公路隧道质量控制与监测技术

公路隧道质量控制与监控技术湖南省建筑工程集团总公司：陈残摘要：公路隧道施工建设速度快，除公路隧道的特殊性外，在设计、施工等方面，公路隧道质量也存在一定问题。 本文根据传统高速公路隧道建设的实践，结合国内其他公路隧道建设现状，提出公路隧道质量控制的要点和监测技术。关键词：公路隧道质量控制监控技术一、公路隧道质量控制要点(一)一般分离式隧道施工的质量控制；1 .洞口施工质量控制在隧道施工中，洞口周围的岩石一般被破碎，地质条件差，应根据尽量减少对岩体的干扰的原则，提高洞口岩体和边、坡的稳定性。 设计规范和施工规范都作出了规范要求，强调“快进洞，慢出洞”，尽量不挖大刷子，保持边坡稳定，快进洞，进洞前，根据洞的实际情况，先做好洞地表防排水措施。 大断面、浅埋和地质条件差时，通常采用地表预制、先行长管架浇注、先行小管浇注等预制措施。隧道洞口施工质量控制的重点是进洞施工和地表加固质量。(1)进洞工程必须严格遵循“短尺、小循环、快锚、强保护、快关”的原则。 通常，可采用短阶梯或超短阶梯法施工，先施工阶梯，可采用十字镐、风镐进行人工施工，需要不允许爆破的爆破时，从隧道中心挖槽引起爆炸，严格控制药量，采用人工风镐进行修剪，抑制咬边，减少周围岩石的紊乱截面尺寸修剪至设计要求后，可立即进行初始支护，一般先喷涂混凝土，然后再加系统锚杆架设钢网、钢筋网，最后再喷涂混凝土至设计厚度。 施工过程中监测围岩变形速度和变形量，测量项目包括水平位移收敛、拱顶下沉、拱顶地表下沉等，发现异常时调整施工技术，采取辅助措施。(2)洞口预加固措施一般有两种：地表预加固，主要措施为锚网支护，地表注水，地表锚杆，防滑桩，锚索等；加固洞口正面周围岩石，主要措施为先从长管架注水，先从小管架注水(适合栅钢框架) 以下强调几个常用预加固措施的施工质量控制要点。锚网支护可加固地表，防止降水引起的滑坡。 一般来说，在磨边或斜面后，用锚网加固地表。 锚杆可采用全长灰浆锚杆或空心注浆锚杆，锚杆的直径、长度、布置方式及网的规格和喷射标志可根据地质条件决定。 施工质量控制重点：钢筋网应与锚杆焊接，钢筋网喷涂点焊一体化混凝土时，应保证钢筋网保护层厚度满足设计要求。地表灌注前加固，一般应用于围岩较差的浅埋隧道，通常采用热轧无缝钢管作为套管，梅花形配置的一般围岩段(涌水量少)采用稳定性、粘度、灌注性、结石强度、防渗性好的超细水泥单注，特殊区域(富含地下水)采用超细水泥和水玻璃施工中应保证浆料原材料的质量和浆料配比，根据地层地质条件确定浆料配比、浆料注入压力和浆料注入孔间隔。 以往，在用地表注水加固开口部的工程中，在隧道挖掘中注水的一部分区域内的浆液不是树状地渗透到岩层中，而是呈团状地包围在钢管周围的现象。 这种情况主要是由于浆料配比、地层失配和注入压力不足造成的。 在地表注浆前加固工程中，应根据地层地质条件确定注浆配合比，保证注浆压力满足设计要求。 同时强调合理确定注入范围，范围过大，工作量和材料成本增加，范围过小，无法达到预期目的，有可能给施工留下危险危害施工安全。 必须根据地质条件合理确定注入范围，并据此确定注入孔的间隔。 