隧道工程质量控制.docx

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1、隧道工程质量控制一、概述作为高等级公路的山岭隧道来说，它是大型的永久性的地下建 筑物。国家对此地下工程的投资大，对其工程的永久性质量要求很 高。为此在隧道的修建过程中，从开挖到修建完成的每道工序、每 个环节的分部工程、分项工程的施工质量，国家从技术政策上做出 了多种强制规定，并制订了质量标准，这就是国家级的各种设计、 施工规范与验收标准。从总体上说：隧道工程的质量主要包括有：1、隧道开挖工程质量；2、隧道支护工程质量包括各种建筑材料的质量；3、隧道排水工程质量包括防排水材料的质量；4、隧道路面工程质量;5、隧道洞口工程质量包括明洞工程质量，就是这五大块质量和总体。二、隧道工程中各分项工程的控制

2、按公路工程质量检验评定标准的规定：每座隧道应是具有 独立施工条件的单位工程。每个单位工程中又按照施工长度、结构 部位、施工特点等划分出了9项分部工程，每项分部工程下又按不 同的施工方法、材料、工序等划分出了若干个分项工程。总之由于 隧道属地下隐蔽工程，其建设条件又不可预见，可变因素多的特 点，影响总体工程质量的因素环节较多，为此，应严格按各种规范 要求及验收标准的规定，层层把关，控制、验收，才能达到本高速 路工程质量全优的质量目标。下面就将隧道工程中开挖、支护的重 要性讲一下。（一）隧道开挖当隧道围岩类别及其相应的结构形式确定后，如何选用相适应 的开挖方法和支护条件是关键的第一步。设计文件根据

3、通过结构计 算和以往工程中所采用的支护所得成功经验，给定了不同围岩的开 挖方法和支护参数。根据设计文件建议的开挖方法，执行具体施工 的承包商应认真的研究与试验，应选择安全转换工序，快速的掘进 方法：一般在II类围岩及以下的软弱围岩，一般采取多导坑的分部 开挖法，如侧壁导坑法。开挖工艺应遵循短进尺，早封闭，强支护 的要求。对于II-IV类围岩及以下的软弱围岩，一般采用两步台阶法 即长台阶法：上部断面先行，待全部完成或大部完成上部断面后再 开挖下部断面。在开挖工艺上应遵循控制进尺，光面爆破，支护紧 跟的要求；对W-VI类围岩，一般采用全断面开挖法，其开挖断面应 一步到位，在开挖工艺上，应通过多次试

4、验选择合理的进尺爆破参 数，采用光面爆破法。对局部因围岩岩层不利或层理、节理发育地 段，及时采取锚网喷支护。对于III类-VI类围岩地段的光面爆破开挖法，应通过多次试验， 才能选择出一套。从钻孔的布置方向、数量、深度、装药量，引爆 顺序等多种因素控制的爆破参数。对于地下工程来说不论因内外的 经验都证实这是在钻爆法开挖中对洞室围岩扰动最小，工程投资最 省的方法。一般比较成熟的施工部门也都愿意接受这种方法。从目 前本高速路各隧道的掘进中均采用了此种方法，但是其效果有差 异，有的隧道围岩条件能达到IV-V类，围岩的结构性质也差不多， 但开挖的内轮廓及超欠挖的情况大不一样。有的内挖边旁钻孔的方 向控制

5、不好（边旁钻孔是最难打的炮眼），在每循环进尺处留出了 很明显的错台，有的内挖钻孔布置不当，或装药量不当，也造成了超欠挖的现象，超挖多了，其回填数量多，相应资金投入多。怎样 控制超挖，这对承包商的切身利益有关。这是承包单位不愿意看到 的事。欠挖多了，必须放炮处理，这样隧道围岩的稳定性是极不利 的。这就像一个人做手术一样，在同一部位开两次刀和开一次刀对 人体的损伤大不一样是一个道理，希望我们的开挖中，力争不出现 费时，费工、对围岩稳定不利的欠挖现象。（二）隧道支护隧道支护分初期支护（初衬）和永久性模筑支护（二衬）。当 前采用的支护类型，基本采用新奥法理念。就是根据不同的工程地 质条件来制定围岩类别

6、，对不同的围岩类别采用指导性的支护类 型。新奥法的主要原理：就是充分利用地质的自稳条件（劲压力 拱）纳入隧道支护的一部分，再根据隧道开挖后的实际围岩类别以 及开挖后实际量测得到的内净空收敛的速度，变形量的大小的信 息，调整已初拟的设计参数，至到隧道内壁趋于稳定。隧道各项支 护条件，实际上是在设计支护参数指导条件下的动态设计。下面讲 一下，各类支护结构物的主要作用：1、初期支护初期支护的主要结构物为：钢架支撑、喷碎、钢筋 网、径缶锚杆。又以隧道所处的位置不一样，围岩条件不一样，为 保证隧道开挖期间的施工安全，并尽量少扰动原有的地层平衡条 件。一般在洞口浅埋，扁压地段均设计有超前注浆长管棚支护(长

