隧道施工質(zhì)量控制技術(shù)

/隧道施工質(zhì)量限制技術(shù)【摘要】隧道施工質(zhì)量限制是一個過程，即從質(zhì)量活動前直至質(zhì)量活動結(jié)束對工程質(zhì)量的全部監(jiān)控，質(zhì)量活動過程中監(jiān)控實(shí)力越強(qiáng)、越嚴(yán)格，實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量預(yù)期目標(biāo)的可能性越大。【關(guān)鍵詞】隧道；質(zhì)量限制技術(shù)1.各階段質(zhì)量限制質(zhì)量活動前編制切實(shí)可行的質(zhì)量支配，為現(xiàn)場施工質(zhì)量限制做好準(zhǔn)備。施工過程中，有現(xiàn)場施工管理人員、技術(shù)管理人員的指導(dǎo)、嚴(yán)格要求以及其他參建各方對質(zhì)量活動過程的監(jiān)督限制，確保施工質(zhì)量處于受控狀態(tài)，各工序“一次成功”。2.隧道施工質(zhì)量限制技術(shù)施工質(zhì)量過程限制。提到隧道質(zhì)量控，大多是重視二次襯砌的施工，輕視初期支護(hù)施工，事實(shí)上隧道初期支護(hù)是隧道的主要承力結(jié)構(gòu)，對整個隧道的耐久性起著相當(dāng)重要的作用，所以說隧道施工質(zhì)量限制中，對初期支護(hù)各工序的施工質(zhì)量都需進(jìn)行必要限制。主要包括開挖斷面、錨桿質(zhì)量（長度及砂漿飽和度）、鋼架或格柵鋼架、噴射混凝土質(zhì)量（強(qiáng)度、厚度及背后缺陷）、防水層施工、二次襯砌混凝土質(zhì)量（強(qiáng)度、厚度及背后缺陷）、隧道襯砌裂紋等的實(shí)時限制。2.1原材料隧道施工過程中全部材料，如水泥、砂、石、鋼材、防水板、外加劑等，施工前均需按設(shè)計及驗(yàn)標(biāo)要求進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后才允許進(jìn)場運(yùn)用。對于施工過程中噴射混凝土的協(xié)作比、二次襯砌混凝土的協(xié)作比及砂漿協(xié)作比，均要以工程中將要運(yùn)用的各種材料為基礎(chǔ)進(jìn)行各種協(xié)作比設(shè)計，以確保各類混凝土及砂漿強(qiáng)度滿足設(shè)計要求。2.2隧道開挖超欠2.2.1一般規(guī)定《高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（TB10753-2010）規(guī)定：隧道開挖不應(yīng)欠挖，當(dāng)圍巖完整石質(zhì)堅(jiān)硬時，允許巖石個別突出部分侵入襯砌（每1?O不大于0.2?O，高度最大不超過5cm）。拱腳及墻腳以上1m范圍內(nèi)嚴(yán)禁欠挖，（如下表1隧道允許超欠挖）。表1隧道允許超挖值（cm）圍巖級別開挖部位ⅠⅡ～ⅣⅤ～Ⅵ拱部線性超挖101510最大超挖152515邊墻線性超挖101010仰拱、隧底線性超挖10最大超挖25在限制隧道超欠挖技術(shù)的改進(jìn)中，首先必需變更長期以來“寧超勿欠”的不志向觀念，樹立“少欠少超”的觀念。即可以允許確定程度的欠挖，但要符合《高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（TB10753-2010）規(guī)定：隧道開挖不應(yīng)欠挖，當(dāng)圍巖完整石質(zhì)堅(jiān)硬時，允許巖石個別突出部分侵入襯砌（每1?O不大于0.2?O，高度最大不超過5cm）。拱腳及墻腳以上1m范圍內(nèi)嚴(yán)禁欠挖的要求?，F(xiàn)場施工中依據(jù)圍巖狀況、監(jiān)控量測數(shù)據(jù)剛好調(diào)整預(yù)留量，避開開挖輪廓線無謂擴(kuò)大，盡量削減了超挖。