长大隧道工程监理控制消除缺陷研究

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摘要：随着我国铁路客运专线的建设，隧道单位工程施工较多，长大隧道工程具有工期长，难度大和技术标准要求较高等特点，监理单位质量管理控制上相对难度较大，特别是如何避免高铁开通运营后因隧道质量缺陷而影响安全使用的问题，也成为监理单位在过程控制具体目标之一。本文以牡佳客专隧道建设施工为工程背景，运用技术管理手段，在运营开通前监理进行质量控制，消除质量缺陷为内容进行论述。

关键词：铁路客专；隧道质量；技术管理；过程控制

1前言

目前我国隧道质量通病恶化隧道内的运营环境，对隧道混凝土衬砌形成侵蚀破坏。衬砌是隧道结构重要组成部分，直接影响隧道结构安全性能，影响行车安全和隧道的正常使用。监理工作就是在建设实施中，高标准落实施工图设计，减少和消除隧道质量通病，使高铁在隧道中安全运行。

2工程概况

牡佳客运专线工程穿越长白山张广才岭的西坡，隧道最大埋深144.83m，隧道地形起伏大，隧道进口自然坡度约28～32°，出口自然坡度约15～25°，其中红旗隧道DK167+185～DK167+215段穿越断层。根据工程特点，防止客专隧道运营后出现衬砌厚度不足而造成通病，衬砌厚度不足的质量缺陷是我们监理质量控制重点工作。牡佳客专五标段共有隧道5座，隧道施工总长度10702m，隧道概况详见表1。

3隧道质量缺陷调查分析

隧道衬砌局部厚度不足和衬砌发生质量问题的原因，主要是测量放线误差或操作不当引起侵限，如预留厚度几何尺寸不足；开挖爆破过程效果控制不好，造成欠挖引起侵限；浅埋段没有根据实际沉降变形数据进行分析造成预留变形量不足引起侵限；施工工序衔接不紧密，作业进度较慢，仰拱未及时成环导致初支累积变形侵限；由于施工工艺不到位喷射混凝土表面凹凸不平，并又经过多次补喷控制不好引起侵限。