7、 度为2040Cnl之内)，洞内围岩较差的地段一般也设计有长度有限 的超前注浆小导管(管长度在5cm之内，本工程各段长度均 5.0m),或超前锚杆。这两种支护实际上是为保证施工安全而采取 对围岩进行预先加固的辅助工程措施。本项目工程中HI类驻以下围 岩地段均设计有以上的超前预加固地层的工程措施。(1)钢支撑：钢支撑的设置应在开挖后即时设置要紧跟开挖。 钢架紧跟开挖与延时设置的作用不大一样。有时施工单位为减少开 挖与支护互相干扰，在围岩较差的地段，这两道工序和间距拉的很 大，这对隧道结构来说很不利的做法。希望正在掘进正洞的单位应 予以重视。(2)喷碎：作为初期支护来说，喷碎的工程措施是最重主要结

8、 构。目前的地下工程不论围岩条件如何，都应有这种结构。它的主 要作用是：a、混凝土能对围岩节理、裂隙起充填作用，将不连续的岩层层 面胶结起来，并产生楔效应而增加岩块间的摩擦系数，防止岩块沿 软弱面滑移，促使表面岩块稳定。b、喷射混凝土有一定粘结力和抗剪强度，能与岩层粘贴并与围 岩形成统一承载体系，改善喷层受力条件。C、喷射混凝土能及时、分层施喷，喷层虽薄但具有较高的早期 强度，故喷层能控制围岩变形，即使围岩有较大变形，但不致产生 坍塌，从而提高围岩的自承作用。d、喷射混凝土能使坑道周边围岩尽早封闭，防止围岩风化。e、另在设钢架地段，喷碎能及时的将地层压力传递钢架上，对 稳定钢架，约束地层变形是

9、至关重要的手段。在喷碎的施作上也应及地紧跟开挖，用初喷46cm厚的硅，封 闭开挖面。待钢架、锚杆、钢筋网等工程措施到位后，再逐次的施 喷碎，使其达到设计厚度，利用喷碎比较落，在有功未达到设计强 度前，它有一定的柔性，利用这种少许的柔性与围岩共用变形，使 围岩应力度分布后又达到平衡。这样稳定的地层承载拱与喷碎等结 构物构成初期支护的承载拱。喷碎的后期，固碎逐步硬化强度提 高，其刚性也逐步的增加，至到碎完全达到强度时，成为完全刚性 的结构。以附合新奥法先柔后刚的特点。(3)钢架钢架具有较大的支护强度和刚度，安装后可立即承受 开挖所引起的松坳压力。钢架可作临时支护单独使用，也可与锚 杆、喷混凝土一起

10、作永久支护，配合超前支护其效果更好。A、使用条件(a)自稳定时间很短的I、II、III类围岩，在锚杆或喷射混凝 土支护发挥作用前，可能发生围岩失稳或坍塌危险时。(b)浅埋、偏压隧道，当早期围岩压力增长快，需要提高初期 支护的早期强度和刚度时。(c)在难以施作锚杆、喷射混凝土的砂卵石、土夹石或断层泥 等地层，大面积淋水地段，以及为了抑制围岩大的变形需增加支护 抗力时。(d)当需要施作超前支护，设置钢架作为超前锚杆(或超前小 钢管等)的支承构件时。B、钢架构造和安装要求(a)钢架与锚喷支护联合使用时，应保证钢架(或格栅钢架主筋)与围岩之间的混凝土厚度不小于40mm。(b)钢架的纵向间距，一般在0.

11、61.2m,且不宜大于1.2m, 两根钢架之间应设置直径为2022mm的钢拉杆，沿钢架每12m设 一根。(c)围岩压力一般通过楔子传到钢架上，故钢架与围岩间应楔 紧。从试验资料看，单线隧道加9个楔子时，钢架强度可发挥 100%,加5个楔子时，只能发挥强度的80%,故楔子间距宜为1. 2m 左右。(d)接头是钢架的弱点，因此应减少接头数量。据双线隧道上 半断面钢架试验，两节钢架(在对称和偏压荷载作用下)较四节钢 架承载力提高近一倍。考虑施工要求，拱部和边墙部分宜采用四 六节钢架。(e)钢架接头通常用连接板和螺栓连接，并要求易于安装。(f)为防止钢架承载而下沉，钢架下端应设在稳固地层上，或 设在为