2.2.2合理爆破限制超欠挖在實(shí)際施工中，尤其是軟弱圍巖隧道鉆爆開挖時，極易造成超挖大使得混凝土回填量增大。如下圖所示周邊周邊眼開孔位置有（A）、（B）、（C）三種狀況，其出現(xiàn)的幾率和差值主要確定于鉆孔水平。A種狀況不影響超前挖；B種狀況是會出現(xiàn)超挖；而C種狀況會出現(xiàn)欠挖。因而先定位后鉆孔，并在掌子面醒目的標(biāo)出周邊眼位置，把超欠挖限制在最小范圍內(nèi)（約3cm）。圖1周邊眼開孔位置1）起爆依次光面爆破時，從掏槽眼起先，一層一層地從截面中心往外進(jìn)行，最終是周邊眼爆破。預(yù)裂爆破時，先周邊預(yù)裂后掏槽，然后依次為擴(kuò)槽眼、幫助眼、二層眼、底眼，布置雷管段號時應(yīng)留意：必需具有合理的段間隔時間，并且同一段炮眼的裝藥量應(yīng)小于最大單段的允許裝藥量，同時前一段的起爆要盡量為后段爆破創(chuàng)建良好的臨面。2）炮眼深L以循環(huán)進(jìn)尺為眼深，掏槽眼加深10%―20%。3）周邊眼間距E、抗拒線W、裝藥集中度r依據(jù)圍巖狀況并參照文獻(xiàn)[2]，合理相對距離：Ⅴ級圍巖E/W=0.6―0.8，Ⅳ級圍巖E/W=0.72―0.83。選取參數(shù)見表2。表2Ⅳ、Ⅴ級圍巖周邊眼爆破參數(shù)表圍巖類別周邊眼間距（E/cm）周邊眼抗拒距（W/cm）相對距離（E?W-1）裝藥集中度（r/kgm-1）Ⅳ圍巖45600.750.15Ⅴ圍巖50650.770.214）炮眼布置及單眼裝藥量先布置掏槽眼、周邊眼，然后是底板眼、擴(kuò)槽眼、二層眼，最終布置幫助眼，二層眼比幫助眼密一些，比周邊眼稀一些，其間距為周邊眼間距的1.5倍左右，抗拒線為間距的0.7倍左右，考慮到擴(kuò)槽眼、底板眼爆破時負(fù)荷較大，其布置稀密應(yīng)和二層眼相像，幫助眼間距為抗拒線1―1.25倍。周邊眼單眼裝藥量可參照表2進(jìn)行計算，其它各部炮眼裝藥量：q=kαWLλ式中：k―單位炸藥消耗量，kg/m；（取值參見文獻(xiàn)[3]）a―炮眼間距，m；W―炮眼爆破方向的抗拒線，m；λ―炮眼所在部位系5）斷面炮眼布置斷面炮眼布置依據(jù)開挖斷面大小、設(shè)計及驗(yàn)標(biāo)要求合理布置。周邊眼應(yīng)沿隧道開挖輪廓線布置，保證開挖斷面符合設(shè)計要求；幫助炮眼交織勻整布置在周邊眼和掏槽眼之間，力求爆破出的石塊塊度適合裝碴的須要；周邊炮眼和幫助炮眼的眼底應(yīng)在同一垂直面上，掏槽炮眼應(yīng)加深20cm。圖2雙線Ⅳ級圍巖上臺階光面爆破炮眼布置圖圖3雙線Ⅴ級圍巖上臺階光面爆破炮眼布置圖6）裝藥結(jié)構(gòu)周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)一般接受2種形式：比較裂開軟弱的Ⅴ級圍巖接受雙導(dǎo)爆線、小直徑藥卷連續(xù)裝藥；Ⅳ級軟巖類巖層，接受導(dǎo)爆索、小直徑藥卷空氣間隔裝藥。為克服眼底巖石的夾制力，可在眼底放置半卷標(biāo)準(zhǔn)藥卷，以適當(dāng)加強(qiáng)底部藥量，其它炮眼一般均接受連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，炮眼均接受黃泥填塞封堵炮眼。2.3錨桿2.3.1錨桿質(zhì)量圖4志向錨桿受力示意圖錨桿是將裂開或不穩(wěn)定巖體和堅(jiān)實(shí)的巖體連接在一起以提高整體穩(wěn)定性的一種支護(hù)措施。當(dāng)錨桿發(fā)揮作用時，錨桿不同部段的功能各不相同。錨桿內(nèi)端處于堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定巖體的部段，其錨固力主要起著固定錨桿的作用；而錨桿外端處于裂開或不穩(wěn)定巖體的部段，其錨固力主要起著將該段巖體和錨桿連結(jié)在一起的作用。