公路隧道工程質(zhì)量控制的幾點(diǎn)問題
2011-07-05 來源：中國橋梁網(wǎng)
引言
近十多年來，隨著四川省高速公路和地方高等級公路的建設(shè)，隧道工程進(jìn)入高速發(fā)展的時期。二郎山隧道、華鎣山隧道是在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境條件下建成的兩座長大隧道，鷓鴣山隧道是目前在建的一座高海拔高地應(yīng)力長大公路隧道，這些公路隧道的建設(shè)為四川公路隧道建設(shè)積累了經(jīng)驗(yàn)。目前，在建的西（昌）攀（枝花）高速公路，在路線長度163Km范圍內(nèi)有隧道20座，其中長度2000m以上的3座，1000m以上的有9座；都（江堰）汶（川）高等級公路，在路線長度82.5Km的路線上有隧道12座，總長度14817m，其中長、特長隧道5座。在公路隧道建設(shè)過程中曾經(jīng)出現(xiàn)一些問題，如高速公路的一些短隧道以及地方公路隧道不同程度存在一些病害或質(zhì)量問題，以及特長隧道引道工程出現(xiàn)一些地質(zhì)病害等。本文根據(jù)四川省公路隧道建設(shè)的實(shí)踐并結(jié)合國內(nèi)其它公路隧道建設(shè)的現(xiàn)狀，提出了公路隧道建設(shè)應(yīng)重視的幾個問題，希望在今后公路隧道建設(shè)中引起重視。
1、隧道勘察設(shè)計階段重視的問題
1.1隧道前期地質(zhì)勘察的深度問題
隧道工程幾乎處處依附于所處的地質(zhì)環(huán)境和圍巖工程地質(zhì)特性，前期工程地質(zhì)勘察對地質(zhì)條件的認(rèn)識的深度，對隧道的合理設(shè)計、順利施工和避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生有著重要的影響。在前期勘察階段對地質(zhì)認(rèn)識不足或地質(zhì)勘察深度不足往往造成大量工程變更，有的會導(dǎo)致隧道地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。例如，位于達(dá)州市境內(nèi)的鐵山公路隧道（全長2099m），在前期地質(zhì)勘察中，對煤礦采空區(qū)的分布狀況認(rèn)識有誤，認(rèn)為采空區(qū)位于隧道頂上方40m以上，據(jù)此，隧道設(shè)計及施工過程未采取相應(yīng)的措施，隧道完工后出現(xiàn)襯砌開裂。經(jīng)過進(jìn)一步的工程地質(zhì)勘探，發(fā)現(xiàn)隧道底部的多層煤已基本采空或部分采空，采空區(qū)的巖體變形導(dǎo)致隧道襯砌開裂。該隧道在剛試通車不久，不得不進(jìn)行封閉，繼后采取注漿和壓漿充填采空區(qū)架空結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)圍巖強(qiáng)度，再輔以隧道襯砌補(bǔ)強(qiáng)等措施進(jìn)行了處置。
廣（安）鄰（水）高速公路馮家埡口隧道是對隧道軸線未進(jìn)行勘察而出現(xiàn)隧道地質(zhì)病害隱患的例子。該隧道為全長191m的短隧道，原設(shè)計為間距40m的分離式隧道，后進(jìn)行路線優(yōu)化設(shè)計，將其改為雙連拱隧道，并將隧道軸線選在一埡口部位。隧道軸線改變后未對隧道的新軸線進(jìn)行進(jìn)一步地質(zhì)勘察，僅利用旁側(cè)鉆孔資料對比推測地質(zhì)狀況。該隧道在施工過程出現(xiàn)嚴(yán)重的坍方直到地面，后經(jīng)過詳細(xì)的補(bǔ)充地質(zhì)勘察，發(fā)現(xiàn)隧道通過部位為裂隙極發(fā)育的巖溶坍陷帶，并且在隧道中墻下部還存在溶洞。對此，不得不采取底部注漿加固，以及隧道頂部、地面注漿的方式進(jìn)行處治。
1.2隧道重大工程地質(zhì)問題的認(rèn)識
隧道工程的重大工程地質(zhì)問題主要有高地應(yīng)力巖爆、圍巖大變形、巖溶涌突水、有害氣體等。我省公路隧道建設(shè)中均不同程度遇到上述問題，對于重大地質(zhì)問題處理有成功的經(jīng)驗(yàn)也有值得總結(jié)教訓(xùn)。
川藏公路二郎山隧道的前期地質(zhì)勘察階段，對隧道軸線進(jìn)行了地質(zhì)調(diào)查、測繪、深孔鉆探、水壓致裂地應(yīng)力測試等地質(zhì)工作，查清了該隧道的重大工程地質(zhì)問題，為隧道特殊地段防止地質(zhì)災(zāi)害設(shè)計提供了依據(jù)；國道317線鷓鴣山隧道在勘察階段對隧道軟巖段的大變形問題采取了積極預(yù)防措施，使隧道施工得以較為正常的進(jìn)行。
