隧道工程施工质量控制教材

隧道工程施工质量控制中铁隧道集团四处有限公司工程部城市隧道宜万铁路第一长隧

（全长13.833Km，全线I级风险隧道复杂岩溶隧道，采用钻爆法作业）一、目前隧道施工中常见的质量问题（包括过程控制工作质量）（一）超前地质预测预报质量不达标（手段单一、过程管理存在盲区、判释失误等），将严重影响预处理措施和衬砌结构体系合理性，潜伏安全隐患；（二）开挖前的预处理质量（包括超前预支护和不良与特殊地质处治）及效果检验控制不达标，势必将给开挖及开挖后带来严重安全隐患；（三）初支钢架安装质量（接头连接、垂直度以及间距等）不达标；（四）光爆质量不达标，衬砌背后空洞没有杜绝，背后回填质量不满足设计及验标规定；（五）衬砌厚度不满足设计的情况较为普遍，严重削弱了衬砌自身的承载能力；（六）施工管理失当，造成衬砌开裂；（七）砼强度离散性大，甚至强度不足，尤其是喷射砼；（八）富水地段的衬砌渗水严重；（九）基底处理不当，在振动荷载作用下，出现翻浆冒泥。（十）对围岩量测不重视，量测质量不达标的现象较为突出（将难以及时掌控围岩和支护结构的稳定动态，导致丧失处理大变形甚至结构失稳的良机）。

超前地质预报不到位导致隧道突水突泥超前地质预报和预处治措施不到位导致隧道瓦斯爆炸超前支护和初期支护不到位导致隧道掌子面及侧壁坍方钢架安安装质质量、、喷射射砼厚厚度不不足，，导致致初支被压溃溃后隧道掌掌子面形成成坍方涌泥泥初支钢拱架架连接质量量不达标，，在薄弱部部位开裂围岩量测不不到位，使使得横撑补补强不及时时，导致弯弯曲超前地质预预报未实施施和围岩量量测不到位位，致使错错过了处理理洞口坍塌塌的时机隧道初支喷喷射砼强度度（尤其是是干喷）不不达标光爆质量不不重视、衬衬砌背后存存在空洞衬砌背后空空洞坍塌造造成落石衬砌空洞造造成弯曲挤压破破坏衬砌背后脱脱空导致初初支破坏假喷混凝土土违规用碎石石回填施工管理失失当（如过过早通行、、爆破等））引起衬砌砌开裂衬砌渗水洞口支护措措施不及时时、质量不不达标导致致滑坡二、隧道工工程的施工工质量控制制特点和要要点（一）对隧隧道工程施施工特点的的基本认识识1、施工环境境恶劣（特特殊）围岩条件：：复杂、多多变，不可可预见因素素多；作业空间：：有限，地地下水、通通风、燥声声、采光问题众多多。2、作业特点点生产线多，，专业多，，综合性强强；隐蔽性大；；循环性大；；风险高，对对作业管理理人员的应应变能力要要求极高；；实施动态管管理。（二）对隧隧道工程质质量控制特特点的理解解1、充分认识识和彻底领领悟隧道工工程质量的的极端重要要性（事关关施工安全全）；2、环境影响响大，要注注意规避不不良环境的的影响，尤尤其是地下下水、瓦斯斯等；3、隐蔽工程程多，验收收和旁站工工作量大；；4、质量检验验特殊，要要采用“及时检查、、及时发现、及时时整改”的原则，避避免积重难难返；5、认真抓好好光爆质量量，加大对对围岩的保保护力度，，充分发挥挥结构与围围岩的共同同作用：●衬砌结构构本身的质质量●衬砌结构构同围岩紧紧密贴合6、衬砌质量量控制要努努力做到内内实外光，内实是是基础和关关键。其内内实(密实)的核心是：：●喷射砼密密实；●普通砼密密实；●喷射砼与与围岩紧贴贴，背后无无空洞；●二衬砼与与喷射砼密密贴，背后后无空洞。。（三）隧道道开挖控制制1、高危地段段必须设置置钻爆开挖挖条件（1）对于高压富富水、断层层破碎带、、浅埋、偏偏压以及瓦斯突突出工区等等高风险地地段，应设设置隧道开开挖条件（也也就是所谓谓的开挖安安全评审））。并经公司、、业主或监监理审批同同意后方可可开挖。（2）专项钻爆爆设计须经经相关部门门审批后实实施。（3）相关应急急预案（人人员、物资资、逃生路路线等）已经落实于于现场。（4）作业工人人的安全专专项教育培培训业已通通过。2、爆破前的的控制（1）炮眼布置置是否满足足经批准后后的钻爆设设计要求。。（2）开挖工法法是否满足足钻爆设计计要求。（3）预留变形形量、测量量贯通误差差和施工误误差是否满满足钻爆设设计、《验标》要求。