要讓錨桿能發(fā)揮設(shè)計的效果，除保證錨桿的長度滿足設(shè)計要求外，還要使各段都能勻整而有效的和巖體錨固在一起。除此之外，對錨桿質(zhì)量影響較大的因素還有砂漿強(qiáng)度，得有足夠的握力才能保證錨桿的質(zhì)量。圖4為錨桿受力示意圖。2.3.2錨桿長度錨桿總長度應(yīng)為錨固段、自由段和外錨段的長度之和，并應(yīng)滿足下列要求：1）錨桿自由段長度按外錨頭到潛在滑裂面的長度計算；預(yù)應(yīng)力錨桿自由段長度應(yīng)不小于5m，且應(yīng)超過潛在滑裂面；2）錨桿錨固段長度應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行計算，并取其中大值。同時，土層錨桿的錨固段長度不應(yīng)小于4m，且不宜大于10m；巖石錨桿的錨固段長度不應(yīng)小于3m，且不宜大于45D和6.5m，或55D和8m（對預(yù)應(yīng)力錨索）；位于軟質(zhì)巖中的預(yù)應(yīng)力錨索，可依據(jù)地區(qū)閱歷確定最大錨固長度。當(dāng)計算錨固段長度超過上述數(shù)值時，應(yīng)實(shí)行改善錨固段巖體質(zhì)量、變更錨頭構(gòu)造或擴(kuò)大錨固段直徑等技術(shù)措施，提高錨固力。錨桿長度及注漿飽和度均接受應(yīng)力反射波法檢測，現(xiàn)已有專用的錨桿質(zhì)量檢測儀。2.3.3注漿飽和度注漿飽和度檢測通過測定錨桿不同方位，不同距離應(yīng)力波的阻尼狀況，即錨桿和圍巖的耦合狀況來推斷注漿飽和度。由應(yīng)力波在介質(zhì)中的傳播特性可知：應(yīng)力波在堅(jiān)硬完整的介質(zhì)中傳播速度大，衰減速度快，而在松散及不完整介質(zhì)中應(yīng)力波的傳播速度小，衰減速度慢。2.3.4砂漿強(qiáng)度在砂漿錨桿的長度及灌漿飽和度均達(dá)到要求后，并不能說明錨桿的質(zhì)量完全達(dá)到了要求。從錨桿的支護(hù)性能可知，它是受砂漿的裹握并通過砂漿和圍巖這發(fā)生作用的，若砂漿的強(qiáng)度達(dá)不到要求，為了全面評價錨桿的質(zhì)量，有必要對砂漿（抗壓、抗剪）強(qiáng)度進(jìn)行檢測。1）抗壓強(qiáng)度。接受傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法，在施作錨桿時同期制作試件，對試件進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，得出砂漿的抗壓強(qiáng)度。2）剪切強(qiáng)度。由錨桿的支護(hù)機(jī)理可知，在聯(lián)結(jié)錨桿和巖體中砂漿主要受剪力的作用。從而，砂漿的剪切干脆影響到錨桿的質(zhì)量。由于圍巖存在差異，在不同的聯(lián)結(jié)體上，砂漿和圍巖間的剪切力有所不同。為了真實(shí)反映錨桿實(shí)際工作時砂漿和圍巖（錨桿洞壁）間的剪切力，可進(jìn)行原位試驗(yàn)。將施作好的錨桿和四周的圍巖一同取出，接受特制的試驗(yàn)設(shè)備對其進(jìn)行抗剪試驗(yàn)，得出砂漿和圍巖間的剪切力，并對其進(jìn)行評價。2.3.5錨桿抗拔試驗(yàn)錨桿抗拔力通過拉拔試驗(yàn)進(jìn)行檢測。拉拔試驗(yàn)檢測方法是一種傳統(tǒng)的錨桿錨固質(zhì)量檢測方法。進(jìn)行拉拔試驗(yàn)時，將液壓千斤頂放在托板和螺母之間，擰緊螺母，施加確定的預(yù)應(yīng)力，然后用手動液壓泵加壓，同時記錄液壓表和位移計上的對應(yīng)讀數(shù)，當(dāng)壓力或者位移讀數(shù)達(dá)到預(yù)定值時，或者當(dāng)壓力計讀數(shù)下降而位移計讀數(shù)快速增大時，停止加壓。