長大隧道工程監理控制消除缺陷研究

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摘要：隨著我國鐵路客運專線的建設，隧道單位工程施工較多，長大隧道工程具有工期長，難度大和技術標準要求較高等特點，監理單位質量管理控制上相對難度較大，特別是如何避免高鐵開通運營后因隧道質量缺陷而影響安全使用的問題，也成為監理單位在過程控制具體目標之一。本文以牡佳客專隧道建設施工為工程背景，運用技術管理手段，在運營開通前監理進行質量控制，消除質量缺陷為內容進行論述。

關鍵詞：鐵路客專；隧道質量；技術管理；過程控制

1前言

目前我國隧道質量通病惡化隧道內的運營環境，對隧道混凝土襯砌形成侵蝕破壞。襯砌是隧道結構重要組成部分，直接影響隧道結構安全性能，影響行車安全和隧道的正常使用。監理工作就是在建設實施中，高標準落實施工圖設計，減少和消除隧道質量通病，使高鐵在隧道中安全運行。

2工程概況

牡佳客運專線工程穿越長白山張廣才嶺的西坡，隧道最大埋深144.83m，隧道地形起伏大，隧道進口自然坡度約28～32°，出口自然坡度約15～25°，其中紅旗隧道DK167+185～DK167+215段穿越斷層。根據工程特點，防止客專隧道運營后出現襯砌厚度不足而造成通病，襯砌厚度不足的質量缺陷是我們監理質量控制重點工作。牡佳客專五標段共有隧道5座，隧道施工總長度10702m，隧道概況詳見表1。

3隧道質量缺陷調查分析

隧道襯砌局部厚度不足和襯砌發生質量問題的原因，主要是測量放線誤差或操作不當引起侵限，如預留厚度幾何尺寸不足；開挖爆破過程效果控制不好，造成欠挖引起侵限；淺埋段沒有根據實際沉降變形數據進行分析造成預留變形量不足引起侵限；施工工序銜接不緊密，作業進度較慢，仰拱未及時成環導致初支累積變形侵限；由于施工工藝不到位噴射混凝土表面凹凸不平，并又經過多次補噴控制不好引起侵限。