（4）采用分部部开挖时，，应在初期期支护喷射射混凝土强强度达到设设计强度的的70%及以上时，，方可进行行下一分部部的开挖。。3、开挖质量量的主要控控制指标（1）洞身开挖挖中线、高程程必须符合合设计要求求；严格控制欠欠挖。当围岩完完整、石质质坚硬时，，方允许岩石个个别突出部部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌，，整体式衬衬砌应小于于10cm，其它衬砌砌不应大于5cm。拱脚和墙墙脚以上1ｍ内断面严严禁欠挖；光面爆破或或预裂爆破破的炮眼痕痕迹保存率率，硬岩应大于等于于80%，中硬岩应应大于等于于60%，并在开挖轮廓面上上均匀分布布。（2）隧底开挖挖开挖轮廓线线和底部高高程应符合合设计要求求。隧底范围岩石石局部突出出每1.0ｍ2内不应大于于0.1ｍ2，侵入断面面不大于5cm；基础及隧底底地质情况况或加固处处理后应满满足设计要求。（3）各工作面面布局满足足业主和国国家部委的的相关要求求。光面爆破炮眼残留率率硬岩≥80%中硬岩≥60%（四）隧道道衬砌质量量控制要点点1、衬砌质量量三个核心心要素1）砼（喷砼砼）强度2）衬砌厚度3）密实性（四点含义义）2、防排水系系统可靠性性因地制宜，，注重保护护环境。1）注浆效果果—排放流量的控制2）排导系统统的畅通3、净空和外外观质量1、喷射砼质质量控制喷射砼强度度控制；喷射砼工艺艺选择；喷射砼厚度度和表面平平整度控制制；背后密实度度控制。喷砼强度检检验问题之之一—取样代表性性及方法验标规定的的试件制作作的主要方方法：◆大板切割45cm××35cm×12cm试件10cm××10cm×10cmk=0.95◆现场钻取k1—现场取样损损伤系数，，可取0.85k2—圆柱形试件件形状系数数，当试件件尺寸为Φ10×10cm时k2=1◆无底试模喷射成型15cm××15cm×15cm注意：试件件成型的喷喷射方向应应予边墙相相同；换算算系数。以上三种方方法制作试试件的压试试结果，均均可作为质质量评定的的依据。其他参考方方法：◆超声-回弹弹法◆气压射钉枪枪法喷射砼强度度指标要求求与控制早期强度（（1d）必须满足足设计要求求，每喷射射环采用贯贯入法或拔拔出法检测测。标准龄期强强度必须满满足设计要要求。喷砼强度检检验问题之之二-----匀质性指标标强度水平变异性喷砼强度R检验准则匀质性指标标强度要求样本规模,减小K提高匀质性性,减小Sn喷射砼工艺艺浅析存在的问题题粉尘回弹品质管理和和质量控制制喷混凝土的的不同工艺艺干喷和湿喷喷工艺的区区别干拌和物成品混凝土成品混凝土压缩空气速凝剂水稀薄流干拌和物稀薄流成品混凝土稠密流成品混凝土速凝剂相对干喷而而言，湿喷喷砼工艺的的主要优势势：●可以很好的的控制住影影响砼强度度的主要因因素W/C，从而确保保砼强度，，这是湿喷喷工艺的最最大优势；；●粉尘和回弹弹量减小，，可大大改改善作业环环境，符合合时代潮流流；●每小时喷射射量可达20m3（进口）和和5m3（国产）以以上，在施施工能力上上进口机械械占有优势势，国产机机械也不落落下风，这这对于大断断面隧道喷喷射作业极极为有利。。混凝土配合合比的确定定强度C/W和易性W,CA,W,C喷混凝土厚厚度d检验检断面及测测点设置（1）断面间距距全断面开挖挖：每作业业循环检查查1次；分部开挖：：每3～5m检验1次。（2）测点设置置自拱顶起每每隔2m设置一个测测点。（3）检验手段段埋设厚度尺尺标；钻孔孔量测；地地质雷达。。用自动断断面仪检查查表面平整整度。（4）喷射砼厚厚度和表面面平整度合合格标准（（高铁标准准）平均均厚厚度度dm≥设计计厚厚度度[d]；检查查点点数数的的80%及以以上上之之厚厚度度di>[设计计厚厚度度d]；最小小厚厚度度dmin≥2/3[d];表面面平平整整度度的的允允许许偏偏差差为为100mm。