隧道施工技术管理关键点及质量控制

和欣

摘要：进行北京至沈阳铁路客运专线北台子隧道施工时，通过建立健全质量管理体系，推行各级岗位质量负责制，明确隧道施工各工序质量控制要点及措施并在施工时坚决落实。同时在隧道施工时还运用了多项“四新”技术，有效确保了隧道的施工质量。

Abstract： During the construction of the Beijing-Shenyang Railway Passenger Dedicated Line Beitaizi Tunnel， through the establishment of a sound quality management system， the implementation of the quality responsibility system at all levels， clear the quality control points and measures of each process of tunnel construction and resolutely implement them during construction. At the same time， a number of "four new" technologies were used during the tunnel construction， which effectively ensured the construction quality of the tunnel.

关键词：铁路隧道；质量控制；关键点；四新技术

Key words： railway tunnel；quality control；key points；four new technologies

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）31-0066-03

0 引言

近年来，随着我国基础建设的迅猛发展，铁路、公路等隧道工程也得以大规模的建设，其长度及断面更大、结构日趋复杂。对隧道的使用功能和运营期间的安全性能也提出了更高标准，故要求隧道建设时采用更高的技术水平及更为严格的质量控制要求。但隧道施工具有隐蔽性强、地质情况复杂多变、作业环境恶劣、作业空间有限等特点，故其质量控制难度大，需要根据隧道工程施工的特点，采取科学的，有针对性的质量管理及控制措施，避免在施工时埋下质量隐患，以确保隧道的结构性能、运营安全及使用寿命。

1 工程概况

新建北京至沈阳铁路客运专线（京冀段）控制工程先期开工段JSJJSG-1标段北台子隧道地处河北省平泉县台头山乡境内。隧道进口里程DK266+950，出口里程DK277+080，全长10130m，为铁路单洞双线隧道，两线间距5.0m。隧道全段位于直线段上，隧道内纵坡为人字坡。北台子隧道设置“两斜井”的辅助坑道模式。隧道Ⅱ级围岩1795m，占17.7%；Ⅲ级围岩6135m，占60.6%；Ⅳ级围岩1840m，占18.2%；Ⅴ级围岩360m，占3.5%。结合调绘和物探资料，共有12条断裂带影响本隧道。本区断裂主要为浅部层次的脆性断裂，断层性质以正断层为主，断裂规模及大小不一。总体而言，隧道围岩破碎，裂缝发育，隧道存在突泥、突水风险，为较高风险隧道，安全及质量控制难度大。北京至沈阳铁路客运专线是沟通东北华北华东中南等地区的重要通道，也是连结华北华东中南与东北经济区的纽带，其地理位置十分重要。且本线运营速度目标值为350km/h，质量要求非常高。所以本项目的重要性使得其受社会的关注度非常高，故质量管理不容出现半点差错。

2 建立健全质量管理体系，落实质量责任制

质量管理的首要任务是紧紧围绕质量目标建立质量保证体系，制订科学的及操作性强的质量规划，坚持“以人为本”的观点，强化细节管理，通过相应的组织、技术措施和及时准确的质量管理信息系统，实现隧道施工过程的全面质量控制。推行质量管理责任制，制定和完善岗位质量责任及考核办法，强化质量管理，充分动员全员参与质量管理，激发项目部人员上下共同完成质量目标的决心，使他们的能力得以发挥、潜力得到挖掘。通过不断扩大管理能量、拓宽管理辐射面和提升管理层次，达到了质量管理的目的。

