隧道施工中易發(fā)安全質(zhì)量問題及其預防治理

隧道施工中易發(fā)安全質(zhì)量問題及其預防治理——中鐵隧道集團二處有限公司：何毅引言

隧道作為地下工程建設(shè)的重要組成部分，它雖然建設(shè)周期較長，工程投資較大，不可預見性因素較多，但隨著科技的進步，機械化程度的提高，以及經(jīng)過長期從事地下工程建設(shè)單位的探討和總結(jié)，得出了大量而成功的施工工法和先進的管理經(jīng)驗。它不僅在鐵路、公路、城市地鐵等建設(shè)中廣泛采用，而且在穿江過海建設(shè)中也取得了成功經(jīng)驗。隧道建設(shè)不但可以縮短城市之間的距離，提高行車速度，而且在土地資源日趨緊張時期，還具有節(jié)約土地資源，開發(fā)地下空間，不破壞環(huán)境等優(yōu)點，越來越受到工程建設(shè)的歡迎。但隧道施工屬于高危作業(yè)，安全風險高，出現(xiàn)安全事故的概率相對其它工程建設(shè)施工較高，同時隧道質(zhì)量是否可控、施工方法是否合理對結(jié)構(gòu)的耐久性、安全的可控性、運營時期的維護量大小等具有重要意義，下面我就隧道施工中也發(fā)生質(zhì)量、安全環(huán)節(jié)及預防、控制的辦法與各位領(lǐng)導、同人進行探討，不足之處請大家指教！一、隧道洞口工程做好隧道口的防護，是確保隧道施工安全的必要條件。1、遵循的原則是少對隧道進行擾動以及“早進洞、晚出洞”，盡可能做到零開挖進洞，切忌對隧道口的邊坡、仰坡進行大開挖。采取的措施：將隧道適當延長；增設(shè)明洞（可適當加長初期支護）；加快洞門施工并及時回填反壓2、隧道洞口的防護內(nèi)容：邊坡、仰坡按設(shè)計刷坡并進行防護；做好邊坡、仰坡的排水；做好隧道口施工場地的排水系統(tǒng)；根據(jù)設(shè)計做好隧道口的長管棚、短管棚、地表加固等措施。1、新奧法

二、隧道施工方法的選擇隧道施工中，開挖方法影響圍巖穩(wěn)定、確保隧道施工安全的關(guān)鍵，因此必須合理選擇隧道開挖方法。目前我國隧道施工的基本理念是采用新奧法，隧道的開挖方法的選擇依據(jù)是：根據(jù)地質(zhì)情況、隧道斷面大小及形狀、支護條件、工期要求、工程量、機械設(shè)備能力、經(jīng)濟性等因素進行綜合分析可選擇全段面、臺階法、CD法、CRD法。目的是控制圍巖的變形，使隧道開挖少擾動、快封閉，安全成形。關(guān)鍵是利用監(jiān)控量測進行信息反饋，調(diào)整支護強度和施工方法2、隧道開挖方法

⑴、Ⅱ、Ⅲ級圍巖采用全斷面法開挖。⑵、Ⅳ級圍巖深埋地段采用臺階法開挖，Ⅳ級圍巖淺埋或洞口地段采用CRD工法或CD工法。⑶、Ⅴ級圍巖淺埋或洞口地段采用雙側(cè)壁導坑法，深埋地段采用環(huán)形開挖留核心土法或CD法、CRD工法。全斷面開挖采用光面爆破一次成形；臺階法采用短臺階，上下臺階距離控制在5~8米，反對長臺階；