衬砌砌背背后后密密实实性性回填填质质量量初期期支支护护和和衬衬砌砌间间的的空空间间同同级级混混凝凝土土回回填填（（设设计计文文件件和和验验标标要要求求））特殊殊情情况况经经设设计计院院同同意意拱顶顶空空洞洞的的防防止止排气气预留留注注浆浆孔孔不密密实实的的危危害害性性：：结构构-围岩岩的的共共同同作作用用不不能能形形成成，，受受力力不不可可靠靠，，不不利利于于围围岩岩稳稳定定。。留有有存存水水空空间间，，不不利利于于防防排排水水，，也也可可能能造造成成冻冻胀胀压压力力。。2、锚锚杆杆施施工工质质量量控控制制①锚杆杆采采用用专专用用机机械械成成孔孔打打入入，，用用一一般般风风动动凿凿岩岩机机时时应应配配备备专专用用冲冲击击器器。。孔向向应应与与主主结结构构面面成成最最大大角角度度。②杆体体插插入入锚锚杆杆孔孔时时，，应应保保持持位位置置居居中中，，插插入入深深度度应应满满足足设设计计要要求求。。③砂浆浆锚锚杆杆孔孔内内灌灌注注砂砂浆浆应应饱饱满满密密实实，砂浆浆或或水水泥泥浆浆内内可可添添加加适适量量的的微微膨膨胀胀剂剂和和速速凝凝剂剂。。④药药包包型型锚锚杆杆、、树树脂脂锚锚杆杆在在杆杆体体插插入入过过程程中中应应注注意意旋旋转转、、使使粘粘结结剂剂充充分分搅搅拌拌。。⑤锚杆安设后不不得随意敲击击，其端部在在填充砂浆终终凝前不得悬悬挂重物。⑥锚杆安设后后其填充砂浆浆终凝后应立立即安装托板板，拧紧螺帽帽。填充段长度lcm抗拔力

kN（砂浆在孔口）抗拔力kN（砂浆在孔底）03038.881839.06256064.345765.00009076.943478.125012082.412184.375015084.609486.250018085.000087.500021085.625087.500024085.625087.500027085.625087.500030085.625087.5000ll粘结物填充长长度对抗拔力的影响锚杆灌浆饱满满是质量的关关键。理论和和实践都说明明，拉拔试验验不能说明锚锚杆的灌浆质质量。现行规规范已经取消消了将拉拔试试验结果作为为“锚杆质量状况况的综合指标标”的条文，改为为要求“砂浆锚杆孔内内灌注砂浆应应饱满密实”。具体情况是：：规范条文的演演变TBJ108-92铁路隧道喷锚锚构筑法技术术规则TBJ204-96铁路隧道施工工规范JTJ042-94公路隧道施工工规范要求对灌浆锚锚杆进行拉拔拔试验，将试试验结果作为为“锚杆质量状况况的综合指标标”TB10108-2002铁路隧道喷锚锚构筑法技术术规范TB10204-2002铁路隧道施工工规范“对砂浆的饱满满度进行检查查”，要求“砂浆锚杆孔内内灌注砂浆应应饱满密实”3、二衬质量控控制（1）确保净空，，严禁竣工后后侵入设计轮轮廓线。（2）二次衬砌浇浇筑时机控制制一般情况下隧隧道衬砌应在在围岩和初期期支护变形基基本稳定后（四四大指标）及及时施作；特殊条件下（（如：松散堆堆积体、浅埋埋地段）隧道道衬砌，应在初初期支护完成成后及早施作作；对于围岩变形形过大或初期期支护变形不不收敛，又难难以采取有效措措施控制变形形时，建议提提前施做二衬，以避免初初支失稳，但但二衬必须加加强。（3）二次衬砌浇浇筑工艺控制制二次衬砌宜采采用全断面一一次灌筑砼；；初期支护与二二次衬砌背后后可能需进行行回填注浆，应事先先在拱顶和应应注浆部位预预留注浆孔；严格按设计要要求处治纵、、环向施工缝缝。4、仰拱与填充充砼施工控制制专项要点①仰拱应尽量量紧跟开挖面面（与开挖面面的距离不得得超过3倍衬砌循环作作业段长度）），并尽快形形成封闭环。。同时，仰拱拱应超前拱墙墙二次衬砌施施作，其超前前距离宜保持持3倍以上衬砌循循环作业段长长度。②仰拱施作应应一次成型，，整幅施作，，不得分部施施工，以保证证仰拱的整体体稳定；仰拱拱施工缝和变变形缝处应作作防水处理。。③仰拱施工前前应清除虚碴碴、杂物和积积水，坡面应应平顺，确保保排水畅通，，应采用一次次灌注砼成型型工艺。④仰拱填充严严禁与仰拱同同时施工，宜宜在仰拱砼终终凝后施作。。⑤为减少其与与出碴运输的的干扰，采用用仰拱栈桥跨跨过施工地段段，以保证隧隧道底部的施施工质量，消消除隧底结构构施工质量隐隐患。