孟祥虎
(安徽省交通科学研究院,安徽 合肥 230001)
公路隧道施工是一项综合性强、复杂性高的工程,与桥梁、涵洞、路堤等施工有着本质的区别。第一,公路隧道施工具有隐蔽性。由于隧道所处环境的特殊性,隧道内部的情况难以被完全掌握,这对施工和监理工作都带来了一定的难度。第二,隧道结构有一定的特殊性,施工过程中有较大的安全风险,任何一种保护措施失效,都可能引发安全事故。因此,监理单位必须加强对隧道内各项施工防护措施的管理,以确保施工正常进行。
施工质量监理是对施工全过程进行严格、有序的质量管控,使其达到科学化、高效化的目的[1]。具体来说,从建设开始的施工准备到建设结束后的工程验收,对施工全过程实施有规划的监督管理,保证总体施工质量。尤其是隧道施工,由于施工环境比较复杂,在施工过程中经常会出现一些不可避免的设计变更,因此在建设过程中监理单位必须结合具体的施工条件,协同设计和施工单位,对建设方案进行合理调整,以有效提升施工质量与效率。
在隧道施工中,特殊的地质条件、周边环境条件等因素往往会影响工程施工质量。正式施工时,由监理人员指派专门的施工人员对明洞及边界线进行放线与开挖。为确保施工质量,必须对超挖现象进行合理控制。在施工过程中,遇到较差的地质情况时,需要采取适当的加固措施,以保证施工过程的稳定性[2]。同时,需要加强对隧道施工过程中的环境监测和评估,以保证环境保护措施的有效性。
隧道施工所用的材料,如混凝土和钢材等,必须符合国家有关标准。例如,粗骨料(碎石)应选用强度高、稳定性好的石灰岩。对于喷射混凝土所用的外加剂(速凝剂)掺入量应进行精确的试配试验,其掺入量与混凝土含量比重在2%~4%的区间内进行优化,以保证喷射混凝土的性能。
在仰拱施工中,为了确保仰拱的厚度符合标准,监理人员必须先进行底面标高的抽检[3]。在支护结构中,若支护结构采用钢拱架,必须严格按照设计要求进行连接和闭合,以保证支护结构的安全性。在浇筑仰拱混凝土之前,必须及时清理出基底的积水、杂物、浮渣等,且不能让毛石进入仰拱断面。在仰拱回填中,浇筑时要采用模板,并进行振捣。根据设计规定,对仰拱的施工接缝及变形接缝采取防水措施。在仰拱回填的过程中,要按照设计要求设置横向排水管。
在隧道施工中,多采用钻孔与爆破相结合的方法进行掘进施工,此施工方法既能确定开挖轮廓线,又能保证上、下掘进距离,也能避免对围岩造成较大扰动,施工效果比较好。因此,在某工程中,施工单位和监理单位共同研究确定采用该施工工艺,并由一名监理人员对施工现场进行详细的调查,根据完整的技术资料对钻爆设计、施工进行监督,从而保证爆炸方案的合理性、可控性,提高操作的安全性。
隧道排水系统包括防水混凝土、防水隔离层、施工缝、变形缝、盲沟和排水管等[4]。在初期支护和二次衬砌之间,必须设置环状排水盲沟和防水层;在初支两侧的拱脚设置纵向排水管道;在隧洞仰拱的中心位置设置纵向混凝土排水沟;在拱脚处的纵向排水管和仰拱中央的中部水泥管之间,设置一条横向排水管。这样水流会经过隧道两边的纵向排水管流入仰拱中的横向管道,最终经中央排水管道排出隧道。
中央排水管道通常采用预制混凝土管道,管道的直径按隧道出水量进行设计。混凝土管外需包一层土工织物,四周用砂砾进行回填;盲沟与纵向排水、纵向排水与横向排水、横向排水与中心排水,均应按设计规范相衔接。排水管网的布设,原则上以排水管网的设计为准,但也要考虑到洞壁的渗透状况,进而进行适当的调整,环向排水管应尽可能从喷淋混凝土上的低洼处及出水口处穿过。
