高原隧道施工安全質(zhì)量及其常見(jiàn)問(wèn)題[建資薈萃]

1、高原隧道施工安全及其常見(jiàn)問(wèn)題1.高原地質(zhì)條件對(duì)隧道工程施工的影響高原地理環(huán)境對(duì)隧道工程的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：其一，對(duì)隧道使用功能的影響。當(dāng)隧道穿越高原當(dāng)中的富水層或是巖溶裂隙發(fā)育地段時(shí)，若是防排水措施不當(dāng)，則會(huì)導(dǎo)致襯砌漏水，這樣一來(lái)不但會(huì)對(duì)隧道內(nèi)的通風(fēng)、照明、監(jiān)控等電氣設(shè)備的使用造成影響，而且在寒冷的冬季，還會(huì)使隧洞內(nèi)壁掛冰、路面結(jié)冰，運(yùn)營(yíng)條件會(huì)極度惡化，嚴(yán)重影響了隧道的使用功能；其二，會(huì)對(duì)隧道的襯砌結(jié)構(gòu)造成影響。在高原地區(qū)的隧道工程中，若是圍巖中的地下水未能及時(shí)排出，當(dāng)冬季來(lái)臨時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致水體凍結(jié)，從而對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)帶來(lái)凍脹破壞，到夏季時(shí)凍結(jié)融化會(huì)使圍巖形成漿融圈，這種現(xiàn)象多出現(xiàn)在隧

2、道的洞口位置處，這會(huì)對(duì)隧道的結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞。所以在高原地區(qū)進(jìn)行隧道工程建設(shè)時(shí)，必須對(duì)各種影響施工的因素進(jìn)行綜合分析，并采取有效的措施加以解決處理，以此來(lái)確保隧道工程的整體施工質(zhì)量。2.斷層破碎帶與隧道工程的關(guān)系在對(duì)斷層破碎帶與隧道的關(guān)系進(jìn)行研究前，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)斷層的基本類(lèi)型加以明確，根據(jù)斷層兩盤(pán)相對(duì)位移的關(guān)系，大體上可將斷層分為以下三種類(lèi)型：其一，正斷層。此類(lèi)斷層主要是指沿著斷層巖石面的傾斜方向下盤(pán)相對(duì)上升，上盤(pán)下對(duì)下降的斷層。這類(lèi)斷層的形成主要與張拉力和重力有關(guān)，其斷層面的傾角相對(duì)比較陡峭，斷層線(xiàn)以平直居多；其二，逆斷層。此類(lèi)斷層具體是指下盤(pán)相對(duì)下降，上盤(pán)相對(duì)上升的斷層，多數(shù)都是在地殼擠壓作

3、用下形成的，斷層的兩盤(pán)多數(shù)都處于閉合狀態(tài)；其三，平移斷層。此類(lèi)斷層則是指兩盤(pán)沿著斷層走向發(fā)生相對(duì)位移，斷層面近乎于直立，傾角較陡，一般都是在地殼水平運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在受剪切力的作用下而形成的。2.1斷層破碎帶斷層破碎帶主要是因?yàn)閿鄬觾杀P(pán)在相對(duì)滑動(dòng)的過(guò)程中，使兩側(cè)的巖層遭受擠壓作用而破碎，進(jìn)而形成的長(zhǎng)條狀且方向一致的破碎帶，它的寬度與巖石的性質(zhì)、斷層距離以及斷層性質(zhì)等因素有關(guān)。按照破碎帶中巖石的破碎程度可將之分為角礫巖、斷層泥、磨礫巖等幾種類(lèi)型。2.2斷層破碎帶與隧道的關(guān)系當(dāng)隧道工程穿越斷層地段時(shí)，隧道施工難度的大小一般取決于斷層的性質(zhì)、破碎帶結(jié)構(gòu)中巖石的破碎程度、含水性以及斷層活動(dòng)性等因素。當(dāng)施工

4、方法、機(jī)械設(shè)備等條件相差不大時(shí)，斷層破碎帶與隧道之間的關(guān)系直接影響施工難度和工期。通常情況下，當(dāng)隧道的軸線(xiàn)無(wú)限接近于垂直構(gòu)造的方向時(shí)，且斷層規(guī)模較小、寬度不大、含水量較低時(shí)，施工難度較??；如果隧道的軸線(xiàn)與構(gòu)造方向斜交或是平行時(shí)，隧道穿越破碎帶的長(zhǎng)度會(huì)隨之增大，并且會(huì)伴隨出現(xiàn)較為強(qiáng)大的側(cè)壓力，為了確保施工安全，此時(shí)必須對(duì)隧道支護(hù)體系進(jìn)行加強(qiáng)，并及時(shí)進(jìn)行封閉。3.高原隧道工程穿越斷層破碎帶的施工技術(shù)在高原隧道工程建設(shè)過(guò)程中，時(shí)常會(huì)遇到穿越斷層破碎帶的情況，為了確保隧道施工順利進(jìn)行，必須采取合理可行的施工技術(shù)，下面對(duì)此展開(kāi)詳細(xì)論述。3.1施工方法（1）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)在隧道開(kāi)挖穿越斷層破碎帶時(shí)，常常會(huì)出