4监理控制技术方案的实施

4.1隧道缺陷整治方案

4.1.1衬砌厚度不足整治方案衬砌局部厚度不足的缺陷，衬砌强度满足设计要求时按如下原则处理：（1）衬砌厚度大于设计厚度的80%时可不处理；（2）衬砌厚度小于设计厚度的80%，但大于25cm时，边墙部位可不处理，拱部部位结合实际情况采取补强或拆换处理，拆换范围拱部150°。为保证安全，纵向一次拆换范围不予小于3m，且纵向拆换范围距离邻近既有环向施工缝不应小于3m，距离预留结构物外缘不应小于1m。（1）施工作业平台施工作业平台采用隧道洞内养护台车，台车采用工字钢、钢管和钢筋拼装而成，临空面设置护栏，确保施工安全。（2）径向注浆结合第三方检测报告、现场打孔验证情况以及缺陷范围附近的环向施工缝和预留结构物位置等初步确定拆除混凝土环、纵向范围；对拆换范围的围岩进行径向注浆处理，第一起到加固围岩的作用；第二起到封堵地下水的作用；加固范围为隧道开挖轮廓线外3m，注浆管间距1.5m，梅花型布置，注超细水泥浆，注浆压力1.0～1.5MPa，注浆管采用φ42～3.5mm的钢花管，单根长度4m，沿径向打入围岩。最外缘注浆管距离未拆除段二次衬砌混凝土75cm，以避免破坏预留防水层。结合现场实际情况调整注浆参数，确保堵水有效。（3）拆除混凝土并检查注浆效果结合第三方检测报告、现场钻孔验证情况以及缺陷范围附近的环向施工缝和预留结构物位置等初步确定拆除衬砌拆除范围；施工单位结合自身施工水平，可采用机械切割及破碎锤等小型减震机械对二次衬砌混凝土进行拆除，严禁爆破，避免对隧道支护及围岩扰动过大，拆除时应跳槽拆除，每次拆除长度纵向不得大于1m，拆除旧混凝土后，应将新旧混凝土结合处凿毛，凿毛厚度为2cm，完成后采用高压水冲洗干净；拆除过程中还应注意超出范围端部（环向、纵向）的处理，保留不小于60cm的既有防水板宽度以猫族搭接要求（搭接宽度不小于15cm）；当二次衬砌为钢筋混凝土时，应注意保留一定长度的钢筋以满足搭接要求，保留的钢筋应清除表面握裹的混凝土；整个过程需要加强监控量测，加设必要的临时支撑。结合钻孔取芯法及压水实验法等对注浆效果进行验证，严格确保注浆堵水措施可靠，达到初期支护表面不渗水的状态，注浆效果未达到要求时应及时进行补充注浆。（4）围岩欠挖部分凿除对欠挖部分的初期支护及围岩进行机械凿除至设计开挖轮廓线，机械凿除可采用带液压破碎锤的挖掘机进行，机械凿除后应采用人工风镐对轮廓线进行修边处理；对于欠挖部分有钢架侵限的情况，应结合欠挖部位及钢架的节点布设情况进行换拱处理，必要时加设临时支撑，确保施工安全；欠挖处理完成后应按原设计或变更设计对应衬砌类型恢复初期支护。（5）围岩欠挖部分凿除拆除段落存在既有环向排水管，则拆除过程中应尽量保留，否则重新布设，重新布设的环向排水管与既有环向排水管采用接头连通；拆除段落未布置环向排水管，一般不在进行增设。铺设防水层（土工布加防水板），并与拆除混凝土时端部保留的既有防水搭接，搭接宽度不小于15cm；新增施工缝的防水：在旧混凝土位置凿两道遇水膨胀止水条，分别位于衬砌厚度的1/3与2/3处，槽宽2cm，深1.5cm，铺设遇水膨胀止水条（2cm×3cm）；个别缺陷需原跨原环向施工缝进行拆除，应在原环向施工缝位置设置新的环向施工缝，并采用“中埋式橡胶止水带+背贴式橡胶止水带防水”；防排水系统恢复中采用的材料材质、规格、尺寸及性能指标等不得低于原施工图要求。（6）安装钢筋拆除后恢复的二次衬砌均采用钢筋混凝土结构，钢筋保护层厚度50mm；焊接时应采取必要的防护措施，避免损伤背后的防水板。原衬砌为素混凝土时，既有衬砌植入单根长为54cm的Φ18定位钎钉，深入原有衬砌内27cm，与新增主筋可采用焊接连接，Φ18定位钎钉应涂抹胶粘剂，粘结剂应采用改性环氧类结构胶结剂或改性乙烯基酯类结构胶结剂，采用A级植筋胶。原衬砌为钢筋混凝土时，拆除混凝土时接头附近原衬砌钢筋应尽量保留一定的搭接长度（L1、L2），新增主筋与保留的原钢筋采用绑扎搭接；拆除混凝土时原原钢筋未能按要求保留的，新增主筋采用直径方式与既有混凝土锚固连接，粘结剂采用A级植筋胶，胶结剂应进行粘结抗剪强度检验，其粘结抗剪强度标准值，应根据置信水平为0.9、保证率为95%的要求确定，胶结剂性能还用符合现行行业标准和相关规定。纵向钢筋在端部设置直弯钩，箍筋设置半圆弯钩；主筋按9m分段考虑机械连接，施工中根据实际情况分段，相邻连接位置因相互错开，同一区段内钢筋不大于全部钢筋面积的50%，且连接位置不得位于拱顶。（7）安装钢筋浇筑混凝土强度等级不得低于C35，同时因根据具体工点情况采用相应的混凝土强度标号，以满足结构耐久性的要求；采用整体台车进行混凝土灌注，保证衬砌外观质量；跨缝缺陷应在原环向施工缝位置分模浇筑混凝土，并设置端模以安装中埋式橡胶止水带及背贴式橡胶止水带防水；拱部预留回填注浆孔，衬砌浇筑完成后及时进行背后填充注浆，确保衬砌背后填充密实；施工中采取有效措施确保钢筋保护层厚度和混凝土浇筑密实；拆除范围存在接触网槽道时，应在原位置重新施作，避免遗漏；拆换完成后应采用地质雷达等无损检测手段对拆换范围进行复检，确保满足设计要求。