在隧道施工中,初期支护是最重要的一环,初期支护必须按照有关规范进行选材,保证其标准化和精确度[5]。所以,监理人员对选材环节进行科学管理尤为重要。
第一,在初期支护施工中,需要根据钢支撑每个节点的不同情况,对每个节点的焊接情况作出不同的处理,焊接施工的精度要求很高,监理人员要认真检查焊缝质量。
第二,进行钢筋网节点连接作业时,要保证其水平和垂直连接的准确性,并保证钢筋网安装和混凝土初喷的规范性,以提高钢筋网与钢架之间的稳定性。
第三,在锚固施工过程中,必须重视相关参数的规范化,如锚杆数量和长度必须满足规范要求。
为保证初期支护施工质量,喷射混凝土必须采用湿喷工艺,为确保其稳定性及总体喷射效果,在某隧道工程中,监理及设计人员经商议,确定初始喷厚为3~5cm,之后采取分层喷射的方式,从而达到相关设计指标。监理人员应具备较高的职业素养,喷射混凝土施工结束后,必须对施工过程中的各项参数进行科学的检测。整体的检查范围需要以10m 为一个循环,以拱中心线的后面3m 为循环,对每个断面进行检查。
为了确保施工的科学性和准确性,必须在施工前进行充分的准备工作[6]。在开挖之前,需要核对测量结果的正确性,并将设计图上的各点与实际情况进行比对,必须对明暗交界线、中线、边线及仰坡开口线进行认真测量,以确保施工的准确性。
在洞口施工时,应根据周围情况和设计图纸,及时清理悬岩和危石,排除阻碍开孔的杂物及其他废弃物,并做好排水工作。
在洞口爆破岩体时,应采用合理的爆裂点和爆炸位置,从浅部到深部合理分布,以避免对岩体造成过大的破坏。
在明洞施工中,要注意开挖时的保护,对微小的裂隙要及时加强观测。支护工作也尤为重要,因为支护质量直接关系到整个隧洞的结构稳定性。初期支护质量差可能会导致渗漏、应力分布不均匀,甚至对二次衬砌造成破坏。明洞建设具有工期长、外观及内在质量要求高等特点,因此可以在明洞基础开挖承载范围允许的情况下间隔开挖,以节省施工材料。
在整个施工准备过程中,监理应注重设备布置、施工材料质量和设计图纸等方面的监督检查工作,确保施工顺利进行。
在二次衬砌施工前,需要对Ⅲ级加强段,Ⅳ级、Ⅴ级、Ⅵ级围岩的初期支护混凝土强度、厚度、钢拱架间距和空洞情况进行检测,检测合格后才能继续施工。二次衬砌与工作面之间的距离必须控制在规范要求的范围内,在软弱岩层,需要加快二次衬砌施工速度,以确保施工安全性。开始二次衬砌工程之前,必须对新进场的二次衬砌台车进行专项验收。
台车应委托有资质的厂商定制,组装完成后,监理人员需要对台车的外形、刚度和板厚等进行检验,检验合格才能投入使用[7]。二衬台车到位后,应检查其液压和行走系统情况,并检查台车的中心高度是否符合要求,台车的固定是否牢固,仓内的尺寸是否符合要求,当头模板的安装是否牢固,防水板(焊缝宽度、密实度、搭接宽度是否符合要求)、排水管(环向、纵向和横向)和止水带的安装是否符合设计和规范要求,模板接缝有无渗漏等。检查二衬钢筋的选型是否符合设计及规程的规定,埋设位置是否合适,混凝土的厚度是否符合设计规定,台车的净宽度是否符合设计规定,线路及机械的运转状况有无问题,传送泵的接头连接是否牢靠(提前进行试验),材料准备是否充足等,发现问题要及时处理。