5、現(xiàn)坍塌、突水等問(wèn)題，為了保證施工安全、有序進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)在隧道施工過(guò)程中，采用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。該方法是確保隧道穿越斷層破碎帶施工安全的有效途徑之一。應(yīng)當(dāng)對(duì)穿越斷層破碎帶的隧道進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，并按照隧道已有的勘察資料和隧洞內(nèi)開(kāi)挖作業(yè)面的地質(zhì)描述，借助相關(guān)工具，對(duì)作業(yè)面前方的地質(zhì)情況進(jìn)行推測(cè)，同時(shí)，在隧道開(kāi)挖的過(guò)程中依據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的實(shí)際情況進(jìn)行隨時(shí)補(bǔ)充，借此來(lái)了解即將穿越的破碎帶的位置、寬度等情況，制定有針對(duì)性的施工技術(shù)措施，確保施工順利進(jìn)行。（2）加固圈這里所指的加固圈就是利用超前小導(dǎo)管+水泥漿液在隧道拱部120度范圍內(nèi)的四周形成強(qiáng)度與厚度足夠的加固拱，借此來(lái)提高圍巖自身的承載能力和穩(wěn)定性。（3）正臺(tái)

6、階法這是隧道穿越破碎帶時(shí)較為常用的一種開(kāi)挖方法，在開(kāi)挖過(guò)程中，要遵循短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)的開(kāi)挖原則，上下臺(tái)階的高度差應(yīng)當(dāng)合理，并采取左右交錯(cuò)的方式進(jìn)行開(kāi)挖。同時(shí)，要控制好兩個(gè)臺(tái)階之間的縱向距離，這樣有助于極早落底。此外，開(kāi)挖之后，要盡可能減少?lài)鷰r在外界環(huán)境中的暴露時(shí)間，及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)。（4）初期支護(hù)常用符合設(shè)計(jì)要求的混凝土對(duì)隧道掌子面進(jìn)行初噴封閉，隨后采用工字鋼制作鋼拱架，并在縱向上用鋼筋進(jìn)行連接。3.2施工技術(shù)要點(diǎn)（1）導(dǎo)管布設(shè)在施工中，確保小導(dǎo)管的布設(shè)位置與角度符合設(shè)計(jì)要求是比較重要的環(huán)節(jié)。同時(shí)，可采取鉆孔打入法對(duì)小導(dǎo)管進(jìn)行施工。（2）漿液施工對(duì)于巖體破碎程度較為嚴(yán)重、裂隙較為發(fā)育、空隙較大的

7、圍巖而言，采用超前預(yù)注漿的方法進(jìn)行施工存在一定的難度。在具體施工過(guò)程中，預(yù)防漿液大量流失、控制注漿液是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是確保加固圈安全、穩(wěn)定、可靠的有效途徑。注漿參數(shù)的合理確定。在工程沒(méi)有特殊要求的前提下，小導(dǎo)管施工的水泥漿液水灰比可以確定為0.8-1.0左右，水玻璃的濃度為30-35左右，兩者混合后的體積比為1:0.3-1:0.8，注漿壓力最小不得低于0.5MPa，最大不得超過(guò)2.0MPa。注漿準(zhǔn)備。在正式注漿前，應(yīng)當(dāng)先對(duì)注漿管路進(jìn)行認(rèn)真檢查，借此來(lái)確保管路通暢、機(jī)械性能良好。當(dāng)各項(xiàng)準(zhǔn)備工作全部完畢之后，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)，從而確定最佳的注漿參數(shù)，并以此為依據(jù)進(jìn)行施工。注漿要點(diǎn)。采用液壓雙液注漿