CD、CRD分部開挖，各部控制在一倍到一倍半洞涇范圍內(nèi)。3、開挖、支護、仰拱、二次襯砌等工序的合理布置初期支護要求緊跟開挖面(Ⅱ、Ⅲ圍巖視圍巖的完整性和爆破效果，可滯后支付，但控制在5米以為）；仰拱距開挖面：Ⅴ控制在40米，Ⅳ控制在50米，Ⅲ、Ⅱ控制在90米；二襯：Ⅴ控制在90米，Ⅳ、Ⅲ其它控制在120米；Ⅱ、Ⅰ控制在200米各種通道開挖支護在正洞開挖過去以后盡快施工。三、隧道初期期支護的質(zhì)量量控制方法初期支護：初期支護是為為了及時封閉閉圍巖，充分分發(fā)揮圍巖自自身承載力，，控制圍巖變變形。它主要要由噴射混凝凝土、鋼筋網(wǎng)網(wǎng)、鋼拱架（（工字鋼、網(wǎng)網(wǎng)構(gòu)鋼拱架））錨桿組成，，并承受全部部地層荷載。。其施工方法法：①開挖后，立立即檢查圍巖巖面和初噴砼砼，及時施作作錨桿。從安安全出發(fā)，必必須先噴后錨錨②在初噴砼后后及時安裝鋼鋼架，鋼架的的下端設(shè)在穩(wěn)穩(wěn)固的地層上上。鋼架與圍圍巖之間的間間隙用U形和楔形砼預預制塊填塞。。③及時復噴砼砼，噴射作業(yè)業(yè)分段、分片片、分層，由由下而上順序序進行。1、錨桿施工控控制要點（1）、類型（2）、作用（3）、控制要點點（1）類型1）端頭錨固式（（內(nèi)錨頭）機械式楔楔縫式楔頭式脹殼式粘結(jié)式內(nèi)錨頭頭錨桿水水泥泥砂漿內(nèi)錨頭頭快硬水泥卷卷內(nèi)錨頭樹脂內(nèi)錨頭頭錨桿2）粘結(jié)式水水泥泥砂漿錨桿桿樹脂錨桿3）摩擦式縫縫管式錨桿桿楔管式錨桿桿4）弱應(yīng)力式式先先拉拉后灌先灌后拉（2）作用1）聯(lián)結(jié)作用用，將不穩(wěn)穩(wěn)定的各部部和巖層用用之串起來來，伸入到到穩(wěn)定巖體體中；2）組合作用用，將一定定厚度的巖巖層組合在在一起，形形成組合拱拱，通過錯錯桿提供抗抗剪。由于于錯桿間的的錨固力使使巖層間的的摩擦力增增加，阻止止巖層的滑滑移，互相相錯動，提提高巖石梁梁（拱）的的整體抗彎彎、抗剪能能力。3）整體加固固作用，通通過有規(guī)律律布置的錨錨桿群將隧隧道四周一一定深度的的圍巖進行行擠壓、粘粘結(jié)加固，，組成一個個承載環(huán)加加固帶。（3）錨桿施工工控制要點點a.在初噴后及及時進行b.按設(shè)計制作作錨桿c.鉆孔注意孔孔值方向向d.水泥砂漿錨錨桿應(yīng)大于于桿體直徑徑15mme.砂漿配合比比f.灌漿符合規(guī)規(guī)范，保證證砂漿飽滿滿，粘結(jié)牢牢固g.安裝后不準準敲擊h.拉拔力試驗驗i.砂漿錨桿砂砂漿注滿度度檢測2、鋼架格柵柵的控制要要點3、超前小導導管及注漿漿的控制要要點4、鋼筋網(wǎng)施施工的控制制要點5、噴射砼控控制的要點點四、二次襯襯砌的質(zhì)量量控制二次襯砌主主要作用：：美觀、應(yīng)應(yīng)力儲備、、承受部分分荷載、防防水。要求及時施施作二次襯襯砌，根據(jù)據(jù)不同的圍圍巖級別控控制與開挖挖面的距離離。整個工工序包含仰仰拱填充砼砼、墻腳砼砼、防水層層、盲溝、、預埋管線線、預埋件件安設(shè)、預預留洞室套套模固定，，拱墻砼澆澆注等工序序。二次襯襯砌采用長長整體式鋼鋼模襯砌臺臺車，砼輸輸送車運送送砼，砼輸輸送泵泵送送入模，進進行全斷面面機械化配配套作業(yè)。。