隧道施工质量控制技术

隧道施工质量控制技术摘要隧道施工质量控制是一个过程，即从质量活动前到质量活动结束的所有过程中对工程质量的监控，监控能力越强越严，在质量活动过程中，实现工程质量预期目标的可能性越大。关键词隧道；质量控制技术1.所有阶段的质量控制在质量活动前准备一个可行的质量计划，为现场施工质量控制做准备。在施工过程中，有现场施工管理人员、技术管理人员的指导，对质量活动过程有严格的要求和参与施工的其他方的监督和控制，确保施工质量得到控制，每一个过程都是“成功的”。2.隧道施工质量控制技术施工质量的过程控制。在隧道质量控制方面，大多重视二次衬砌的施工，而忽略了初期支护的施工。事实上，初期支护是隧道的主要承载结构，对整个隧道的耐久性起着非常重要的作用。因此，在隧道施工质量控制中，有必要对初期支护各工序的施工质量进行控制。主要包括开挖断面实时控制、锚杆质量(长度和砂浆饱和度)、钢架或格栅钢架、喷射混凝土质量(强度、厚度和背面缺陷)、防水层施工、二次衬砌混凝土质量(强度、厚度和背面缺陷)、隧道衬砌裂缝等。2.1原材料隧道施工期间，所有材料，如水泥、砂、石、钢、防水板、外加剂等。施工前应按设计和标准检验要求进行试验，试验合格后方可进入现场使用。对于施工过程中喷射混凝土的配合比、二次衬砌混凝土的配合比和砂浆的配合比，应根据本工程所用的各种材料进行各种配合比设计，以保证各种混凝土和砂浆的强度满足设计要求。2.2隧道开挖超欠一般规定高速铁路隧道工程施工质量验收标准 (TB10753-2010)规定隧道开挖不得欠挖。当围岩完整且坚硬时，允许岩石的个别突出部分侵入衬砌(每1？o不大于0.2？o，最大高度不超过5厘米)。拱脚和墙脚以上1米内严禁欠挖(下表1隧道允许超挖和欠挖)。表1隧道允许超挖值(厘米)围岩等级开挖场地拱形线性超挖10 15 10最大超挖15 25 15侧壁线性超挖10 10 10仰拱，隧道底部线性超挖10最大超挖25为了提高隧道超挖和欠挖控制技术，必须首先改变长期以来“超挖优于欠挖”的不尽人意的观念，树立“少欠挖、少欠挖”的观念。也就是说，可以允许一定程度的底切，但必须符合高速铁路隧道工程施工质量验收标准 (TB10753-2010)的规定：隧道开挖不应底切。当围岩完整且坚硬时，允许岩石的个别突出部分侵入衬砌(每1？o不大于0.2？o，最大高度不超过5厘米)。拱脚和墙脚以上1m内严禁下挖。现场施工时，应根据围岩情况和监测测量数据及时调整预留量，避免开挖轮廓线不必要的扩大，尽量减少超挖。2.2.2超欠挖的合理爆破控制在实际施工中，特别是在软弱围岩隧道的钻爆开挖中，容易造成过度开挖，增加混凝土回填量。如下图所示，周边眼开口位置有三种情况(a)、(b)、(c)，出现的概率和差异主要由钻眼水平决定。一种情况不影响提前开挖；在情况二，超挖将发生；在情况C中，将出现欠挖。因此，首先定位，然后钻孔，并在隧道表面显著标记周边眼睛的位置，因此3)周边眼间距e、电阻线w、电荷浓度r根据围岩条件，参考2文件，合理相对距离为：类围岩e/w=0.6-0.8，类围岩e/w=0.72-0.83。所选参数见表2。表2、类围岩的爆破参数围岩类型周边眼间距(E/cm)周边眼阻力距离(W/cm)相对距离(英？W-1)电荷浓度(r/kgm-1)围岩45 60 0.75 0.15围岩50 65 0.77 0.214)射孔布置和单筒装药首先布置切割眼和周边眼，然后布置地板眼、扩孔眼和第二层眼，最后布置辅助眼。第二层眼睛比辅助眼睛更密集，比周边眼睛更薄。它们的间距约为周边眼睛间距的1.5倍，而电阻线约为0。间距的7倍。考虑到爆破时扩孔眼和底板眼的载荷较大，其布置密度应与二层眼相似，辅助眼间距应为阻力线的1-1.25倍。可以参照表2计算周边眼睛的单眼电荷。其他射孔的电荷：q=kWL其中：k-单位炸药消耗量，kg/m；(见文件3中的数值)a-孔间距，m；w-炮孔爆破方向的抵抗线，m；-爆破孔的定位系统5)剖面射孔布置根据开挖断面尺寸、设计和标准检验要求，合理布置断面穿孔布置。周边眼应沿隧道开挖轮廓线布置，确保开挖断面符合设计要求；辅助爆破孔在周边孔和切割孔之间交错均匀布置，以保证爆破块石的块度适合压载需要；孔周围和辅助孔眼底应在同一垂直面上，切孔应加深20厘米。图2双线级围岩上台阶光面爆破炮孔布置图图3双线v级围岩上台阶光面爆破炮孔布置图6)充电结构周边眼的装药结构一般有两种：双爆索和小直径药卷连续装药用于相对破碎和较弱的V级围岩；四级软岩地层每隔一段时间充入导爆索和小直径药包空气。为了克服眼底岩石的夹持力，可在眼底放置半卷标准药卷，以适当加强底部剂量。其他炮眼一般采用连续装药结构，用黄泥封堵炮眼。