3 各工序质量控制要点及措施

隧道施工质量控制最为关键点在于明确隧道施工各工序质量控制要点及措施并在施工时全面落实，方能真正确保隧道的施工质量。

3.1 开挖

3.1.1 控制要点

一是要控制边墙基础及隧道底开挖标高，以防止边墙基础嵌入围岩的深度不足，降低隧道二衬结构承载能力；二是控制超欠挖。

3.1.2 控制措施

对开挖标高进行严格控制；根据爆破效果进行参数的调整，以达到最佳效果，当地质情况变化时，对爆破参数进行调整，并在每次爆破后校核爆破参数，减少超欠挖。

3.2 初期支护

3.2.1 管棚质量控制

①控制要点。

管棚孔洞位置及外插角、管棚搭接长度、孔深、注浆压力及浆液质量。

②控制措施。在导向墙内按管棚设计位置精心埋导向管，以确保管棚孔数、间距及外插角。管棚钻孔外插角取1～2度。

严格检验进场原材料，按设计控制配合比及注浆压力。

3.2.2 超前小导管质量控制

①控制要点。

原材料质量、浆液配合比、注浆压力。需确保浆液填满导管与围岩间空隙。

②控制要点。

严格检验进场原材料，按设计控制配合比及注浆压力。

3.2.3 锚杆的质量控制

①控制要点。

錨杆规格、力学性能指标；锚杆施作的数量、长度及质量；砂浆配合比的选定。

②控制措施。

严格检验进场原材料。

按设计位置及数量进行钻孔，锚孔与岩面垂直，设垫板并密贴岩面，长度不足的锚杆重新打设，直到满足要求。

3.2.4 钢筋网质量控制

①控制要点。

钢筋规格及力学性能指标。

钢筋网的网格间距、网片搭接长度。

②控制措施。

检查钢筋网胎模，严格检验进场原材料。

现场检查网片搭接长度和预留搭接长度。

3.2.5 钢拱架质量控制

①控制要点。

钢拱架规格及力学性能指标。

钢架加工质量、安装位置、拱脚支垫和喷射砼。

②控制措施。

严格检验进场原材料。严格控制连接板尺寸、厚度和钻孔工具（要求采用台钻钻孔）。定期检查钢架节段弦长，拼装成榀的尺寸偏差。

要求钢架不得侵入衬砌断面，拱脚支垫要牢固。围岩超挖部分采用喷射砼填充，严禁采用块片石等异物进行填充。

3.2.6 喷射砼

①控制要点。

原材料质量、配合比及喷射砼厚度。

隧道断面开挖尺寸，围岩表面松动岩块及拱脚、墙角处岩屑等杂物清理情况，以确保砼与围岩粘附牢固。

是否采用湿喷工艺。

②控制措施。

严格控制进场原材料质量，优化配合比。砼拌和采用自动计量装置以保证计量准确，并定期检定，每次拌和前进行零点校核。

采用易于控制喷射质量的湿喷工艺，降低回弹率，确保砼均质性和强度。

采用Ф8钢筋做成测钎，垂直于受喷面焊接在钢筋网上，测钎上画有刻度，以检查喷射砼厚度。

3.3 二次衬砌

3.3.1 钢筋绑扎

①控制要点。

钢筋焊接质量及搭接长度、接头设置、保护层厚度。

②控制措施。

采用架立鋼筋骨架进行钢筋绑扎，以确保钢筋排距。在两端头的架立钢筋上标记出环纵向钢筋安装位置，按标记进行钢筋绑孔以控制钢筋间距。

保护层加设新型塑料垫块。

3.3.2 模板台车

①控制要点。

模板台车的中线控制。

模板平整度，接缝严密程度。铰接轴应灵活，能够自如伸缩及开启。

②控制措施。

使用厂制液压式衬砌模板台车，模板面板厚度为10mm，模板由钢结构及钢模拼装而成，台车设有砼输送管支架或吊架，拱顶设置3处注浆孔。

对模板精心打磨、清理除锈，清理干净的模板表面均匀涂刷脱模剂，不得使用废机油。

3.3.3 二衬砼

①原材料的控制。

严格检验进场水泥、粗骨料、细骨料、外加剂。

砼严格按配合比采用自动计量拌合站生产，搅拌时间须超过2min。

②模板加固。

使用液压式衬砌模板台车，挡头模板为木模。设置模板定位卡轨器，并旋紧基础丝杆千斤顶、门架顶地千斤顶和模板顶地千斤顶，以避免模板移位及门架变形。

③砼拌合物的控制。

砼浇筑时严格将砼坍落度控制在140～180mm间，并及时留置试验试块。

④砼的捣固。

采用附着式振捣器为主，以插入式振捣器辅助振捣。

⑤浇筑过程。

连续浇筑以避免“冷缝”。自下而上进行砼浇筑，按先墙后拱，对称浇筑。施工中如出现停电，立即启用备用电源，确保砼浇筑不中断。

⑥拆模及养护。

砼强度达到8.0MPa以上方可拆模。

拆模后及时养护砼，养护时间14d以上。养护期间，控制砼内部与表面温差、表面与外界环境温差不超过20℃，养护用水与砼表面温差不能超过15℃。

⑦拱顶回填注浆。

衬砌砼强度达到设计要求后，对拱顶进行注浆，确保衬砌背后无空洞。注浆材料为M20砂浆。注浆管采用Φ50 PVC管。

3.4 防排水施工

3.4.1 施工缝

①构造形式：

仰拱和二衬的纵向施工缝防水构造为：钢边止水带+界面剂；

二衬间、仰拱间施工缝防水构造为：土工布+防水板+背贴止水带+中埋止水带。

②控制措施：

严格检验土工布、防水板、止水带等原材料质量。

将施工缝处已浇砼表面凿毛，凿除浮浆和杂物，清理干净，后按要求涂刷界面剂。

检查二衬及仰拱施工缝的止水带安放位置。

背贴止水带用模板固定在施工缝中间位置，中埋止水带加固按设计给出的方法进行。

3.4.2 防水板

控制要点：

防水板铺设范围及铺挂方式按设计要求进行。基层应平整、无尖锐物体。

防水板按设计采用双焊缝焊接牢固，不得有渗漏，单条焊缝宽度需大于15mm。防水板搭接宽度≮15cm，允许偏差为-10mm。防水板搭接缝与施工缝应错开设置，其距离≮50cm，允许偏差为-5cm。