二次襯砌控控制的要點點：外觀質(zhì)量砼的強度拱頂砼的密密實度防排水質(zhì)量量各種預留洞洞室、管線線的準確性性1、外觀質(zhì)量量控制要點點：模板臺車的的加工質(zhì)量量要高支模的加固固要強、要要細模板外表的的及時清理理砼的塌落度度控制砼搗固質(zhì)量量控制2、砼砼的質(zhì)質(zhì)量控控制要要點：：施工配配合比比的及及時調(diào)調(diào)整原材料料的質(zhì)質(zhì)量控控制過程旁旁站，，嚴格格按照照配合合比施施工仰拱砼砼要在在無水水狀態(tài)態(tài)下實實施3、拱頂頂砼的的密實實度控控制防水板板的鋪鋪設(shè)要要有合合適的的松弛弛度砼分窗窗灌注注，按按照靠靠先舊舊砼一一側(cè)順順序入入窗。。4、防排水水的質(zhì)質(zhì)量控控制完善排排水體體系，，確保保排水水暢通通確保防防水材材料的的質(zhì)量量嚴格按按照防防水板板的無無釘鋪鋪設(shè)原原則，，進行行施工工和檢檢驗防水層層鋪設(shè)設(shè)的控控制要要點襯砌臺臺車暗洞明洞五、隧道通風的的方法法為了確確保施施工工工作面面的工工作環(huán)環(huán)境，，隧道道施工工時必必須加加強通通風。。按照照風道道的類類型和和通風風安裝裝位置置有如如下幾幾種通通風方方式：：⑴、風風管式式通風風：風風流經(jīng)經(jīng)由管管道輸輸送，，分為為壓力力式、、抽出出式、、混合合式三三種方方式。。此種種方法法設(shè)備備簡單單、布布置靈靈活，，故為為一般般隧道道施工工采用用。⑵、巷巷道式式通風風：適適用于于平行行坑道道的長長隧道道，這這種通通風方方式斷斷面大大、阻阻力小小，可可提供供較大大的風風量，，是目目前解解決長長隧道道施工工通風風比較較有效效的方方法。。⑶、風風墻式式通風風：適適用于于較長長隧道道。當當管道道式通通風難難以解解決又又無平平行導導坑可可以利利用的的話，，可以以利用用隧道道成洞洞部分分較大大的斷斷面，，用磚磚砌或或木板板隔出出一條條2～3m2的風道道，以以減少少風管管長度度，增增大風風量滿滿足通通風要要求。。六雙連連拱隧隧道施施工按照導導洞設(shè)設(shè)置的的不同同可分分為：：方方案一一：單單導洞洞（中中導洞洞）施施工，，中隔隔墻襯襯砌完完畢及及回填填后，，結(jié)構(gòu)構(gòu)其他他部分分均采采取正正臺階階開挖挖，襯襯砌采采用全全斷面面襯砌砌；方案二二：三三導洞洞施工工，中中隔墻墻襯砌砌完成成后回回填，，正洞洞臺階階開挖挖，根根據(jù)情情況留留設(shè)核核心土土，同同雙港港橋隧隧道部部分段段落施施工方方案；；方方案三三：三三導洞洞開挖挖，中中隔墻墻襯砌砌完成成并回回填后后，側(cè)側(cè)導邊邊墻襯襯砌完完成后后，再再進行行正洞洞開挖挖，同同出口口段方方案；；方方案四四：雙雙導洞洞開挖挖，即即開挖挖中導導、一一側(cè)導導洞，，在一一側(cè)正正洞襯襯砌完完成后后，再再開挖挖另一一側(cè)正正洞，，臺階階開挖挖；II類圍巖巖施工工方案案步驟驟三導洞洞開挖挖縱斷斷面正洞開開挖方方案附圖1附圖2附表1附表2附表2附表3七、隧隧道安安全控控制重重點1、一般安全措措施（1）、隧道工程程施工的一般般安全措施①隧道施工前做做好施工前期期準備工作，，正確選用施施工方法，并并結(jié)合地形、、地質(zhì)等實際際情況，編制制施工組織設(shè)設(shè)計。②隧道施工各班班組間，建立立完善的交接接班制度。③在軟巖或不良良地質(zhì)的隧道道中，施工前前必須制定切切實可行的施施工安全措施施。④施工中加強對對圍巖及支護護的檢測和量量測，掌握圍圍巖及支護的的變形位移情情況。