4.1.2衬砌背后脱空整治方案（1）工艺流程检测——钻孔——注浆——复检——喷涂防水涂料。（2）检测施工前应先根据检测报告及加密检测的方式详细核实脱空缺陷范围，必要时进行钻孔验证，并在整治前对脱空范围进行准确定位，施工过程中对脱空范围进行核对、检验。（3）钻孔注浆孔的布置间距为1×1m，梅花形布置，施工过程中可根据实际脱空缺陷范围对钻孔布置进行适当调整，在保证填充密实的前提下尽量减少注浆孔。注浆钻孔直径为30mm。（4）注浆注浆材料采用M20微膨胀水泥砂浆或自流平水泥浆，并通过现场试验进行调整；注浆压力宜控制在0.2MPa以内，当注浆压力达到设计终压并稳定5min以上，吸浆量很少或者不吸浆时即可结束该孔注浆。注浆过程中，相邻注浆孔应设置排气孔以及孔口塞以免跑浆。拱部衬砌背后注浆时隧道纵向应由下坡方向向上坡方向进行；横向应先注两侧，再注拱顶。应对钻孔进行编号，钻孔及注浆过程中应对钻孔、注浆压力、注浆量等进行详细记录，根据钻孔情况确定注浆钢管长度。（5）复检待注浆达到设计强度后通过复检进行注浆效果检查，必要时可进行钻孔检查，注浆不密实或仍存在脱空缺陷应补注浆，以确保衬砌背后空洞填充密实。（6）喷涂防水涂料注浆完成后，注浆孔内水泥浆达到设计强度并打磨平整后，衬砌表面喷涂水泥基渗透结晶型防水涂料，喷涂范围应至缺陷范围外不小于1m，且四边平整，确保美观。水泥基渗透结晶型材料用量一般为1～2kg/㎡；若采用机械喷涂，其与水的比例为1:0.5，若采用人工刮涂，其与水的比例为1:0.3；喷涂或挂涂的厚度为1～2mm。水泥基渗透结晶型材料喷涂后，40分钟开始初凝，8小时后开始固化，此时应及时喷雾进行养护，但严禁喷水冲刷以防止活性材料的流失。养护次数不得小于3～5次/d，养护时间为3～5天。喷涂水泥基渗透结晶型材料是采用机械喷涂方式，因困难地段也可采用人工刮涂方式；喷涂水泥基渗透结晶型材料前应清洁二次衬砌混凝土表面，应确保混凝土表面干净湿润，但不应有明显的水印。材料技术指标应满足相关规范规定及标准。

4.2过程控制隧道工程质量长效机制的措施

（1）制定和完善质量管理规章制度和工艺标准，明确规定各部门、监理人员的质量管理内容、职责、权限、奖惩办法，将工程质量监理纳入制度化、规范化、程序化管理，推行标准化清单监理工作制度，实行全员、全方位、全过程质量监理控制；建立质量管控清单，对控制重点内容的关键工序、关键部位施工的具体参数、技术标准、验收标准建立清单化，要求每一工序施工前、中、后进行“清单化”验收签认制度，不合格不许进行下一工序施工。（2）加大对监理技术人员的投入，具体的对工程测量的放线定位，施工方案的审核，材料进场的实验检验，混凝土拌合站现场监控，分部分项工程的验收，驻材料厂家监造等均派有经验的监理技术人员，对关键工序、关键部位施工进行旁站等措施。（3）监理站建立严格的原材料、成品和半成品进场验收制度，现场监理工程师严格把好原材料订货、进料关，做到试验合格后进场，材料的出厂合格证、现场试验报告单手续齐全，分区堆码整齐，产品标识明确，实现永久可追溯性。（4）建立监理中心试验室仪器设备的检定制度，测量仪器、试验设备、各种仪器仪表、计量器具进行定期或不定期的检定，现场设专人负责计量工作，仪器设备指定专人管理。（5）样板引路已被广泛应用到高铁建设各专业的施工建设，成为有效的质量管理工具和管理方法，针对隧道施工特点分别作出衬砌的样板段和防水板铺设安装的样板段，这样解决了分部分项工程的施工工艺、质量标准、细部设计方案选择和效果等环节问题提供标准化质量控制的保障。

5结语

高速铁路隧道质量通病很多，使高铁运营存在一定的安全风险，监理工作主动控制和事前控制的质量行为，分析了通病危害和风险后，采取有针对性技术和管理措施，控制和纠正工程建设中质量目标产生的偏离和偏差带来的危害，在建设施工过程中消除解决，力争避免运营后投入更大的人力、财力去进行整治和维修，实践真正意义的优质工程。

作者：韩庶 单位：哈尔滨铁路建设咨询有限公司