2.3锚杆2.3.1螺栓质量图4理想锚杆应力图锚杆是一种将破碎或不稳定的岩体与坚硬的岩体连接起来以提高整体稳定性的支护措施。当螺栓工作时，螺栓不同部分的功能不同。锚杆的内端位于坚固稳定的岩体段，其锚固力主要起固定锚杆的作用。然而，锚杆的外端位于破碎或不稳定的岩体中，其锚固力主要起着将岩体和锚杆连接在一起的作用。为了使锚杆充分发挥设计效果，除了保证锚杆的长度满足设计要求外，所有的节段都要与岩体均匀有效地锚固在一起。另外，砂浆强度是影响锚杆质量的另一个重要因素。需要足够的抓力来保证锚杆的质量。图4是锚杆应力的示意图。2.3.2螺栓长度锚杆的总长度应为锚固段、自由段和外锚固段长度之和，并应符合下列要求：1)锚杆自由段长度根据外锚头至潜在滑动裂缝面的长度计算；预应力锚杆自由段长度不小于5m，并应超过潜在滑动面。2)锚杆锚固段长度按规定计算，取最大值。同时，土锚杆锚固段长度不应小于4m，也不应大于10m。锚固段的长度灌浆饱和度检测通过测量锚杆不同位置和距离处应力波的阻尼来确定灌浆饱和度，即锚杆和围岩之间的耦合。根据应力波在介质中的传播特性，应力波在坚硬完整介质中传播速度大，衰减速度快，而在松散不完整介质中传播速度小，衰减速度慢。2.3.4砂浆强度砂浆锚杆的长度和注浆饱和度满足要求后，并不意味着锚杆的质量完全满足要求。根据锚杆的支护性能，锚杆被砂浆包裹，并通过砂浆和围岩发挥作用。如果砂浆的强度不能满足要求，为了全面评价锚杆的质量，有必要检测砂浆的强度(抗压强度和抗剪强度)。1)抗压强度。采用传统的试验方法，在施加锚杆的同时制作试件，通过对试件进行抗压试验获得砂浆的抗压强度。2)剪切强度。根据锚杆的支护机理，砂浆主要受连接锚杆和岩体的剪切力的影响。因此，砂浆的剪切直接影响锚杆的质量。由于围岩的不同，砂浆与围岩之间的剪力在不同的节理处也不同。为了真实反映锚杆实际工作时砂浆与围岩(锚杆孔壁)之间的剪力，可以进行现场试验。将锚杆与围岩一起取出，用专用试验设备对其进行剪切试验，以获得砂浆与围岩之间的剪切力，并对其进行评估。2.3.5锚杆拔出试验通过拉拔试验测试锚杆的抗拔力。拉拔试验是传统的锚杆质量检测方法。拔出试验时，将液压千斤顶放在支撑板和螺母之间，拧紧螺母，施加一定的预应力，然后用手动液压泵加压。同时，记录液压表和位移表上的相应读数。当压力或排量读数达到预定值时，或当压力表读数下降且排量表读数快速增加时，停止加压。试验结束后，整理出锚杆的位移-荷载曲线，分析试验锚杆的抗拔力。试验过程中锚杆的应力状态见图5。图5拉拔试验中锚杆的应力图2.3.6螺栓试验结果的评估试验证明，对于高强度螺栓，当锚固长度达到螺栓直径的42倍时，夹持力不再随螺栓长度的增加而增加。高速铁路隧道锚杆的长径比可达几百倍。此外，从图4和图5可以看出，锚杆的拔出试验与锚杆的实际应力状态非常不同。得出结论：锚杆的拔出力与锚杆质量之间不存在必然的相关性。如果只采用拉拔试验，不合格的锚杆可根据其拉拔力评定为合格锚杆。因此，在测试锚杆时，应采用声应力波方法对锚固质量进行无损检测，并结合抗拔试验进行综合分析，从而对锚杆的锚固质量做出更全面的评价。2.4喷射混凝土质量检验喷射混凝土能及时封闭围岩暴露面，有效隔绝水和空气。部分混凝土浆液渗入到开放的裂缝或接缝中，以加固围岩。它能为围岩提供支护阻力，将围岩从双向应力变为三向应力，从而提高围岩强度。评价喷射混凝土的质量指标：喷射混凝土强度、厚度、密实度和背面缺陷。喷射混凝土强度喷射混凝土的强度在一定范围内分为离散的部分。在正常情况下，除法法则符合正态分布曲线。喷射混凝土的强度检测标准是基于平均强度和变异系数的综合控制。大量试验证明，湿式喷射混凝土的变异系数隧道中使用的格栅或钢拱的数量是隧道初期支护质量控制中的一个问题。当喷射混凝土中有钢格栅或钢拱架时，地质雷达剖面中的信号会发生变化，通过信号变化可以读出所用拱架的数量。施工前可以检查和控制钢材质量。2.6二次衬砌检查二次衬砌混凝土强度试验采用超声波合成法结合少量钻芯试样测试二次衬砌混凝土的强度。二次衬砌混凝土厚度、背洞及围岩状况检测通过地质雷达探测方法探测二次衬砌混凝土的厚度、隧道后的空洞和衬砌后的围岩情况。测线位置：有五条测线，包括拱顶、左右侧墙和左右拱脚。为了检测隧道后面的空洞和衬砌后面的围岩，二次衬砌混凝土的厚度确定，选择500赫兹雷达天线，使用工程检测车在现场以小于5千米/小时的速度检测隧道的二次衬砌。二次衬砌混凝土裂缝和渗漏的检测隧道施工完成后，采用人工目测划分草图的方法，沿隧道体里程检测隧道纵向全长范围内二次衬砌表面的裂缝和渗水位置。检查时，每隔100米对裂缝进行分段，分段进行外观检查，并将检测到的裂缝在隧道衬砌表面的位置标注在预先准备好的隧道纵向网格图上。然后，用游标卡尺和超声波检测仪检测隧道裂缝的宽度和深度，