仰拱栈栈桥的长度和和结构形式可可根据施工需需要来确定。。5、关于无损检检测的过程管管理（1）及时进行，，以便及早发发现质量缺陷陷，改进施工工工艺。（2）施工单位应应加强对检测测的及时性和和检测报告的的管控。（3）检测方法与与判释电磁波（地质质雷达）超声波弹性波波形图地质雷达测试试不密实充填物物成-雅公路金金鸡关隧道道衬砌厚度达成铁路万山山寺隧道衬砌厚度检测测结果（地质雷达））断面检测（激激光断面仪））工程质量检测测项目检测项目直接方法物理探测方法说明衬砌混凝土强度钻孔取芯超声回弹法衬砌厚度钻孔探测雷达声波（冲击回波法）衬砌-围岩密贴情况钻孔雷达声波（瑞利波法）雷达测试受水和金属物干扰声波法准确度优于雷达，但测试时间较长净空断面激光断面检测系统三、对隧道工工程施工的初初步建议隧道工程施工工过程中应加加强下列环节节的控制：1、加强超前地地质预测预报报工作，切实实纳入工序管管理。隧道深深埋地下，地地质体情况千千变万化，要求在施工开开挖前完全查查明隧道的工工程地质、水水文地质条件件是难度极大大，目前国内内外都还不能能达到这个要求。为了了补充和弥补补勘察阶段工工作的不足或或缺陷，应在在施工阶段做做好施工地质质素描、调查查、量测，对对复杂地质条条件的隧道要要开展综合超超前地质预报报工作。借鉴集团公司司在岩溶隧道道的施工管理理经验，宜采采取物探初判判、钻探准判判的综合手段段是必要的。。尤其是对于于隧道穿越断断裂破碎带和和不同岩性的的接触带等可可能遭遇突水水现象的段落落，更应强化化地质预报管管理，充分发发挥地质预报报在规避风险险中的龙头作作用。怎么才才能做好？请请大家在管理理上深入思考考。2、高度重视洞洞口段衬砌结结构参数合理理性审视和施施工质量管理理。隧道洞口口段多为堆积积体和洪积物物地段，又存存在浅埋不利利条件，因而而衬砌结构发发生大变形甚甚至失稳的可可能性是客观观存在的，施施工风险很高高。建议加强强超前预支护护和衬砌结构构（如初支改改I22为H钢架），施工工中严格按短短进尺、强支支护、勤量测测、二衬及早早跟进的方式式组织施工，，并从严控制制超前预支护护和衬砌质量量，做好应对对衬砌大变形形的一切准备备工作。3、目前，设计计文件多半的的初支喷射砼砼采用C25，强度等级有有所提高，必必须强力推行行湿喷工艺，，方可确保喷喷射砼质量。。4、建议加强富富水地段的水水文量测管理理。根据以往往的实践经验验，许多大型型暗河通道的的围岩极可能能是较完整和和无水的情况况。但在它的的后方或前方方有一段距离离岩石裂隙发发育，裂隙涌涌水点较多，，但多为无色色出水。若涌涌水浑浊时，，则前方就有有可能碰到充充水和充泥砂砂的暗河通道道。因此应强强强水文文观测测，并并注意意出水水状况况的变变化，，必要要时加加密超超前钻钻孔探探测，，彻底底摸清清前方方水文文地质质条件件，以以便制制定与与地质质条件件相符符的施施工方方案。。5、地下下水的的影响响及对对策隧隧道道穿越越断裂裂破碎碎带和和不同同岩性性的接接触带带时，，地层层处于于中等等富水水区域域，在在衬砌砌结构构封闭闭后，，水压压必然然上升升。因因此应应以实实测水水压为为依据据，设设置能能抵抗抗水压压的相相应衬衬砌结结构，，以规规避安安全隐隐患。。静水压压力的的传递递p1=p2=p3hp1p2p3（在全全封堵堵情况况下，，水压压力并并不随随岩体体空隙隙率的的减小小而折折减））弯矩最大拉应力拱顶受水压边墙受水压仰拱受水压弯矩最大拉应力全断面受水压

受水压范围最大弯矩（kN•m）最大拉应力（MPa）最大压应力（MPa）最大拉应力出现部位拱顶1.0m范围23.51.5-1.7拱顶边墙1.0m范围41.62.6-2.9边墙底板1.0m范围59.23.8-4.1底板全断面受水压84.75.1-7.8墙角理论研研究和和实践践都说说明对对于不不透水水的衬衬砌，，注浆浆并不不能降降低作作用在在衬砌砌的水水压力力。即即使是是围岩岩渗透透系数数很小小，衬衬砌不不透