施工过程中，首先注入边洞，形成松散围岩比较封闭的注入环境，注意防止胶水泄漏，防止胶水脱落。 每列浇注孔应隔开间隔交替浇注。 施工质量控制要点：开设设计孔洞，严格控制孔洞位置偏差在设计允许范围内的注入工序中监测注入压力的变化，突然增大或减小的情况下，停止检查，查明原因采取对策后，在必须继续注入的注入结束前，用最大注入压力堵塞一定时间，一般为10先注入长管棚，长管棚顶支护距离长，整体刚度对围岩变形的限制能力强，能承受早期围岩压力的浇注能改善围岩状况，提高围岩自承能力，防止围岩早期松动、土体塌陷。 超前长管棚注水主要适用于围岩压力大快、需要严格控制围岩变形和地表下沉的软弱破碎围岩隧道。 长管架一般采用热轧无缝钢管，环向间距为30-50cm，沿隧道周边外插角24，有孔、无孔钢管交叉布置。 必须在开口部前端设置长拱作为隧道导向壁，拱内埋设u型钢，加固与端口衬垫的焊接，保证施工中端口衬垫和沿拱的配线间距、位置及方向正确。 钻孔完成后立即安装管架钢管，防止孔塌。 有孔钢管在所有浇注完毕后，进行无孔钢管的挖掘、安装。 施工中的质量控制重点： (a )钻前掌面应视需要喷涂素混凝土，以免压力注入时掌面发生胶水泄漏、塌陷。 钻井时根据地质情况加入泥浆保护墙壁，或加入套管，或将钻头直接焊接在钢管前端以保证钻孔角度(b )每钻一根钢管，用紧固件连接，隧道同一截面的接头数在50%以下，相邻的钢管接头至少错开1m，将钢管和穿孔墙壁的间隙堵塞纵向两组管架之间需要3.0m以上的水平搭接长度。 必须保证钢管露出端法兰、浆料截止阀的焊接质量(c )在浇注中随时检查节流孔、邻接孔、被复层薄的部分有无串联现象，发生串联时，立即停止浇注，采取措施(如速硬水泥砂浆或锚固剂的密封)，或者注入过程中压力急剧上升，可能会发生堵塞，必须停止检查。 浇注结束前，应在最大浇注压力下堵塞一定时间，通常取5分钟左右，立即堵塞浇注口(d )施工中及时验证注入效果：在注入加固区开孔取出芯，观察注入填充情况，并观察无孔钢管穿孔时孔内涌水的颜色和涌水量， 水色清晰，夹水泥块，涌水量小，注水效果好，涌水泥浆颜色或涌水量大时要注意或注意。先注入小导管(对应格栅钢框架)后注入小导管，可加固孔周围一定范围的岩石，支撑周围的岩石，其支撑刚性和支撑效果优于先锚杆。 先行小导管和栅钢框架有管架一样的作用，支撑力大。 支撑力比管理架弱，但简单，具有灵活的经济性。 小导管一般采用热轧无缝钢管，环距为20-40cm，沿隧道周边的外插角优选为1020cm。 施工中的质量控制重点：(a )纵向两组小导管之间需要1.0m以上的水平搭接长度(b )浆料可采用纯水泥浆或加水玻璃，根据地质情况确定浆料的配比和注入压力(参见地表注入要求)。 (c )注意注入：小导管注入前，可保证与挖掘面和5m范围内的隧道喷射厚度为5-10cm的混凝土封闭对应的注入压力满足要求，并可根据需要在孔口设置止水栓， 止水栓能够承受规定的最大注入压力的浇注结束基准：浇注压力逐渐上升，达到设计结束压，接着达到10min以上，从与设计注入量大致接近的浇注到挖掘的时间间隔，根据浆料的种类，一般为48小时，挖掘时保留1.5-2.0m的止水壁， 下次浇注时最好防止胶水从口中流出(d )在格栅的钢结构拱桥上设置锚，以防止挖楼梯时钢结构移动或下沉。