8、泵將預(yù)先配制好的漿液注入到小導(dǎo)管當(dāng)中，注漿可以采取兩次間歇的方式進(jìn)行。第一次注漿時(shí)，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減少水灰比，并增加水玻璃的摻入量，注漿壓力應(yīng)當(dāng)控制在0.5-1.2MPa這一區(qū)間范圍內(nèi)，并在鉆孔內(nèi)有漿液流出時(shí)停止注漿，隨后間隔3-5h左右，進(jìn)行二次注漿。在第二次注漿時(shí)，應(yīng)當(dāng)將注漿壓力提高在1.5-2.0MPa，并在漿液注入量低于20L/10min時(shí)，停止注漿。3.3監(jiān)控量測(cè)隧道穿越斷層破碎帶的施工中，為了確保施工質(zhì)量，必須進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，可將監(jiān)控的重點(diǎn)放在對(duì)拱頂下沉及周邊收斂上。對(duì)隧道開(kāi)挖作業(yè)面的觀測(cè)應(yīng)當(dāng)在每次開(kāi)挖完成后進(jìn)行，當(dāng)?shù)刭|(zhì)情況變化較小時(shí)，可每天觀測(cè)1次；初期支護(hù)至少每天觀測(cè)1次；水平收斂與拱

9、頂下沉的量測(cè)可以采用相同的頻率，當(dāng)拱頂?shù)南鲁亮肯鄬?duì)較大時(shí)，除了要加強(qiáng)對(duì)拱頂下沉的量測(cè)之外，還應(yīng)當(dāng)對(duì)拱腰和基底進(jìn)行量測(cè)。3.4施工注意事項(xiàng)為了確保施工質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)對(duì)如下事項(xiàng)加以注意：其一，在鉆孔前，應(yīng)當(dāng)對(duì)孔位進(jìn)行精確測(cè)定，并對(duì)每個(gè)測(cè)好的孔位進(jìn)行編號(hào)。在鉆孔時(shí)，為防止孔斜等情況的發(fā)生，可以采用測(cè)斜儀，并對(duì)小導(dǎo)管的打入方向進(jìn)行嚴(yán)格控制，同時(shí)，做好各個(gè)鉆孔的記錄。若是發(fā)現(xiàn)某個(gè)孔的誤差超過(guò)設(shè)計(jì)或是規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值時(shí)，必須及時(shí)進(jìn)行處理，如果終孔之后，仍然超限則應(yīng)當(dāng)采取注漿封孔的措施，并在其達(dá)到一定強(qiáng)度之后，在原位上重新鉆孔。其二，注漿時(shí)若是發(fā)現(xiàn)較大的空洞，應(yīng)當(dāng)先注入一定量的水泥漿液，或是混凝土，然后再進(jìn)行

10、注漿。4、公路隧道常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題（1）隧道水害。在公路隧道所出現(xiàn)的一系列質(zhì)量問(wèn)題中，隧道滲漏水所造成的危害尤為普遍。隧道水害不僅增加隧道內(nèi)濕度，降低路面抗滑性能，造成電路短路等事故，危及運(yùn)營(yíng)安全，而且還易引起其他病害。由于隧道滲漏水、積水，將會(huì)造成襯砌開(kāi)裂或使原有裂縫發(fā)展變大，加重襯砌裂損；當(dāng)?shù)叵滤星治g性時(shí)，會(huì)使襯砌混凝土遭受侵蝕，并且隨著滲漏水的不斷發(fā)展，侵蝕程度日益加重；在寒冷地區(qū)，水是影響隧道圍巖凍脹的重要因素，水害嚴(yán)重必然導(dǎo)致凍害嚴(yán)重13。（2）襯砌缺陷。襯砌缺陷主要是因?yàn)橐r砌空洞、厚度、強(qiáng)度、密實(shí)度等原因造成的襯砌變形、襯砌移動(dòng)及襯砌開(kāi)裂等。作用在隧道襯砌結(jié)構(gòu)上的壓力，與隧道圍巖的

11、性質(zhì)、地應(yīng)力的大小以及施工方法等因素有關(guān)。由于受技術(shù)和資金條件的限制，一些因素在設(shè)計(jì)前是難以確定的，所以在隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常帶有一定的盲目性，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠或與圍巖壓力不協(xié)調(diào)，造成襯砌結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、破壞。然而，工程上出現(xiàn)的襯砌開(kāi)裂更多的則是由于施工管理不當(dāng)（襯砌厚度不足、混凝土強(qiáng)度不夠等）造成的。（3）凈空受侵或軸線(xiàn)偏位。因模板強(qiáng)度、剛度不足而出現(xiàn)跑模，或因測(cè)量誤差過(guò)大，出現(xiàn)模板定位偏差過(guò)大，都有可能導(dǎo)致隧道凈空甚至建筑限界受侵或者出現(xiàn)隧道整體軸線(xiàn)偏位。也有因?qū)σ呀ǔ伤淼赖囊r砌質(zhì)量缺陷進(jìn)行套拱處理而出現(xiàn)限界受侵的情況。（4）通風(fēng)不暢。所有的公路隧道均需要通風(fēng)，不管是自然通風(fēng)還是人工通風(fēng)。事實(shí)上