浇筑时,应采用抽灌、机械振捣、密实度高的浇筑法。在此基础上,采用自下而上分层、左右交替的对称浇筑方法[8]。两个边高不超过50cm,并对浇筑速率进行适当控制,达到连续浇筑的目的。进入浇筑窗口之前,要将窗口附近的水泥浆和其他杂物清除干净,然后涂上脱模剂,并将窗口关闭。在封盖过程中,有水泥浆溢出则表示封盖完成。混凝土达到强度要求后,可以将模板拆除。拆除模板后,如果出现凹陷、缺料或其他质量问题,严禁自行修补,必须报请监理工程师批准。
监理人员必须对隧道的开挖方法和工作机理有深入的认识。当前,国内多采用新奥法,利用光面爆破、微差爆破等技术。在基坑开挖环节,将主体结构分为内外两层,通过初支和二衬,最大限度地提高围岩的承载能力。在实际施工中,可根据实际情况采用不同的开挖方式,可分为CD 法、CRD、环向预留核心土、三台阶、上下台阶及全断面开挖方式。
确保施工人员对隧道山体岩石节理发育、走向、结构、岩性及地下水等有较好的认识,方可实施洞内开挖,并且须确保掘进过程中不存在塌方危险,进而实现掘进效率最大化,对周围岩石的破坏程度最小,降低施工工作量。另外,由于爆破作业的危险性较大,所以对操作人员的要求较高,爆破监理要认真核对文件,禁止未经许可从事爆破工作[9]。爆炸物的运输和储存要由专业人员负责。在爆破过程中,要根据实际情况控制炸药装填数量。爆破完成之后,还要对坑道进行严密的检查,排除有碎石落下的危险,对因爆破而遗留的浮岩进行清理,并进行及时的支护。
初期支护应尽量一次性完成,防止过挖引起过多的爆破、回填等问题。尽管施工中会对部分松动的岩体进行二次补强,但后期施工时的振动依然会使原有岩体中的填充物发生破坏或脱落。因此,每一次支护工作前后,都要对边壁及顶端的岩层进行检查,并就可能出现的问题进行预防及修正。
在隧道工程施工中,既要重视工程完工后的验收,也要重视工程过程中的每一个环节[10]。新奥法具有“少扰动、早喷锚、快封闭、勤测量”的特征,采用新奥法施工,开挖后及时、恰当地进行初期支护,能达到更好的施工效果。
锚杆支护:要掌握施工图纸要求和先导式锚杆、体系式锚杆的加固方式。钻孔时,要注意对钻孔的位置、间距、方向及深度的控制[11]。清除孔眼后,将锚杆插入(若采用锚栓,可先将井眼填满,再将井眼插入,无需注浆)再注浆。
钢筋网支护:在岩体表层初喷后,再进行钢筋网支护,并在锚杆支护后进行布筋。需要对每一块钢筋网的面积、网眼大小、网眼的宽度进行检测。钢筋网片的防护层厚度应不小于20mm,且要与锚杆或钻井平台紧密相连,加固后的钢筋网必须达到设计标准。
钢支撑:拱架在初始支护中起重要作用,它是初期支护的重要组成部分,也是初期支护的主要受力部件。因此,一定要按照设计的要求来安装钢支撑,要对钢拱架的尺寸、强度和刚度以及安装位置、间距、垂直倾斜度、纵向钢筋的连接、锚头和钢筋网的焊接等方面进行检查,确定满足设计和规范的要求后进行喷射混凝土施工。
综上所述,由于公路隧道施工具有一定的综合性和复杂性,因此应全面加强施工监理工作。建设单位、设计单位和施工单位要积极支持与配合工程监理工作,重视、尊重监理意见和决定。监理单位和监理人员要尽职尽责,充分发挥监理作用,依章依规把控重点,优化监理措施,与设计、施工等方面协同配合,解决隧道施工难题,保证隧道施工安全、优质、高效开展。