2 .孔体钻井质量控制公路隧道多采用双洞四车道，加道边、馀宽、检修井，内空建筑宽度一般为9.25-10.25m。 与水工、铁路隧道相比，公路隧道剖面大，对围岩的干扰大，围岩块断裂多，为满足公路建筑边界线的要求，多采用扁平剖面形式，使圆顶围岩处于非常不利的应力状态。 因此，挖掘公路隧道洞的不利因素很多，难度高，必须加强质量管理。 钻井施工质量直接影响隧道的稳定性和施工成本，钻井表面不平整时局部围岩应力集中，影响防水层和二次衬砌施工，形成储水洞的过大洞口，不仅会增加矿渣和回填施工量，而且回填质量差， 易发生支护与围岩密合一体化不能确保的现象，如果发生可能影响隧道稳定性的下挖，则影响隧道的缝隙或减薄二次衬砌的厚度会影响工程质量和安全。开挖隧道洞的质量控制有两个方面(1)钻井断面规律度的控制首先，必须根据围岩类型选择合适的截面开挖方法，I-iii级围岩可采用全截面法开挖的、级围岩采用阶梯法、单侧壁导孔法、双侧壁导孔法等进行全截面开挖或半截面开挖。 、级围岩采用全断面开挖时，多种方式存在开挖与支护干扰的情况，要注意完善施工组织与管理，严格遵守“短进尺、弱爆破”原则，减少围岩与施工支护的混乱。 采用半断面开挖方法，必须严格控制下半断面开挖的厚度和用药量，减少干扰，防止拱区周围岩石失稳。 同时，根据设计和施工规范的要求严格监测水平收敛值、穹顶下沉值，及时反馈测量结果，指导施工。 特别是对于不良地质地区，钻井前要采用地质雷达、先进小导坑等方法进行先进地质预报，并进行预加固、预支护等辅助工程。 其次，隧道开挖一般采用开挖法施工，必须根据围岩类型选择合适的施工技术。 硬岩应采用光面爆破，注意以下几点。 放样准确，眼睛准确，周边采用小直径或间隔装药，全断面施工的微差控制爆破技术，应定期及时检查断面，及时反馈、调整软岩应采用预裂爆破，(1)根据现场爆破缝试验预裂孔的间距， 注意确定孔径和线装药密度(即单位长度钻头的装药量)以及药卷直径小于孔径的不耦合装药方式的装药不耦合系数(2)确定预裂纹爆破的各参数后，必须严格控制预裂纹孔的成孔质量预裂纹孔的角度在允许范围内否则，废孔位移需要开孔预裂孔的孔距应满足爆破设计要求，孔距过大，进行夹孔处理预裂孔的孔深应满足爆破设计要求，最终达到规定深度需要修补。 轮廓面开挖规程程度，岩面不应存在明显的爆破裂纹，周围炮击痕迹分布均匀，保存率为硬岩80%、中硬岩70%、软岩50%； 2次炮的连接阶梯形误差在15cm以下的爆破炉渣的破碎程度适用于装有炉渣的机械。(2)截面尺寸及底切的控制隧道开挖断面尺寸应满足设计要求，周围岩体柔软，周围岩体压力大时，周围岩体变形大，应根据计算和实测施工数据预留变形量和支撑下沉量，防止出现缝隙不足的现象。评定标准根据围岩的状况和部位，确定了不同的超、底切规定值和允许偏差。 值得强调的是，隧道开挖质量检测不仅在某一截面上，而且在一个长段内连续测量一些等距截面，综合计算分析所有实测数据，最后得到了该段的开挖质量检测结果。 在实际施工中，超底切的检测除了用水平仪断面器进行测量外，还可以用比较实际出渣量和设计出渣量、实际衬砌混凝土量和设计衬砌混凝土量的方法进行测量，发现问题后，立即找出原因加以解决。