隧道工程初支与二衬施工技术质量控制研究

高斌垒

[山西省交通建设工程质量检测中心（有限公司），山西 太原030006]

0 引言

隧道工程是我国公路工程项目建设中的一项重点工作，隧道工程建设质量，会对整个公路工程建设质量产生直接影响。随着公路行业的不断发展，学者加大对隧道初支与二衬施工技术质量控制的研究力度。

通过研究发现，在实施隧道工程项目建设工作时，隧道初支与二衬施工技术质量控制工作的落实，能够引导各环节工作的顺利开展，从根本上避免质量问题、安全问题，促进高质量完成各项建设工作。

1 工程概况

此隧道项目地貌表现为中山峡谷地貌，其中地面高程范围1377～2591m，包含了大量沟槽与洼地，同时覆盖土层的厚度比较大。经过对项目现场地质、地貌等条件进行全面调研发现，隧道结构主要是软弱围岩，若是施工过程中操作不当，极易发生塌陷、涌水等严重的安全性事故，因此必须高度重视初支与二衬施工质量控制。

2 隧道工程初支施工质量控制措施

2.1 超前小导管施工

2.1.1 科学布设超前小导管

超前支护在保证隧道掘进安全中发挥着重要作用，施工人员要对小导管的施工间距、倾角、搭接长度等进行全面控制。通常情况下，小导管的间距要控制在300～500mm 之间，孔深的最大偏差要保持在50mm以内。倾角要沿着隧道的掘进方向，向上倾10～15°，具体角度要根据导管长度以及钢拱架间距确定，允许偏差角度为2°。单根小导管长度要控制在3.5～5m 之间，导管搭接时，搭接长度至少为1m。小导管与钢拱架要实现配合作用，割孔要沿着钢拱架腹板预留，并根据设计倾角完成安装工作。

2.1.2 科学落实超前小导管注浆工作

浆液配合比、注浆压力、注浆顺序，会对超前小导管注浆质量产生直接影响。为减少质量问题，要对配合比、压力，以及注浆顺序进行全方位控制。安排专门工作人员完成配合比设计工作，以及浆液制备工作，根据注浆压力将注浆工作落到实处。在注浆工作开展中，从两侧朝着拱顶方向进行注浆，将浓度较低的砂浆注入其中。无论是注浆量，还是注浆压力，始终都要遵循先小后大原则，使浆液能够充分填充导管和导管周围岩体缝隙。

2.2 科学布设锚杆

在布设锚杆过程中，工作人员要对锚杆孔距、锚杆长度以及锚杆插入深度进行全面把控，保证锚杆布设合理性，以推动后续建设工作的顺利进行。锚杆布设过程中，要做好以下几点工作[1-3]：

第一，工作人员要结合岩体条件，科学选择钻头，保证钻进工作的顺利实施，成孔孔径符合设计规定。

第二，要对锚杆孔的成孔深度进行控制。一般而言，成孔深度相较于设计理论长度深10cm，但不宜出现成孔深度过深情况，容易引发注浆液浪费问题。

第三，要最大程度地保证锚杆孔定位的准确性，施作孔位偏差要控制在15cm 以内。此外，锚杆深入岩体的深度要为设计长度的95%。

第四，锚杆安装完成后，禁止悬挂较重的材料或者物品，防止碰撞、敲击情况发生。及时做好垫片的安装工作，并拧紧螺栓，保证垫板与岩面之间可以实现紧密贴合。

2.3 钢筋网片安装

隧道钢筋网片在提升初支浇筑质量、保障围岩稳定性中，发挥着重要作用。因此，施工人员要重视钢筋网片安装工作，严格按照流程进行钢筋网片安装。安装过程中，要注意以下几点[4-6]：

第一，施工人员必须根据设计要求，进行钢筋网片的加工制作。网片铺设过程中，要注意与已经完成安装的锚杆进行紧密、牢固连接。

第二，加工钢筋网片时，网格尺寸与设计要求相符合。如果存在偏差，偏差必须控制在10mm 以内。

第三，钢筋网片搭接时，施工人员要采取焊接方式，搭接长度控制在1～2 个网格内。

第四，使用的钢筋要确保顺直、干净，表面不得出现裂纹、油渍、腐蚀、锈蚀等情况。

2.4 型钢（格栅）钢架安装

为使质量较差围岩的稳定性得以保障，在初期支护过程中要完成型钢（格栅）钢架安装工作，并对钢架所用型钢、钢筋的型号、制作、安装等进行科学把控。在实际型钢（格栅）钢架安装控制中，要做好以下几点工作[7-8]：