12、，當(dāng)前國(guó)內(nèi)相當(dāng)數(shù)量的公路隧道尤其是中長(zhǎng)隧道，通風(fēng)設(shè)施常常形同虛設(shè)，一般不開(kāi)啟（多數(shù)是為節(jié)省運(yùn)營(yíng)費(fèi)用），造成洞內(nèi)運(yùn)營(yíng)環(huán)境污濁。而且，國(guó)內(nèi)公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)主要依據(jù)現(xiàn)行公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范4，其中對(duì)運(yùn)營(yíng)通風(fēng)之規(guī)定應(yīng)該說(shuō)較為詳盡，但火災(zāi)通風(fēng)仍需進(jìn)一步探討從而以規(guī)范形式予以認(rèn)定。（5）照明不良。我國(guó)公路隧道設(shè)計(jì)雖然都考慮了照明，但迫于運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本的壓力，許多隧道有燈具而未照明，而且這種現(xiàn)象相當(dāng)普遍，甚至某些長(zhǎng)度不短的公路隧道根本就沒(méi)有安裝照明燈具。事實(shí)上，國(guó)內(nèi)現(xiàn)行相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)外一些國(guó)家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定長(zhǎng)度大于100的公路隧道應(yīng)設(shè)照明。（6）監(jiān)控不力。監(jiān)控包含有施工期間的監(jiān)控和運(yùn)營(yíng)期間的監(jiān)控。目前對(duì)

13、這兩方面的監(jiān)控工作都不同程度存在著一些問(wèn)題。我國(guó)在多座隧道中進(jìn)行了成套技術(shù)的引進(jìn)，但效果并不甚理想。5、公路隧道質(zhì)量檢測(cè)評(píng)價(jià)體系的建立21建立公路隧道質(zhì)量檢測(cè)評(píng)價(jià)體系的原則（1）系統(tǒng)性。高速公路隧道交通環(huán)境評(píng)價(jià)是一個(gè)涵蓋多因素、多目標(biāo)的復(fù)雜系統(tǒng)，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)力求全面反映各隧道的綜合情況，既能反映交通流運(yùn)行狀況，又能正確反映交通流與通風(fēng)、照明等機(jī)電設(shè)施的關(guān)聯(lián)特性，以保證評(píng)價(jià)的全面性和可靠性。（2）科學(xué)性。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系一定要建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上，指標(biāo)概念必須明確，并能客觀、真實(shí)、合理地反映隧道運(yùn)行環(huán)境的內(nèi)涵。（3）實(shí)用性。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)當(dāng)層次清晰、指標(biāo)精煉、方法簡(jiǎn)捷，使之具有實(shí)際應(yīng)用和推廣價(jià)值。同

14、時(shí)，選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)要有可操作性，指標(biāo)含義明確易于被理解，指標(biāo)量化所需資料收集方便，能夠用現(xiàn)有方法和模型求解。（4）獨(dú)立性。高速公路隧道運(yùn)行環(huán)境評(píng)價(jià)的指標(biāo)與指標(biāo)之間應(yīng)是相互補(bǔ)充、相互協(xié)調(diào)的，充分考慮指標(biāo)之間的相關(guān)性，避免指標(biāo)之間的重復(fù)與沖突，實(shí)現(xiàn)指標(biāo)體系的最優(yōu)化。22施工質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的依據(jù)目前，我國(guó)在對(duì)工程質(zhì)量評(píng)價(jià)中，沒(méi)有統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有形成一致的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，已有的規(guī)范只是通過(guò)隧道影響因素分析，在初選的隧道交通工程運(yùn)行指標(biāo)中，先通過(guò)德?tīng)柗品ù_定重要指標(biāo)，剔除一些對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果無(wú)關(guān)緊要的指標(biāo)，再通過(guò)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行篩選，篩選出主要影響因素，使之條理化形成一套指標(biāo)體系。針對(duì)當(dāng)前公路隧道建設(shè)質(zhì)量保證體系的缺乏，以及解決此問(wèn)題的迫切性，綜合我國(guó)公路隧道已有建設(shè)經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)國(guó)情，通過(guò)對(duì)公路隧道建筑材料、施工過(guò)程及竣工驗(yàn)收各階段檢測(cè)內(nèi)容、檢測(cè)方法、質(zhì)量指標(biāo)的研究，力圖建立公路隧道建設(shè)質(zhì)量保證體系的基本框