3 .支护质量管理根据新奥法的理论，挖掘隧道后要立即支持保护，限制周围岩石的变形，减小保护受到的载荷，发挥周围岩石的自承能力。 目前公路隧道施工多受锚喷支护，围岩不良地区可采用钢制支撑。 钢支撑的施工质量控制着重于加工质量和安装质量。 其中加工质量主要包括加工尺寸、钢支撑强度和刚度以及焊接质量，钢筋网质量的要求可以按照钢筋骨架加工标准的安装质量主要包括安装尺寸，包括高程和间隔的平面和纵面的安装倾斜钢结构的连接和固定质量，钢结构具有坚固的基础，紧贴周围岩石，同时与锚杆焊接锚杆工程支护应立即在钻井面实施，锚杆工程前应清除松动岩块和墙脚岩块，用风、水清洗喷射面。 锚喷施工质量控制的重点是锚喷加工质量、安装质量以及喷射混凝土的原材料质量和喷射施工质量。(1)锚杆加工质量要求锚杆材料的质量，包括抗拉强度、延展性和弹性，以及锚杆规格的长度、直径和对锚索、热锻、焊接质量的要求(2)锚杆的安装质量主要包括锚杆的间隔、间隔和钻孔深度、角度、直径、孔的形状等项目，以及冲孔质量(是否将孔内的岩粉全部冲掉)和吹气质量(是否将孔内的积水全部吹干净，是否没有明水)和锚杆孔的深度注入管根据施工规范的要求插入到距孔底5-10cm处，停止注入时，也包括注意孔溢出砂浆，注意在砂浆凝固之前不要使锚杆碰撞在内，最后进行锚杆拉拔力试验、砂浆的充实度试验(3)关于锚杆，锚杆是锚杆支护的核心，锚杆的施工质量直接关系到施工和运营的安全。 到目前为止，很多建造的隧道和建造的隧道大量使用普通的灰浆锚杆。 主要是因为施工工艺简单，成本低廉。 但其具有致命的弱点：大仰角插入锚固时胶水泄漏严重，砂浆不充满，浇注未达到全长粘结要求时无压力或压力小，因此砂浆不能进入围岩裂缝，在插入对围岩加固作用小的锚固时锚固本体从长期效果来看，锚杆容易发生腐蚀故障，运行期间容易发生内衬裂纹、漏水等病害。 近年来，在道路隧道中，开始采用空心注入锚、自给式锚、水力膨胀式锚等新型式。 从实际效果看，空心注浆锚杆既能有效克服普通砂浆锚杆的缺点，又能克服自锚杆价格高、难以推广的缺点，使用效果好。 施工过程中，应严格按照设计要求选择锚固类型，用普通砂浆锚固替代空心注浆锚固应断然为零(4)喷射混凝土的质量控制主要保证混凝土的原材料质量满足设计要求，配合比满足规定的配合比要求(5)混凝土喷射施工质量控制要点：应采用回弹率小、粉尘少、混凝土均匀性好的湿喷射技术喷射混凝土前，检查喷射混凝土厚度的控制标志是否显示在系统锚杆上，清洗被喷射面是否通过检查严格控制喷头与被喷出面的距离和喷头的喷出方向与被喷出面的角度，满足施工规范的要求喷射作业从下向上分阶段进行，最初的喷射层的厚度一般可以控制在5cm，初次喷射结束后， 要注意斜面回弹混凝土立即清除后可喷涂到设计厚度，每次喷涂厚度应控制在5-6cm及时养护混凝土，并且养护时间满足规范要求。 采用钢纤维喷射混凝土，施工质量控制要点除上述之外，保证混炼材料中钢纤维必须均匀，确保喷射面混凝土中钢纤维的均匀分布严格控制混炼材料中钢纤维的比例，满足设计要求。4 .防排水系统的质量控制公路隧道防排水要求较高，现有的公路隧道防排水系统多采用夹在二次衬砌和初期支