值得總結(jié)教訓(xùn)也是深刻的，例如二郎山隧道引道的地質(zhì)工作重視不夠，引道沿線幾乎未進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察工作，有些重大工程地質(zhì)問題未能及早發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致引道工程質(zhì)病害不斷。隧道東、西洞口溝谷爆發(fā)泥石流，西引道出現(xiàn)了諸如榛子林、別托等多處大滑坡，工程后期不得不投入大量的力量和費(fèi)用進(jìn)行整治。華鎣山隧道建設(shè)中對巖溶涌突水問題認(rèn)識不足，特別是對巖溶涌突水的水量、危害程度、以及對隧道的長期影響不足，以致在施工過程也未對巖溶水問題進(jìn)行專題研究，導(dǎo)致對突然發(fā)生的大量涌突水應(yīng)對不及，巖溶水對隧道防排水體系的影響也造成隧道營運(yùn)期間的出現(xiàn)的日益增加的滲漏水問題。
1.2關(guān)注橋隧銜接處的不良地質(zhì)問題
橋、隧銜接處往往是橋梁地質(zhì)勘察、隧道地質(zhì)勘察的薄弱段，都（江堰）汶（川）路廟子坪大橋與董家山隧道的結(jié)合部位新發(fā)現(xiàn)的較大型滑坡就是一個深刻的教訓(xùn)。大橋先行選址、施工，導(dǎo)致隧道的出口不得不在滑坡部位通過，隧道開工幾個月仍然進(jìn)行滑坡處治，使得增加工程建設(shè)投資和工期的延誤。因此，在隧道、橋梁的結(jié)合部位必須橋隧聯(lián)合進(jìn)行選址論證。
1.3關(guān)注隧道建設(shè)的環(huán)境效應(yīng)問題
隧道建設(shè)產(chǎn)生的一系列工程環(huán)境效應(yīng)和問題在我國鐵路、公路隧道建設(shè)史上屢見不鮮。例如，我國已建成運(yùn)營的大瑤山雙線鐵路隧道曾因隧道涌水（Qmax=50000m3/d）在地表斑古坳地區(qū)誘導(dǎo)出200多個塌洞和陷坑，泉水?dāng)嗔?，農(nóng)作物枯萎和減產(chǎn)，造成了嚴(yán)重的工程環(huán)境問題；我省廣（安）臨（水）高速公路華鎣山隧道工程穿越巖溶水發(fā)育的石灰?guī)r地層，一方面由于建設(shè)過程中大量涌（排）地下水引起地表水源枯竭等嚴(yán)重的環(huán)境效應(yīng)，另一方面由于隧址區(qū)巖溶地下水的高度不確定性和含水介質(zhì)的非均質(zhì)各向異性導(dǎo)致部分隧道防排水系統(tǒng)的失效，產(chǎn)生了嚴(yán)重的隧道滲漏水問題，以致開始危及隧道中的行車安全，在隧道竣工運(yùn)營后幾年就不得不采取大規(guī)模滲漏水整治措施進(jìn)行補(bǔ)救。研究隧道工程的環(huán)境效應(yīng)和相應(yīng)的控制對策，已引起當(dāng)前國內(nèi)外隧道工程界的高度關(guān)注。然而，迄今為止，隧道工程建設(shè)過程中及建成運(yùn)營后出現(xiàn)的工程環(huán)境負(fù)效應(yīng)等問題仍很嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在：（1）地下水資源大量流失，天然供水水源枯竭；劣質(zhì)地層水入侵，水污染加?。凰难h(huán)平衡破壞，巖土失穩(wěn)，誘發(fā)諸如地面沉陷、巖溶塌陷、土壤流失等工程環(huán)境問題；（2）局部水壓力增大，襯砌破壞，滲漏水加劇，危及行車安全等。在巖溶發(fā)育地區(qū)修建的公路隧道也存在類似的問題，例如重慶南山隧道地下水排放引發(fā)的環(huán)境問題與當(dāng)?shù)氐姆杉m紛；成渝高速公路縉云山隧道、廣（安）臨（水）高速公路華鎣山隧道等地下水排放引起的環(huán)境問題和隧道嚴(yán)重的滲漏水問題。
1.4施工過程的動態(tài)設(shè)計
強(qiáng)調(diào)重視隧道的前期地質(zhì)工作，是要在選線階段查清對工程產(chǎn)生影響的主要工程地質(zhì)問題，以便選擇一個最佳的隧道路線位置，防止出現(xiàn)大的地質(zhì)病害。但隧道工程的地質(zhì)狀況，不可能在前期工作中全部查清，因此隧道設(shè)計稱為預(yù)設(shè)計。在施工過程要根據(jù)開挖的地質(zhì)情況和量測數(shù)據(jù)，不斷地修改設(shè)計，選用較為合理的施工方法合理的支護(hù)形式，這也稱為信息化施工。