3.4.3 盲管

①控制要点。

盲管材料质量、铺设位置和范围、固定方式。盲管接头连接、纵环向盲管间连接、纵向盲管与排水沟连接的质量。

②控制措施：

盲管施工前在隧道洞壁上标出设计位置线，确保盲管位置准确合理，纵向盲管安设坡度与隧道坡度一致。

盲管出水弯头段（边墙进水孔管）设置PVC硬质弯管作套管，以保护盲管和起到引导作用。要注意出水孔段的流水坡不得小于2%。

采用长5cm锚固钉和8cm×20cm防水板窄条将盲管锚固在洞壁上，每50cm设置一处。

设置在衬砌背后的排水盲管与衬砌同时施工，并采取措施避免砼或压浆浆液渗进盲管堵塞水路。

4 采用“四新”技术，加强质量控制

虽然通过严格落实上述质量措施，能够有效确保隧道施工质量。但是，措施的严格执行无疑造成施工难度增加、施工成本上升及施工工期的延长。上述不利因素往往对施工人员质量控制的工作态度产生了消极影响，从而对工程质量控制管理带来不良风险。本项目在隧道施工时，积极采用“四新”技术，在确保施工质量的同时，还提高了工效、降低了成本，提高了施工人员对于质量控制的积极性。本项目施工采用了如下的“四新”技术。

4.1 超前地质预报系统

综合运用了地质雷达、红外线探水仪、TSP超前地质预报等多种超前地质系统，对采集的多种信息资料进行综合分析，合理提前预知了前方围岩情况和水、有害气体隐蔽灾害源的存在，从而采取针对的处理措施，有效确保了施工质量及施工安全。

4.2 水压爆破技术

在隧道炮眼装药时，在炸药中间隔装入水袋 （如图1所示），利用水的不可压缩性，使爆破振动波按照水的“液压”效果进均匀、无损失地传递至围岩中，达到了如下效果：①提高了炮眼利用率（从约80%提高到了95%左右），基本不留残眼及炮根。在周邊眼采用水压爆破，还明显减少了超挖及欠挖量。②提高了能量的利用，降低了炸药单耗量（减少10～30%）。③降低爆破振速40%左右，减少了对围岩的扰动，确保了围岩的稳定，提高了施工质量。

4.3 机械辅助安装钢拱架

隧道施工时拱架支护作为一个重要工序，以往主要采用人工进行作业，存在劳动强度大、工效低及质量控制难度大等缺点。本项目采用自行设计的拱架安装辅助机械，设备配备了链轨式拱架安装机械手、拱架起吊设备、起升台架等，大幅提高了拱架安装速度，降低了安装及调整的劳动强度，有效提高了拱架安装质量。

4.4 机械手混喷砼工艺

隧道施工时还引进了机械手湿喷工艺，砼湿喷工艺改善施工作业的工作环境；机械手湿喷机提高工效的效果明显，解放了劳力；机械手为新型智能化砼喷射台车，其砼由搅拌严格按配合比进行拌和，砼喷射效果好，强度稳定可靠。

4.5 防水板超声波焊接工艺

由超声波发生器产生高压、高频信号，转换成焊接枪头的高频机械振动，焊接枪头抵紧重叠的防水板，其高频机械振动使防水板因摩擦而产生高温熔解防水板，使两层防水板熔合而完成一处焊接。超声波焊接具有如下优点：

①超声波焊接不需溶剂、粘接剂等其他材料，施工成本低。②超声波焊开机即可焊接，节约了电热焊的预热等待时间，且3秒即可完成一个点位的焊接（如图3），且不会出现焊点破洞现象而返工的现象，生产效率非常高。③具有操作简单，焊点不破损，焊接质量好等优势。

5 结束语

本项目通过建立建全建全质量管理体系，实行质量管理责任制，严格按隧道施工各个工序的质量控制要点及控制措施进行施工质量管理，对隧道质量控制起到了良好的作用，有效地保证隧道工程质量。建议隧道施工时尽量采用“四新技术”，部分“四新技术”的运用可直接提高工程质量。部分“四新技术”虽不能直接提高施工的工程质量，但可有效提高工效、降低成本及劳动强度，可以使得作业人员有更多的时间、资源及更积极的态度投入确保施工质量的工作中，对确保隧道工程质量起到事半功倍的效果。

参考文献：

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[2]冉光明.隧道施工技术质量的过程控制管理[J].黑龙江交通科技，2017（3）.

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