关于隧道衬砌单元化质量管控的研究

王君楼

（京昆高速铁路西昆有限责任公司，重庆 400023）

0 引言

隧道由于存在大量的隐蔽工程，质量安全管控一直是工程建设中的难点和重点，尤其高速铁路，隧道质量直接关系行车的安全和旅客的生命，质量安全是铁路建设的永恒主题，是铁路建设持续健康发展的重要保障。2017 年，中国铁路总公司印发《铁路建设项目质量安全红线管理规定》的通知（铁总建设〔2017〕310 号），加强了施工质量管控。为实现铁路建设长治久安和高质量发展，需要更新施工工艺，确保施工质量，同时对隧道施工必须探索新的管理理念，力争施工过程中控制施工成本、减少缺陷，并能及时发现缺陷进行快速有效的整改。本文提出隧道衬砌单元化质量管理方法，供各隧道建设者借鉴。

1 衬砌单元化管理的定义题

隧道每板二衬单元以施工缝为界，绑扎钢筋和浇筑，具有完整的防排水系统，每板二衬相对独立。隧道拱墙衬砌单元化质量管控，即以每板隧道拱墙衬砌为一个单元，化整为零，从混凝土浇筑等各项数据入手进行分析，实施现场质量管控；同时建立隧道质量验收办法，从实体工程质量检测、缺陷验证、缺陷整治、验收等方面明确管理要求，形成一整套关于隧道施工、克缺、验收的管理体系。

2 衬砌单元化管理方式

2.1 隧道拱墙衬砌编号管理

1）每模拱墙衬砌一个编号，以环向施工缝为界，特殊断面未施工的预留编号，施工后标注。编号标注采用红色喷漆喷于隧道左侧（线路方向）边墙混凝土表面的中间位置，距离仰拱填充既有混凝土顶面约 1.5 m。编号以简洁明了为原则，可以参考成昆铁路如下衬砌编号方式：

①隧道进口工区：洞口第一模编为“JK001”，依次向隧道内类推“JK002”……；

②隧道出口工区：洞口第一模编为“CC001”，依次向隧道内类推“CC002”……；

③隧道一号斜井工区：从与正洞交叉口处位置，向成都方向第一模为“X1C001”，依次向隧道小里程类推“X1C002”……；向昆明方向第一模为“X1K001”，依次向隧道大里程类推“X1K002”……；隧道二号斜井工区将 X1K 改为 X2K 或 X1C 改为 X2C，后边的顺序号从 001 向后编。

2）将拱墙衬砌每一条环向施工缝的准确里程以施工缝为中心标示在施工缝处，里程需测量放线，数值精确到一位小数。

2.2 记录施工关键环节数据

目前隧道为了防止二衬脱空及空洞，采取了拱顶带模注浆和滑槽逐窗入模分层浇筑工艺；在衬砌台车埋设溢浆管、控制拱顶振捣器振捣时间，能比较好地控制空洞，但是存在注浆量不好把握，没有标准等问题。隧道衬砌单元化管理要求二衬施作前测量每组衬砌初支断面，核算每组混凝土方量，记录每组隧道拱墙衬砌及带模注浆施工情况。

1）每组拱墙衬砌施作前须测量出初期支护断面，断面间距应根据具体情况控制，并核算出每组需浇筑的混凝土方量，将此核算出的浇筑方量在二衬浇筑前提供给现场二衬施工管理人员和拌合站管理人员。

2）铺挂无纺布和防水板前测量检查初期支护欠挖情况，形成书面资料。现场发现欠挖时，安排专人及时处理，欠挖未处理完，不得进行铺挂无纺布和防水板作业，针对欠挖检查、处理形成记录备查，杜绝拱墙衬砌混凝土厚度不足。

3）二衬台车浇筑前按规定埋设溢浆管，并对溢浆管埋设与否、埋设长度、是否到位进行检查。混凝土拱墙衬砌浇筑冲顶时检查溢浆管是否溢浆，二衬浇筑振捣时记录拱顶振捣器每次振捣时间。

4）专人记录二衬施工现场每组拱墙衬砌混凝土和带模注浆情况，拌合站台账做好混凝土的浇筑里程及衬砌单元记录。

2.3 数据的比对分析

通过对比每组拱墙衬砌设计混凝土浇筑方量（含设计预留变形量）、初支断面核算混凝土方量、拌合站发送混凝土方量、实际浇筑混凝土方量之间的关系，并统计拱顶带模注浆量，通过各项数据的对比，生成相关信息的时态曲线，分析浇筑混凝土方量异常的衬砌段落，查找拱墙衬砌可能出现的脱空、厚度不足等质量缺陷，为检测质量缺陷提供一定的依据。

以下用成昆铁路某隧道一段二衬浇筑的数据情况（见表 1、图 1～图 3）进行分析示例。

1）从图 1 可以看出，根据统计分析：比值分为＜1.1、1.1～1.2、1.2～1.25 和＞1.25 四类，其中大部分数据集中在 1.1～1.2 之间，认为比值在 1.1～1.2 之间为正常的。