⑤所有進入隧道道工地的人員員，必須按規(guī)規(guī)定配帶好安安全防護用品品，遵章守紀紀，聽從指揮揮。⑥進洞前應(yīng)做好好邊仰坡防護護和排水設(shè)施施。（2）、臨時及輔輔助設(shè)施安全全要求①臨時設(shè)施平面面布置應(yīng)科學學、間距合理理，滿足消防防安全要求。。②臨時道路的棄棄渣應(yīng)運至指指定地點。③臨時供電設(shè)施施及線路滿足足用電規(guī)范要要求。④鍋爐等壓力容容器的安裝和和適用應(yīng)符合合國家有關(guān)規(guī)規(guī)定。（3）、洞口工程程①洞口路基及邊邊、仰坡斷面面應(yīng)自上而下下開挖，一次次做完，上下下不得重疊作作業(yè)。②邊、仰坡以上上山坡危石應(yīng)應(yīng)在開工前清清楚干凈。③爆破后應(yīng)清楚楚邊、仰坡松松動石塊后，，方可繼續(xù)施施工。④端墻處的土石石方開挖后，，對松動巖層層進行支護。。⑤隧道門及端墻墻工程施工應(yīng)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)規(guī)定。洞口施工2、開挖、鑿孔孔及爆破作業(yè)業(yè)安全控制要要點（1）、開挖、鑿鑿孔（2）、爆破（3）、洞內(nèi)運輸輸中的安全控控制要點3、支護與襯砌砌安全控制要要點（1）、支護的安安全控制要點點（2）、襯砌的安安全控制要點點704、特殊地質(zhì)質(zhì)施工安全控控制措施（重重點介紹沉降降、坍方對安安全的影響））。坍方隧道開挖時，，在土壓、地地下水等作用用下，隨著地地層出現(xiàn)臨空空面后的應(yīng)力力調(diào)整，在軟軟弱圍巖內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生裂縫或破破壞，或者是是由于圍巖內(nèi)內(nèi)已有的層理理和節(jié)理等松松弛、剝離，，使土體、巖巖石或泥砂等等發(fā)生大量坍坍落的現(xiàn)象，，稱為坍方。。坍方過程一般般為：開挖→→圍巖塑性變變形→支護過過大變形→支支護局部破壞壞→支護與圍圍巖破壞失穩(wěn)穩(wěn)→坍方。隧道開挖時、、開挖后、施施工支護后，，甚至在襯砌砌之后，都可可能發(fā)生隧道道坍方。71沉降在地下工程施施工中，隨著著土石方的開開挖移除、地地下水的排出出，地層中原原有的應(yīng)力平平衡狀態(tài)被打打破，使之處處于非平衡狀狀態(tài)。這種非非平衡狀態(tài)需需要一定時間間（短時間或或較長時間））進行調(diào)整，，調(diào)整過程中中造成的地層層損失或支護護變形（沉降降或收斂），，表現(xiàn)出地面面或支護空間間位置向下改改變，稱為沉沉降。原因分類引起坍方及沉沉降的原因有有多種，概括括起來可歸納納為：自然因素：工工程地質(zhì)水文文地質(zhì)條件及及其它不可抗抗力原因；工程因素：在在原始地層中中進行隧道施施工，引起地地層平衡狀態(tài)態(tài)的變化；人為因素：不不適宜的合同同環(huán)境、設(shè)計計疏忽、不規(guī)規(guī)范的施工管管理等。