第一，在制作钢架过程中，使用的原材料规格、型号等要与设计要求相符合。进场之前安排专门人员进行检验，复核原材料规格、型号，并确定原材料是否具有足够、有效的质量证明文件。检验通过后，才能将原材料应用在钢架制作中。如果检验时发现存在问题，及时联系负责人进行调整。

第二，钢架要实施首件试拼工作，第一榀钢架加工制作完毕后，施工人员要在加工现场，进行试拼工作，拼接成型后，保证各个连接板之间要紧密贴合。如果环向拼接存在偏差，偏差要控制在3cm 内，平面翘曲变形量要控制在2cm 以内。

第三，施工人员要严格按照测量轮廓线，开展钢筋安装工作。安装完成后，测量人员要及时对钢筋位置进行复核，防止钢筋安装倾斜，而导致二次衬砌厚度不足的情况出现。

第四，需注意钢架拱脚位置基础要为坚实平面，施工人员在安装工作开始之前，要清理干净拱脚部位虚渣，确保拱脚位置的合理性。在各段钢架拼接过程中，拧紧螺栓，注意连接板的紧密贴合。

第五，钢架安装完成后，钢架安装偏差禁止超过50mm。钢架之间的距离误差要控制在100mm 内，垂直度偏差要控制在2°以内。

2.5 搭设锁脚锚管

锁脚锚管在提升型钢（格栅）钢架安装质量中，发挥着重要作用，同时，锁脚锚管搭设会影响初期支护稳定性。基于此，在锁脚锚管搭设中要注意，锁脚需根据设计要求确定长度；锁脚锚管壁厚通常为5mm；禁止出现与超前小导管混用情况。此外，锁脚锚管角度要注意与岩面呈45°，锚管与钢架连接时要满足设计要求。

2.6 喷射混凝土施工

在隧道初期支护施工中，喷射混凝土是一项关键性工作，喷射混凝土施工质量会对隧道结构的整体稳定性、安全性产生直接影响。施工人员要重视初支面厚度、平整度、密实度、强度的控制。在喷射混凝土施工中，要做好以下几点工作：

第一，施工人员要根据设计配合比，完成混凝土拌制工作，保证混凝土强度满足规定要求。对标记钢筋进行固定，确保初支厚度合理。

第二，喷射混凝土要注意贴合围岩、钢筋网片、钢架，保障填充密实性，禁止出现空洞情况。要确保初支面的平整性，避免发生漏喷现象，如果出现脱落、漏喷现象，要及时进行补喷。

第三，喷射混凝土时，要对称地从拱脚向拱顶部位进行喷射。喷射作业时，要分层、分段、分区域进行。一次喷射过程中，分段长度要控制在6m 以内。

第四，初支面喷射完成后，要避免出现扰动情况。在混凝土终凝2h 后，施工人员要做好初支面的洒水养护工作；在混凝土终凝3h 后开展下一阶段的爆破掘进工作。

3 隧道工程二衬施工质量控制措施

3.1 二衬模板安装

隧道工程二衬施工期间，模板的安装质量在提升衬砌浇筑质量中发挥着重要作用。因此，施工人员要对二衬模板安装施工质量进行全面控制。在二衬模板安装施工质量控制中，要做好以下几点：

第一，模板定位过程中，注意要与已有混凝土进行搭接，禁止出现较大错台的情况。

第二，施工过程中，要进行分仓浇筑，及时进行振捣，避免混凝土出现供应不足情况。

第三，模板端头封模过程中，施工人员要注意居中设置止水带。

3.2 衬砌钢筋安装

该标段的二次衬砌存在较长的钢筋混凝土段，无论是衬砌钢筋品种、钢筋规格、钢筋数量、钢筋间距，还是连接方式、保护层等，都会对衬砌混凝土浇筑质量产生很大影响。因此，施工人员要做好衬砌钢筋安装施工质量控制。具体做好以下几点：