但有的設(shè)計人員為了維護(hù)原設(shè)計的“正確性”，不愿面對變化了的地質(zhì)情況修改設(shè)計，這其中有幾方面的原因：一是設(shè)計人員傳統(tǒng)的觀念和維護(hù)自身利益的思想使得這一理念的實(shí)施變得困難，，設(shè)計方不愿修改設(shè)計，認(rèn)為設(shè)計一貫正確，施工方擔(dān)心圍巖失穩(wěn)要求變更；二是技術(shù)管理部門還沒有認(rèn)識到隧道設(shè)計施工是動態(tài)設(shè)計、信息化施工，管理者的一些管理辦法不適應(yīng)這一理念的實(shí)現(xiàn)；因此，在隧道施工過程中出現(xiàn)地質(zhì)情況與原設(shè)計明顯不符時，在業(yè)主的及時協(xié)調(diào)下，設(shè)計單位施工過程的及時的服務(wù)與及時動態(tài)設(shè)計，業(yè)主及時組織的專家咨詢論證、監(jiān)理對現(xiàn)場的認(rèn)定，從而實(shí)現(xiàn)施工過程動態(tài)設(shè)計、信息化施工。
2、隧道施工過程質(zhì)量控制
2.1施工方法與工藝
一些公路的中、短隧道建設(shè)，一些施工單位投入的技術(shù)和設(shè)備不足，出現(xiàn)開挖效果差、二次襯砌砼采用人工澆注、襯砌背后回填未按規(guī)范要求施作，二次襯砌拱部厚度不足和襯砌背后大量空洞，有的襯砌砼強(qiáng)度不足等問題，留下了質(zhì)量隱患。因此，隧道建設(shè)不論隧道長短，均應(yīng)選擇有實(shí)力的承包人保證施工技術(shù)力量和設(shè)備的投入，是確保工程質(zhì)量的重要前提。
2.2施工監(jiān)控量測
隧道施工沒有量測信息反饋，常導(dǎo)致圍巖松馳，塑性區(qū)擴(kuò)展，給襯砌帶來病害。洞室在掘進(jìn)過程中，由于受到開挖面的約束，使開挖面附近的圍巖不能立即釋放其全部變形位移。如果這種位移全部釋放再支護(hù)，圍巖就會產(chǎn)一定的塑性變形。所以隧道施工中，圍巖的監(jiān)控量測工作是一項(xiàng)很重要的內(nèi)容。
2.3作好初期支護(hù)
采用噴錨支護(hù)是把圍巖和支護(hù)作為一個體系，圍巖是承載的主體，支護(hù)是加固和穩(wěn)定圍巖的手段。由于錨噴支護(hù)具有及時、粘貼、柔性、密封的特點(diǎn)，這也是構(gòu)成錨噴支護(hù)的作用原理的基本要素，使圍巖內(nèi)二向應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)槿驊?yīng)力狀態(tài)。因此，必須重視初期支護(hù)，錨桿的方位、噴射混凝土厚度應(yīng)得到保證。
2.4隧道各結(jié)構(gòu)層之間應(yīng)密貼
發(fā)揮圍巖和支護(hù)系統(tǒng)的共同作用，只有與圍巖同支護(hù)系統(tǒng)緊密貼合時才有可能。因此，控制光面爆破的效果，噴射砼后使其表面平整。防水板必須有一定的延展性，二次襯砌背后必須回填密實(shí)，從而使初期支護(hù)與二次襯砌之間充分密貼，不留貯水空間，防止地下水的積聚并導(dǎo)致襯砌的滲水。
3、采用檢測技術(shù)進(jìn)行過程控制
由于隧道工程是在復(fù)雜地質(zhì)條件和施工環(huán)境相對惡劣的條件下進(jìn)行，隧道襯砌厚度不足、襯砌與圍巖不密實(shí)，出現(xiàn)空洞、襯砌滲水等問題是隧道工程的主要質(zhì)量問題。地質(zhì)雷達(dá)是一種通過電磁波探測特體介質(zhì)特性的一種物探檢測方法，不同物質(zhì)有著不同的電磁反射特性。地質(zhì)雷達(dá)在探測襯砌厚度、襯砌層背后存在空洞或回填不密實(shí)以及襯砌存在裂縫等方面有著顯著的優(yōu)勢。進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)探測、襯砌強(qiáng)度檢測，對襯砌厚度不足、拱部襯砌背后存在空洞或不密實(shí)或強(qiáng)度不足的隧道段進(jìn)行及時監(jiān)控和及時處治，這對控制工程質(zhì)量發(fā)揮了重要的作用。
4、結(jié)語
面對四川省公路隧道工程建設(shè)的高速發(fā)展的形勢，隧道工程質(zhì)量控制是隧道建設(shè)的核心。目前，四川省在建的公路隧道共10座，總長度6084m。正在施工的西（昌）攀（枝花）高速公路，在路線長度163Km范圍內(nèi)有隧道20座，其中長度2000m以上的3座，1000m以上的有9座。正在施工的都（江堰）汶（川）高等級公路，在路線長度82.5Km的路線上有隧道12座，總長度14817m，其中長、特長隧道5座。因此，加強(qiáng)隧道工程質(zhì)量控制、防止隧道病害將是隧道建設(shè)中的十分重要問題。