測試后，整理出錨桿的位移-荷載曲線，進(jìn)而分析出試驗(yàn)錨桿的抗拔力大小。試驗(yàn)時錨桿的受力狀態(tài)見圖5。圖5抗拔試驗(yàn)時錨桿受力示意圖2.3.6錨桿檢測結(jié)果評定試驗(yàn)證明：對于高強(qiáng)螺紋錨桿，當(dāng)錨固長度達(dá)到錨桿直徑的42倍時，握裹力不再隨錨桿長度的增加而增加。高速鐵路隧道錨桿的長和直徑比達(dá)到幾百倍，而且從圖4、5可知，錨桿抗拔試驗(yàn)和實(shí)際錨桿的受力狀態(tài)有很大不同，得出錨桿抗拔力和錨桿質(zhì)量沒有必定的相關(guān)性，若僅接受抗拔試驗(yàn)，可能導(dǎo)致將不合格錨桿依其抗拔力評定成合格錨桿。所以，對錨桿進(jìn)行檢測時，要接受聲頻應(yīng)力波法對錨固質(zhì)量進(jìn)行無損檢測，再協(xié)作抗拔力試驗(yàn)進(jìn)行綜合分析，可對錨桿的錨固質(zhì)量作出較全面的評價。2.4噴射混凝土質(zhì)量檢測噴射混凝土能剛好封閉圍巖暴露面，有效地隔絕水和空氣；部分混凝土漿液滲入張開的裂隙或節(jié)理中起膠結(jié)和加固圍巖的作用；能向圍巖供應(yīng)支護(hù)抗力，使圍巖由二向受力變?yōu)槿蚴芰顟B(tài)，從而提高了圍巖強(qiáng)度。評價噴射混凝土的質(zhì)量指標(biāo)：噴混凝土強(qiáng)度、厚度、密實(shí)度及背后缺陷。噴射混凝土強(qiáng)度噴射混凝土強(qiáng)度在確定范圍內(nèi)離散分部，正常狀況其分部規(guī)律符合正態(tài)分布曲線，噴射混凝土強(qiáng)度檢測準(zhǔn)則是依據(jù)平均強(qiáng)度和異變系數(shù)綜合限制，大量試驗(yàn)證明濕噴混凝土異變系數(shù)可限制在10%左右，達(dá)國標(biāo)優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)混凝土表面特征，宜接受氣壓射釘槍無損檢測方法進(jìn)行檢測。混凝土厚度、密實(shí)度及背后缺陷混凝土厚度、密實(shí)度及背后缺陷均可接受地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行檢測。依據(jù)噴射混凝土厚度，接受地質(zhì)雷達(dá)對混凝土進(jìn)行檢測。2.5格柵或型鋼拱架數(shù)量檢測在隧道中運(yùn)用格柵或型鋼拱架數(shù)量，是隧道初期支護(hù)質(zhì)量限制中所關(guān)切的問題。噴射混凝土中存在鋼格柵或型鋼拱架支撐時，地質(zhì)雷達(dá)剖面圖中信號會有變更，可通過信號變更讀出所用拱架數(shù)量。關(guān)于鋼材質(zhì)量可于施工前進(jìn)行抽檢限制。2.6二次襯砌檢測二次襯砌混凝土強(qiáng)度檢測對二次襯砌混凝土強(qiáng)度檢測接受超聲綜合法結(jié)合少量的鉆芯取樣進(jìn)行檢測二次襯砌混凝土厚度、背后空洞及圍巖狀況檢測對隧道二次襯砌混凝土厚度、背后空洞及襯砌背后圍巖狀況等檢測，接受地質(zhì)雷達(dá)檢測方法進(jìn)行。測線布置位置：拱頂、左右邊墻、左右拱腳共五條測線。對于背后空洞及襯砌背后圍巖狀況的檢測，由二次襯砌混凝土厚度確定，選用500Hz的雷達(dá)天線，在現(xiàn)場利用工程檢測車以小于5Km/h的速度對隧道二次襯砌進(jìn)行檢測。二次襯砌混凝土裂縫及滲漏水檢測在隧道施工完成后，對隧道縱向全長范圍內(nèi)的二次襯砌表面存在的裂縫、滲漏水位置沿隧道洞身里程接受人工目測分格素描的方法進(jìn)行檢測。檢測時按每100m進(jìn)行分段，分段進(jìn)行目測裂紋工作，將所測到的裂紋在隧道襯砌表面的位置狀況標(biāo)在預(yù)先作好的的隧道縱向分格圖上。然后對隧道裂紋用游標(biāo)卡尺、超聲檢測儀對裂縫寬度及深度進(jìn)行檢測，并