73不利的地形、、地貌因素如如隧道穿過地地面建筑物，，而且埋深淺淺；不良的地質(zhì)條條件如隧道穿穿過斷層及其其破碎帶，或或在薄層巖體體的小曲褶、、錯動發(fā)育地地段，一經(jīng)開開挖，潛在應(yīng)應(yīng)力釋放快、、圍巖失穩(wěn)，，小則引起圍圍巖掉塊、坍坍落，大則引引起坍方。富富水砂層中也也易引起坍方方。當通過各種堆堆積體時，由由于結(jié)構(gòu)松散散，顆粒間無無膠結(jié)或膠結(jié)結(jié)差，開挖后后多引起坍塌塌。大量的工程實實踐表明，自自然的因素在在設(shè)計施工階階段都是可以以搞清楚的，，而且目前的的施工手段是是可以應(yīng)對自自然條件帶來來的威脅。自然因素74Ⅲ級圍巖拱部無無支護時，可可產(chǎn)生小坍方方，爆破振動動過大易坍方方；Ⅳ級圍巖拱部無無支護時，可可產(chǎn)生較大的的坍方，側(cè)壁壁有時失穩(wěn)；；Ⅴ級圍巖圍巖易易坍方，處理理不當會出現(xiàn)現(xiàn)大坍方，側(cè)側(cè)壁常小坍方方；淺埋時易出現(xiàn)現(xiàn)地表下沉和和坍方至地表表；Ⅵ級圍巖極易坍坍方，極易變變形，有水時時會發(fā)生流泥泥流砂，淺埋埋時易坍方至至地表。地下水的軟化化、浸泡、沖沖蝕、溶解等等作用加劇巖巖土體的失穩(wěn)穩(wěn)。巖層軟硬相間間或有軟弱夾夾層的巖體，，在地下水的的作用下，軟軟弱面的強度度大為降低，，因而發(fā)生滑滑坍。工程因素75地層失水引起起的沉降：地層失水引起起土層固結(jié)而而壓密，導致致地層收縮沉沉降；地層失水使得得地層中顆粒粒的浮力減小小，引起顆粒粒位置的改變變而形成沉降降；地層失水后改改變了地層中中的滲透壓力力，滲透壓力力表現(xiàn)為一種種體積力，具具有方向性和和地層壓密的的作用。失水引起的沉沉降表現(xiàn)為非非彈性永久性性變形?？陀^地講，沉沉降是不可避避免的，但是是可以抑制的的。工程因素不適宜的合同同環(huán)境總包合同方面面：招標辦法法中蘊含的惡惡性競爭、掛掛靠圍標、總總包合同條款款不恰當?shù)霓D(zhuǎn)轉(zhuǎn)嫁工程風險險等。分包合同方面面：掛靠圍標標導致履約主主體錯位、惡惡性競爭導致致低價中標超超低價分包等等。事實上，國內(nèi)內(nèi)有的地方（（象重慶）已已經(jīng)徹底改變變了這種局面面。認真研究究招投標辦法法才能解決這這一問題。人為因素77設(shè)計疏忽地質(zhì)工作不細細或不能做細細，引起施工工指導或施工工方案的失誤誤。支護設(shè)計強度度、剛度不夠夠。設(shè)計與施工脫脫節(jié)，沒有根根據(jù)圍巖實際際及時調(diào)整參參數(shù)。設(shè)計時僅考慮慮初期支護或或臨時支護完完成成環(huán)閉合合后是安全可可靠，但是忽忽視不管哪種種支護型式都都不可能一次次完成，而是是逐漸完成。。在未成環(huán)閉閉合前總是處處在不穩(wěn)定與與不安全狀態(tài)態(tài)。當然設(shè)計疏忽忽的原因有很很多，但總體體來講，這些些因素通過人人的工作是可可以避免的。。人為因素78人為因素施工管理不當當工法選擇不當當工作面封閉不不及時支護加工安裝裝不規(guī)范對地下水的預預處理不到位位超長開挖導致致預支護失效效工序安排不當當，導致支護護成環(huán)時間太太長施工中地質(zhì)工工作缺失，對對地質(zhì)變化預預見性不強監(jiān)測不及時不不系統(tǒng)，或?qū)ΡO(jiān)測資料反反應(yīng)不敏感。。