2）拱墙衬砌设计混凝土方量与实际浇筑混凝土方量变化很大，当两个曲线趋于一致并比值较小时，这是实际浇筑量与设计浇筑量相吻合的状态，说明超挖量小和混凝土浇筑工艺比较稳定。

3）通过几板二衬施工的结论比值，定出二衬管理的目标值。

4）数据还可以结合现场检测情况来统一分析，将检测合格的比值归一类，检测存在缺陷的归一类，通过大量数据（建立一个数据库）统计得出合格二衬的比值，为下一步数据的应用提供依据。

2.4 混凝土浇筑后的及时总结

每板衬砌浇筑完后，立即组织相关人员对该单元衬砌设计混凝土方量、初支施工完成后测量核算浇筑方量、实际浇筑方量、拌合站发料方量及带模注浆方量进行分析，尤其对数据异常的衬砌单元重点进行分析，找出原因；每个月对所有浇筑的衬砌进行全面分析，列出浇筑数据异常单元，及时进行缺陷核查，形成月度总结分析材料。

3 隧道衬砌单元化质量验收

当前隧道施工工艺和作业环境，导致隧道不可避免地存在一些施工质量缺陷，在隧道施工完后，应及时复检复测，将质量缺陷整治验收合格并销号。

表1 隧道拱墙衬砌及带模注浆施工情况统计表

图1 拱墙衬砌每组设计混凝土方量与实际浇筑混凝土方量比值趋势图

图2 拱墙衬砌每组拱墙衬砌设计混凝土方量与实际浇筑混凝土方量对比趋势图

3.1 质量检验

隧道二衬施工完成后，应及时组织进行质量检验，采取施工单位自检、监理单位现场检查、第三方检测单位检验等多种形式，对缺陷问题核定包括发现问题单位及时间、问题的存在单元、验证过程（是否验证）、缺陷问题的描述等内容。对隧道疑似缺陷问题验证，还需要补充无损检测和取芯验证的相关资料。建立隧道缺陷问题库，并将梳理后的问题按衬砌单位进行分类管理。

3.2 缺陷整治

将隧道缺陷问题作为“新增的单位工程”，以隧道每个衬砌单元为单位，编制整个衬砌单元的缺陷整治方案。按照“隧道衬砌质量缺陷整治图”开展质量缺陷整治，以隧道衬砌单元为整治单位，将其一个单元上的缺陷进行统一管理和整治，质量缺陷整治前编制该单元统一的针对性缺陷整治方案，并审批通过。

图3 隧道拱墙衬砌每延米设计混凝土方量与实际浇筑混凝土方量对比趋势图

对隧道问题处理过程进行全程记录确认，做好混凝土凿除、缺陷整治模板检查、钢筋检查、混凝土浇筑、混凝土防碳化层施工、隧道回填注浆施工等记录，建立对应的缺陷问题整治档案，一问一档，档案中将每模拱墙衬砌编号纳入，便于现场查找、核对。

3.3 复检验收

质量缺陷验收按照隧道衬砌单元化（即以每组衬砌为一个单元）质量管控的要求开展，整治完成自检合格后，向监理和第三方检测单位申报问题复检，现场复检合格后，再申请质量缺陷整治验收并销号，复检复测过程留存全部的书面资料和现场实施的影像资料备查。可多个单元同时验收，形成验收记录。

4 结语

1）隧道衬砌单元化管理应用“化整为零”“化繁为简”理念，抓住隧道衬砌浇筑的关键和核心，从对数据分析入手，明确每单元混凝土的浇筑量，用混凝土浇筑量和带模注浆量来控制，确定浇筑目标值，达到消除隧道衬砌空洞、强度不足等缺陷。

2）通过浇筑数据分析，结合检验批划分，判明每个二衬单元混凝土浇筑质量，迅速定位存在缺陷的二衬单元，以其作为独立的“单位工程”，进行缺陷整治和验收。

3）隧道衬砌单元化管理体现了工程精细化管理思路，掌握实际混凝土浇筑量和设计浇筑量的差值，控制了超欠挖，确定出二衬管理目标值，对各工区作业队伍起到激励约束作用，促使作业队伍全力提高隧道开挖、二衬浇筑等施工水平，为项目部成本管理提出极其有价值的指导。

4）本文仅以衬砌拱墙作为举例分析，同理可将隧道仰拱纳入其单元化管理范畴。

5）当前信息化飞速展，施工过程中保存了大量的施工过程数据，但目前并没有对这些数据进行有效的分析和处理，如何对这些海量的施工数据进行分析处理，提炼对工程管理有用的信息，是当前建设工作者面临的一个课题。

随着目前铁路隧道机械化施工的大力推广，结合隧道质量衬砌单元化管理理念，必将提高隧道施工质量，改变隧道施工进度慢、管理水平低、施工效益低等问题，从而大力提升我国隧道修建水平，创立中国隧道修建和管理办法。 Q