第一，衬砌钢筋安装中使用的钢筋必须经过质量检测，检测通过后方可将其应用到安装施工中。钢筋检测工作要严格按照规定、流程进行，并由专门工作人员负责，一旦检测中发现钢筋存在质量问题，及时联系负责人进行调整。

第二，针对拱顶与边墙位置的钢筋接头，可以采取挤压套筒或者绑扎方式进行对接或者搭接，避免使用焊接方式而损坏防水板。

第三，边墙上的钢筋，可以使用夹具，对间距、保护层进行定位。边墙与拱部钢筋位置，要科学设置，避免出现钢筋偏位情况。二衬钢筋夹具布设见图1。

图1 二衬钢筋夹具布设（单位：mm）

第四，双层主筋间的间距偏差要控制在5mm 范围内，分布筋间距偏差控制在20mm 内。此外，拱墙同层主筋间距偏差、边墙同层主筋间距偏差，分别控制在10mm、20mm 以内。

第五，钢筋搭接长度，要注意错开35mm。

第六，衬砌钢筋安装施工中，确保使用的钢筋表面洁净，以避免对后续施工造成影响。

第七，如果钢筋使用挤压套筒进行连接，在挤压加工时，要从中心朝着两端进行。

3.3 衬砌混凝土浇筑

隧道二次衬砌的最后环节是衬砌混凝土浇筑，同时也是最为关键的一个环节。施工人员对于衬砌混凝土浇筑质量控制，要给予更多关注。在具体质量控制中，要做好以下几点工作：

第一，衬砌厚度要满足设计厚度，注意混凝土填充的密实性，以及防水板的紧密贴合，禁止存在空洞情况。衬砌施工过程中，要注意凿毛的充分性，清理干净裸露面后，开始进行浇筑施工。

第二，浇筑施工完成后，要立即开展洒水养护工作，促使混凝土表面湿润度满足要求。如果气温小于5℃，禁止洒水的同时，采取保湿保温养护方式。

第三，环向施工缝的切面，要保证平整性、密实性，对仰拱施工缝及时进行防水施工。

第四，衬砌面浇筑完成后，在非荷载情况下，表面裂缝宽度控制在0.2mm 以内。

第五，对衬砌断面、部位偏差进行有效控制，确保偏差在规定范围内。此外，拱墙平面、拱部标高、平整度禁止超过10mm、30mm、8mm。

第六，底板的混凝土以及仰拱混凝土的体量相对较大，因此，浇筑时可以采取分层浇筑方式，确保浇筑连续性，禁止留设纵向施工缝。仰拱混凝土填充时，要在完成仰拱施工后实施浇筑工作。浇筑之前安排工作人员清理干净仰拱面的浮浆、杂物等。

第七，混凝土施工质量要与设计要求相符合，主体结构有效密实，表面位置避免存在质量缺陷，比如，冷缝、露筋、蜂窝麻面等。

第八，衬砌施工过程中，全部窗口都可以用作浇筑窗，入料时采取分层对称原则，下落的最大高度要控制2m 以内。在台车两端的混凝土高差要控制在0.6m 以内；隧道轴线左右两侧位置的混凝土高差要保持在0.5m 以内。浇筑时，可以配合使用平板振捣棒。振捣棒使用中，遵循快插慢拔原则，振捣棒在移动、工作过程中，都要避免与衬砌钢筋以及固定完成的预埋件接触。衬砌混凝土泵送时，可以采取地泵泵送方式，坍落度控制在18～22cm。

第九，上述工作完成后，要尽快实施二次衬砌施工，结合围岩级别对衬砌施工面与开挖掌子面间距进行有效把控。通常情况下，I 级围岩、II 级围岩距离要控制在200m 以内；III级围岩、IV级围岩、V级围岩，要分别控制在120m、90m、70m 以内。

4 结语

综上所述，隧道工程项目是公路工程建设中的重要环节，不仅施工环境复杂，而且施工难度相对较大。施工人员要结合工程项目建设重点，强化对隧道工程项目建设中二次衬砌的科学把控，通过衬砌混凝土浇筑控制、衬砌钢筋安装控制等。此外，按照要求、规定，完成喷射混凝土施工、搭设锁脚锚管、型钢（格栅）钢架安装等工作，从而推动各环节建设工作的顺利进行，为公路的安全稳定运行奠定基础。