施工管理不當當導致沉降過過大或坍方的的例子很多，，而且表現(xiàn)形形式各異。79從該表中可以以看出：a、人的因素在在沉降坍方事事故中占絕大大部分；b、有些因素是是綜合的，同同時有人的因因素也有物的的因素；c、不可抗力往往往在事故的的直接原因僅僅占很小的比比例。正所謂“三份天災、七七份人禍”超前地質(zhì)預報報三岔口的處理理溶蝕狀況八、監(jiān)控量測測規(guī)范規(guī)定11種量測項目位移量測的時時間頻率結(jié)束量測時間間隧道周邊允許許的相對位移移值①規(guī)范規(guī)定11種量測項目前4種必測后7種選測:地表下沉等地質(zhì)和支護狀狀況觀察周邊位移拱頂下沉錨桿內(nèi)力及抗抗拔力②位移量測的的時間頻率1－15天16天－1月1月－3月＞3月1－2次/天1次/2天1－2次/周1－3次/月10mm以上/天10mm以上/天10mm以上/天10mm以上/天1－2次/天1次/天1次/2天1次/周0－1B1B－2B2B－5B5B規(guī)范規(guī)定方式式：位移速率控制制方式：按工作面距離離控制方式：：③結(jié)束量測時時間當圍巖達到基基本穩(wěn)定后,按3天1次的頻率測兩兩周，無明顯顯變形，結(jié)束束。對膨脹性圍巖巖，位移長期期不能收斂，，量測至速率率＜1mm/月時結(jié)束。量測時間取決決于變形收斂斂的時間（有有長有短）④隧道周邊允允許的相對位位移值隧道周邊任意意一點的實測測相對位移值值（或用回歸歸分析推算的的最終位移值值）均應(yīng)小于于表列數(shù)值，，否則應(yīng)調(diào)整整施工方法或或設(shè)計參數(shù)。。隧道周邊允許許相對位移值值%允許相對位移移值％

＜5050—300＞300Ⅳ0.10-0.300.20-0.500.40-1.20Ⅲ0.15-0.50.40-1.200.80-2.00Ⅱ0.20-0.80.60-1.601.00-3.00注:1.相對位移值是是指實測的位位移值與兩測測點間距離之之比，或拱頂頂位移與隧寬寬之比。2．脆性圍巖取取小指，塑性性圍巖取較大大值。3．此表可通過過資料積累進進行修正。覆蓋層厚度（（m）圍巖類別九、TBM和盾構(gòu)機的認認識盾構(gòu)機盾構(gòu)法以其具具有較高的可可靠性及對周周邊環(huán)境適應(yīng)應(yīng)性強的特點點而在國內(nèi)外外地鐵建設(shè)中中得到了廣泛泛應(yīng)用，盾構(gòu)構(gòu)法涉及多門門學科，專業(yè)業(yè)性強，尤其其是其施工過過程完全是工工廠化的流水水作業(yè)，機械械化、自動化化程度高，其其施工效率較較其他方法非非常明顯的優(yōu)優(yōu)勢。在國內(nèi)內(nèi)地鐵工程中中，我國上海海市六十年代代開始盾構(gòu)法法的試驗研究究工作，并隨隨著城市建設(shè)設(shè)的發(fā)展，特特別是近幾年年來科學技術(shù)術(shù)的進步，新新技術(shù)、新工工藝、新材料料、新設(shè)備的的發(fā)展廣泛應(yīng)應(yīng)用，盾構(gòu)法法施工技術(shù)也也取得較大的的發(fā)展，至今今已使用過近近五十余臺盾盾構(gòu)。配套施