12、扩大承压面的钢板、混凝土垫块止，钢架立柱埋入底板深度 不应小于15m,当有水沟时不应高于水沟底面。(g)开挖下台阶时，为防止钢架拱脚下沉、变形，根据需要在拱脚下可设纵向托梁，把几排钢架连为一整体。C、刚性钢架和格栅钢架、可缩性钢架等类型以往我国多用工字 钢、旧钢轨和钢管制造，这种刚架的刚度和强度大，可作临时支撑 并单独承受较大的围岩压力，也可设于混凝土内作永久衬砌。在 I、II类软弱破碎围岩中施工或处理坍方时使用较多，但这类钢架 与喷射混凝土粘结不好，与围岩间的空隙难于用喷射混凝土紧密充 填，导致钢架附近喷射混凝土出现裂缝。工字钢的垂直和水平方向不是等强度和等刚度的，容易横向失 稳、扭曲破坏。

13、钢管钢架断面的各向强度和刚度相同，抗压、抗扭 曲强度高，钢管内充填砂浆或混凝土时，其强度更高。刚性钢架常用1020号工字钢，24kgm轻轨或38、 43kgm 钢轨， IOe) 180mm 钢管。D、格栅钢架D格栅钢架的特点(a)格栅钢架是由钢筋焊接而成的格栅构架，其断面形状和尺寸，能根据需要而设计，对大跨度坑道特别适用。(b)钢架安装后可立即承受部分松动荷载，当锚杆喷射混凝土 达到一定强度后，便能共同承受逐渐增长的围岩压力，这就符合新 奥法先柔后刚的支护原则。(c)与喷射混凝土粘结较好，能形成钢筋混凝土结构，更好地 发挥支护作用。(d)钢架与围岩间的空隙，能被喷射混凝土填实，有利于结构 受力

14、。2)钢筋网喷碎：钢筋网可提高喷碎的抗剪和与围岩的粘结强 度，有利于抵抗岩石塌落掉块和承受冲击荷载，能提高喷碎的整体 性，使其应力分布均匀，从而减少碎的收缩和裂缝，在变形较大而 自稳性较差的软弱围岩中，应设12层钢筋网。钢筋网一般采用巾4巾10的I号钢筋，其网眼间距一般15 30cm,当小于15Cnl时，回弹增加；当大于30CnI将大减弱钢筋网在 喷碎中的作用。钢筋网的保护层厚应220cm。当设双层钢筋网时， 当第一层的喷碎基本覆盖后再铺设第二层。3)钢纤维喷碎：钢纤维喷碎的力学性能优于不掺钢纤维的碎，从大量的国内外试验证明，掺钢纤维后喷碎的抗弯强度提高30%90%；拉强度提高30%60%；压

15、强度提高5%10%；冲击能力提高8倍以上，其韧性提高10倍以上，但钢纤维喷碎的成本高、工艺复 杂、喷射机械和管路磨损率大。（4）锚杆与支护结构的主要作用及和种类：A、锚杆的主要作用1）对围岩的加固作用；软弱围岩开挖后，形成的洞窑的沿空面 开始变形，当沿坑道周边布设系统锚杆并注浆后，其浆液很快填充 顺空面周边的围岩的裂隙增加围岩的内摩擦力，并向围岩施加压力 而形成承载拱后，使与喷碎钢架等支护共同承受围岩变形压力，以 减少围岩的变形，提高围岩整体稳定性。2）组合作用：在水平式岩层倾角较小的层状岩体中，锚杆能使 岩层紧密结合起来，形成类似组合架的结构，能增加层间摩擦力和 抗剪强度，从而提高围岩的稳定

16、。3）悬吊作用：由于隧道围岩被断层、节理、裂隙切割，开挖爆 破余力可能引起局部岩块失稳，此时用锚杆将不稳定的岩块悬吊在 稳定的岩块上或者将侧壁防止不稳定的岩块滑移。B、锚杆的种类:1）目前在国内使用的锚杆类型较多。主要以全长锚固锚杆和端头锚固锚杆两种。全长锚固锚杆不论是锚杆的构造如何，都是水泥 砂浆或树脂类粘结剂锚杆和孔壁紧密结合以增加锚杆的抗剪、抗拉 和防腐蚀作用，其锚固性能可靠，具有较强的长时期的锚固力，有 利于约束围岩的位移。目前在地下工程中使用最广的类型。这种锚 杆依不同的围岩条件不同的用途及注浆方式，安装方式方面又分出 了实体锚杆、中空锚杆、自进式组合锚杆等。2）端头锚固型锚杆。这种锚杆是通过锚杆端头与围岩用机械式 或粘结式锚固，再通过孔口的托盘板及螺母使锚杆受拉，锚