，也引用了一些企业标准。

本文将公路隧道可能用到的各种材料划分为混凝土材料、砂浆材料、石材、回填材料、钢材、防排水材料、防火材料等7个部分，在此基础上对每一部分进行细化，见图1。

图1 材料检测划分框图

（2）施工检测。依据公路隧道的施工工序，将整个施工过程划分为9个大环节，并将每个环节细化成各个工序。对每个施工工序给出相应的检测表格，对公路隧道施工过程中所要涉及到的监控量测，因为《公路隧道施工技术规范》［5］中已作详细要求，而且相关的文献和研究工作已较多，所以本文研究没有涵盖该部分，见图2。

（3）竣工检测。竣工验收是工程竣工交付使用前的一个必要程序，针对目前我国公路隧道竣工验收的现状及存在的问题，本文将公路隧道工程竣工验收工作的分项、分部工程进行了详细划分，尤其是涉及到机电工程的相关项目的检测，见图3。

图2 施工检测划分框图

图3 竣工验收划分框图

（4）运营检测。运营检测一直没有得到应有的重视。对于已经运营通车的公路隧道，定期对其进行运营环境、服务水平及潜在隐患进行检测与评估，不仅可以改善运营环境，提高服务水平，更重要的是，能够对衬砌裂损及渗漏水等问题做到早发现，早处理。同时，运营检测对公路隧道的运营管理水平、紧急情况的应急处理以及对运行车辆的监控情况等可以做出综合评价，并提出整改和处理意见，从而能够有效预防各种意外和事故的发生。

（5）公路隧道工程质量检测管理系统I MSHTQ。根据前面所给出的公路隧道材料、施工、竣工及运营检测的内容、方法和技术指标（将此成果设计成100多张检测表格），用Delphi语言编制出了一套公路隧道工程质量检测管理系统（The Inspecting Management System of the High way Tunnel Quality，I MSHTQ）。该程序依据公路隧道工程建设的过程，将整个软件主要划分为公路隧道工程材料质量检测子系统、公路隧道施工质量检测子系统和公路隧道竣工检测子系统（公路隧道运营检测管理子系统暂未开发）。各子系统将工程实际中采集到的数据进行分类管理，可进行数据存储、修改、删除、评测、预览、打印等多项操作。同时，为了方便操作者使用程序，I MSHTQ提供了供查询之用的公路隧道检测方法及指标查询模块。公路隧道工程质量检测管理系统I MSHTQ的编制是前面4部分即材料、施工、竣工、运营检测的归宿，也是本文研究的核心。在I MSHTQ中，给出了前4部分所有涉及到的质量检测表格、检测方法和评价指标，同时也给出了竣工验收的评分方法并实现了自动化。为了方便操作，I MSHTQ提供了用于查询的公路隧道检测方法及质量评价指标查询模块。限于篇幅，不一一列举模块输入输出的各项内容。

4 结语

（1）初步建立了涵盖整个公路隧道建设过程的质量检测体系，给出了对应于公路隧道建筑材料、施工过程和竣工验收等各部分的质量检测内容、检测方法和评价体系。

（2）编制了公路隧道工程质量检测管理软件I MSHTQ。该软件可以初步实现对某一隧道工程建设过程的质量跟踪管理，从而达到隧道工程施工质量管理的程序化和数字化。

（3）推广应用该系统前，对各个部分的检测内容、方法、评价体系和所编制的软件I MSHTQ等还需在工程实践中进一步补充和完善。

［1］ 许 涛，黄晓明，赵永利.隧道路面类型选择及调查研究［J］.武汉理工大学学报：交通科学与工程版，2011（1）：181－184.

［2］ 黄培元.隧道施工容易产生的一些问题及质量控制［J］.东北公路，2002（4）：85－90.

［3］ 杨太华.越江隧道工程施工质量管理模式探讨［J］.交通科技，2004（3）：118－119.

［4］ JTJ026.1－1999公路隧道通风照明设计规范［S］.北京：人民交通出版社，2006.

［5］ JTGF60－2009公路隧道施工技术规范［S］.北京：人民交通出版社，2009.