4監理控制技術方案的實施

4.1隧道缺陷整治方案

4.1.1襯砌厚度不足整治方案襯砌局部厚度不足的缺陷，襯砌強度滿足設計要求時按如下原則處理：（1）襯砌厚度大于設計厚度的80%時可不處理；（2）襯砌厚度小于設計厚度的80%，但大于25cm時，邊墻部位可不處理，拱部部位結合實際情況采取補強或拆換處理，拆換范圍拱部150°。為保證安全，縱向一次拆換范圍不予小于3m，且縱向拆換范圍距離鄰近既有環向施工縫不應小于3m，距離預留結構物外緣不應小于1m。（1）施工作業平臺施工作業平臺采用隧道洞內養護臺車，臺車采用工字鋼、鋼管和鋼筋拼裝而成，臨空面設置護欄，確保施工安全。（2）徑向注漿結合第三方檢測報告、現場打孔驗證情況以及缺陷范圍附近的環向施工縫和預留結構物位置等初步確定拆除混凝土環、縱向范圍；對拆換范圍的圍巖進行徑向注漿處理，第一起到加固圍巖的作用；第二起到封堵地下水的作用；加固范圍為隧道開挖輪廓線外3m，注漿管間距1.5m，梅花型布置，注超細水泥漿，注漿壓力1.0～1.5MPa，注漿管采用φ42～3.5mm的鋼花管，單根長度4m，沿徑向打入圍巖。最外緣注漿管距離未拆除段二次襯砌混凝土75cm，以避免破壞預留防水層。結合現場實際情況調整注漿參數，確保堵水有效。（3）拆除混凝土并檢查注漿效果結合第三方檢測報告、現場鉆孔驗證情況以及缺陷范圍附近的環向施工縫和預留結構物位置等初步確定拆除襯砌拆除范圍；施工單位結合自身施工水平，可采用機械切割及破碎錘等小型減震機械對二次襯砌混凝土進行拆除，嚴禁爆破，避免對隧道支護及圍巖擾動過大，拆除時應跳槽拆除，每次拆除長度縱向不得大于1m，拆除舊混凝土后，應將新舊混凝土結合處鑿毛，鑿毛厚度為2cm，完成后采用高壓水沖洗干凈；拆除過程中還應注意超出范圍端部（環向、縱向）的處理，保留不小于60cm的既有防水板寬度以貓族搭接要求（搭接寬度不小于15cm）；當二次襯砌為鋼筋混凝土時，應注意保留一定長度的鋼筋以滿足搭接要求，保留的鋼筋應清除表面握裹的混凝土；整個過程需要加強監控量測，加設必要的臨時支撐。結合鉆孔取芯法及壓水實驗法等對注漿效果進行驗證，嚴格確保注漿堵水措施可靠，達到初期支護表面不滲水的狀態，注漿效果未達到要求時應及時進行補充注漿。（4）圍巖欠挖部分鑿除對欠挖部分的初期支護及圍巖進行機械鑿除至設計開挖輪廓線，機械鑿除可采用帶液壓破碎錘的挖掘機進行，機械鑿除后應采用人工風鎬對輪廓線進行修邊處理；對于欠挖部分有鋼架侵限的情況，應結合欠挖部位及鋼架的節點布設情況進行換拱處理，必要時加設臨時支撐，確保施工安全；欠挖處理完成后應按原設計或變更設計對應襯砌類型恢復初期支護。（5）圍巖欠挖部分鑿除拆除段落存在既有環向排水管，則拆除過程中應盡量保留，否則重新布設，重新布設的環向排水管與既有環向排水管采用接頭連通；拆除段落未布置環向排水管，一般不在進行增設。鋪設防水層（土工布加防水板），并與拆除混凝土時端部保留的既有防水搭接，搭接寬度不小于15cm；新增施工縫的防水：在舊混凝土位置鑿兩道遇水膨脹止水條，分別位于襯砌厚度的1/3與2/3處，槽寬2cm，深1.5cm，鋪設遇水膨脹止水條（2cm×3cm）；個別缺陷需原跨原環向施工縫進行拆除，應在原環向施工縫位置設置新的環向施工縫，并采用“中埋式橡膠止水帶+背貼式橡膠止水帶防水”；防排水系統恢復中采用的材料材質、規格、尺寸及性能指標等不得低于原施工圖要求。（6）安裝鋼筋拆除后恢復的二次襯砌均采用鋼筋混凝土結構，鋼筋保護層厚度50mm；焊接時應采取必要的防護措施，避免損傷背后的防水板。原襯砌為素混凝土時，既有襯砌植入單根長為54cm的Φ18定位釬釘，深入原有襯砌內27cm，與新增主筋可采用焊接連接，Φ18定位釬釘應涂抹膠粘劑，粘結劑應采用改性環氧類結構膠結劑或改性乙烯基酯類結構膠結劑，采用A級植筋膠。原襯砌為鋼筋混凝土時，拆除混凝土時接頭附近原襯砌鋼筋應盡量保留一定的搭接長度（L1、L2），新增主筋與保留的原鋼筋采用綁扎搭接；拆除混凝土時原原鋼筋未能按要求保留的，新增主筋采用直徑方式與既有混凝土錨固連接，粘結劑采用A級植筋膠，膠結劑應進行粘結抗剪強度檢驗，其粘結抗剪強度標準值，應根據置信水平為0.9、保證率為95%的要求確定，膠結劑性能還用符合現行行業標準和相關規定。縱向鋼筋在端部設置直彎鉤，箍筋設置半圓彎鉤；主筋按9m分段考慮機械連接，施工中根據實際情況分段，相鄰連接位置因相互錯開，同一區段內鋼筋不大于全部鋼筋面積的50%，且連接位置不得位于拱頂。（7）安裝鋼筋澆筑混凝土強度等級不得低于C35，同時因根據具體工點情況采用相應的混凝土強度標號，以滿足結構耐久性的要求；采用整體臺車進行混凝土灌注，保證襯砌外觀質量；跨縫缺陷應在原環向施工縫位置分模澆筑混凝土，并設置端模以安裝中埋式橡膠止水帶及背貼式橡膠止水帶防水；拱部預留回填注漿孔，襯砌澆筑完成后及時進行背后填充注漿，確保襯砌背后填充密實；施工中采取有效措施確保鋼筋保護層厚度和混凝土澆筑密實；拆除范圍存在接觸網槽道時，應在原位置重新施作，避免遺漏；拆換完成后應采用地質雷達等無損檢測手段對拆換范圍進行復檢，確保滿足設計要求。

4.1.2襯砌背后脫空整治方案（1）工藝流程檢測——鉆孔——注漿——復檢——噴涂防水涂料。（2）檢測施工前應先根據檢測報告及加密檢測的方式詳細核實脫空缺陷范圍，必要時進行鉆孔驗證，并在整治前對脫空范圍進行準確定位，施工過程中對脫空范圍進行核對、檢驗。（3）鉆孔注漿孔的布置間距為1×1m，梅花形布置，施工過程中可根據實際脫空缺陷范圍對鉆孔布置進行適當調整，在保證填充密實的前提下盡量減少注漿孔。注漿鉆孔直徑為30mm。（4）注漿注漿材料采用M20微膨脹水泥砂漿或自流平水泥漿，并通過現場試驗進行調整；注漿壓力宜控制在0.2MPa以內，當注漿壓力達到設計終壓并穩定5min以上，吸漿量很少或者不吸漿時即可結束該孔注漿。注漿過程中，相鄰注漿孔應設置排氣孔以及孔口塞以免跑漿。拱部襯砌背后注漿時隧道縱向應由下坡方向向上坡方向進行；橫向應先注兩側，再注拱頂。應對鉆孔進行編號，鉆孔及注漿過程中應對鉆孔、注漿壓力、注漿量等進行詳細記錄，根據鉆孔情況確定注漿鋼管長度。（5）復檢待注漿達到設計強度后通過復檢進行注漿效果檢查，必要時可進行鉆孔檢查，注漿不密實或仍存在脫空缺陷應補注漿，以確保襯砌背后空洞填充密實。（6）噴涂防水涂料注漿完成后，注漿孔內水泥漿達到設計強度并打磨平整后，襯砌表面噴涂水泥基滲透結晶型防水涂料，噴涂范圍應至缺陷范圍外不小于1m，且四邊平整，確保美觀。水泥基滲透結晶型材料用量一般為1～2kg/㎡；若采用機械噴涂，其與水的比例為1:0.5，若采用人工刮涂，其與水的比例為1:0.3；噴涂或掛涂的厚度為1～2mm。水泥基滲透結晶型材料噴涂后，40分鐘開始初凝，8小時后開始固化，此時應及時噴霧進行養護，但嚴禁噴水沖刷以防止活性材料的流失。養護次數不得小于3～5次/d，養護時間為3～5天。噴涂水泥基滲透結晶型材料是采用機械噴涂方式，因困難地段也可采用人工刮涂方式；噴涂水泥基滲透結晶型材料前應清潔二次襯砌混凝土表面，應確保混凝土表面干凈濕潤，但不應有明顯的水印。材料技術指標應滿足相關規范規定及標準。

4.2過程控制隧道工程質量長效機制的措施

（1）制定和完善質量管理規章制度和工藝標準，明確規定各部門、監理人員的質量管理內容、職責、權限、獎懲辦法，將工程質量監理納入制度化、規范化、程序化管理，推行標準化清單監理工作制度，實行全員、全方位、全過程質量監理控制；建立質量管控清單，對控制重點內容的關鍵工序、關鍵部位施工的具體參數、技術標準、驗收標準建立清單化，要求每一工序施工前、中、后進行“清單化”驗收簽認制度，不合格不許進行下一工序施工。（2）加大對監理技術人員的投入，具體的對工程測量的放線定位，施工方案的審核，材料進場的實驗檢驗，混凝土拌合站現場監控，分部分項工程的驗收，駐材料廠家監造等均派有經驗的監理技術人員，對關鍵工序、關鍵部位施工進行旁站等措施。（3）監理站建立嚴格的原材料、成品和半成品進場驗收制度，現場監理工程師嚴格把好原材料訂貨、進料關，做到試驗合格后進場，材料的出廠合格證、現場試驗報告單手續齊全，分區堆碼整齊，產品標識明確，實現永久可追溯性。（4）建立監理中心試驗室儀器設備的檢定制度，測量儀器、試驗設備、各種儀器儀表、計量器具進行定期或不定期的檢定，現場設專人負責計量工作，儀器設備指定專人管理。（5）樣板引路已被廣泛應用到高鐵建設各專業的施工建設，成為有效的質量管理工具和管理方法，針對隧道施工特點分別作出襯砌的樣板段和防水板鋪設安裝的樣板段，這樣解決了分部分項工程的施工工藝、質量標準、細部設計方案選擇和效果等環節問題提供標準化質量控制的保障。

5結語

高速鐵路隧道質量通病很多，使高鐵運營存在一定的安全風險，監理工作主動控制和事前控制的質量行為，分析了通病危害和風險后，采取有針對性技術和管理措施，控制和糾正工程建設中質量目標產生的偏離和偏差帶來的危害，在建設施工過程中消除解決，力爭避免運營后投入更大的人力、財力去進行整治和維修，實踐真正意義的優質工程。

作者：韓庶 單位：哈爾濱鐵路建設咨詢有限公司