隧道施工中易發(fā)安全質量問題及其預防治理

隧道施工中易發(fā)安全質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的重要組成部分，它雖然建設周期較長，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，以及經過長期從事地下工程建設單位的探討和總結，得出了大量而成功的施工工法和先進的管理經驗。它不僅在鐵路、公路、城市地鐵等建設中廣泛采用，而且在穿江過海建設中也取得了成功經驗。隧道建設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的歡迎。但隧道施工屬于高危作業(yè)，安全風險高，出現安全事故的概率相對其它工程建設施工較高，同時隧道質量是否可控、施工方法是否合理對結構的耐久性、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)生質量、安全環(huán)節(jié)及預防、控制的辦法與各位領導、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、隧道洞口的防護內容：邊坡、仰坡按設計刷坡并進行防護；做好邊坡、仰坡的排水；做好隧道口施工場地的排水系統(tǒng)；根據設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是：根據地質情況、隧道斷面大小及形狀、支護條件、工期要求、工程量、機械設備能力、經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。關鍵是利用監(jiān)控量測進行信息反饋，調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。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、隧道道初期支支護的質質量控制制方法初期支護護：初期支護護是為了了及時封封閉圍巖巖，充分分發(fā)揮圍圍巖自身身承載力力，控制制圍巖變變形。它它主要由由噴射混混凝土、、鋼筋網網、鋼拱拱架（工工字鋼、、網構鋼鋼拱架））錨桿組組成，并并承受全全部地層層荷載。。其施工工方法：：①開挖后后，立即即檢查圍圍巖面和和初噴砼砼，及時時施作錨錨桿。從從安全出出發(fā)，必必須先噴噴后錨②在初噴噴砼后及及時安裝裝鋼架，，鋼架的的下端設設在穩(wěn)固固的地層層上。鋼鋼架與圍圍巖之間間的間隙隙用U形和楔形形砼預制制塊填塞塞。③及時復復噴砼，，噴射作作業(yè)分段段、分片片、分層層，由下下而上順順序進行行。1、錨桿施施工控制制要點（1）、類型型（2）、作用用（3）、控制制要點（1）類型1）端頭錨固固式（內內錨頭））機械式楔楔縫式式楔頭式脹殼式粘結式內內錨頭錨錨桿水水泥泥砂漿內內錨頭快硬水泥泥卷內錨錨頭樹脂內錨錨頭錨桿桿2）粘結式式水水泥泥砂漿錨錨桿樹脂錨桿桿3）摩擦式式縫縫管式錨錨桿楔管式錨錨桿4）弱應力式式先先拉拉后灌先灌后拉（2）作用1）聯結作用用，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.水泥砂漿錨錨桿應大于于桿體直徑徑15mme.砂漿配合合比f.灌漿符合合規(guī)范，，保證砂砂漿飽滿滿，粘結結牢固g.安裝后不不準敲擊擊h.拉拔力試試驗i.砂漿錨桿桿砂漿注注滿度檢檢測2、鋼架格格柵的控控制要點點3、超前小小導管及及注漿的的控制要要點4、鋼筋網網施工的的控制要要點5、噴射砼砼控制的的要點四、二次次襯砌的的質量控控制二次襯砌砌主要作作用：美美觀、應應力儲備備、承受受部分荷荷載、防防水。要求及時時施作二二次襯砌砌，根據據不同的的圍巖級級別控制制與開挖挖面的距距離。整整個工序序包含仰仰拱填充充砼、墻墻腳砼、、防水層層、盲溝溝、預埋埋管線、、預埋件件安設、、預留洞洞室套模模固定，，拱墻砼砼澆注等等工序。。二次襯襯砌采用用長整體體式鋼模模襯砌臺臺車，砼砼輸送車車運送砼砼，砼輸輸送泵泵泵送入模模，進行行全斷面面機械化化配套作作業(yè)。二次襯砌砌控制的的要點：：外觀質量量砼的強度度拱頂砼的的密實度度防排水質質量各種預留留洞室、、管線的的準確性性1、外觀質質量控制制要點：：模板臺車車的加工工質量要要高支模的加加固要強強、要細細模板外表表的及時時清理砼的塌落落度控制制砼搗固質質量控制制2、砼的的質量控控制要點點：施工配合合比的及及時調整整原材料的的質量控控制過程旁站站，嚴格格按照配配合比施施工仰拱砼要要在無水水狀態(tài)下下實施3、拱頂砼砼的密實實度控制制防水板的的鋪設要要有合適適的松弛弛度砼分窗灌灌注，按按照靠先先舊砼一一側順序序入窗。。4、防排水的的質量控控制完善排水水體系，，確保排排水暢通通確保防水水材料的的質量嚴格按照照防水板板的無釘釘鋪設原原則，進進行施工工和檢驗驗防水層鋪鋪設的控控制要點點襯砌臺車車暗洞明洞五、隧道通風的方方法為了確保保施工工工作面的的工作環(huán)環(huán)境，隧隧道施工工時必須須加強通通風。按按照風道道的類型型和通風風安裝位位置有如如下幾種種通風方方式：⑴、風管管式通風風：風流流經由管管道輸送送，分為為壓力式式、抽出出式、混混合式三三種方式式。此種種方法設設備簡單單、布置置靈活，，故為一一般隧道道施工采采用。⑵、巷道道式通風風：適用用于平行行坑道的的長隧道道，這種種通風方方式斷面面大、阻阻力小，，可提供供較大的的風量，，是目前前解決長長隧道施施工通風風比較有有效的方方法。⑶、風墻墻式通風風：適用用于較長長隧道。。當管道道式通風風難以解解決又無無平行導導坑可以以利用的的話，可可以利用用隧道成成洞部分分較大的的斷面，，用磚砌砌或木板板隔出一一條2～3m2的風道，，以減少少風管長長度，增增大風量量滿足通通風要求求。六雙連拱拱隧道施施工按照導洞洞設置的的不同可可分為：：

方案案一：單單導洞（（中導洞洞）施工工，中隔隔墻襯砌砌完畢及及回填后后，結構構其他部部分均采采取正臺臺階開挖挖，襯砌砌采用全全斷面襯襯砌；方案二：：三導洞洞施工，，中隔墻墻襯砌完完成后回回填，正正洞臺階階開挖，，根據情情況留設設核心土土，同雙雙港橋隧隧道部分分段落施施工方案案；方方案三：：三導洞洞開挖，，中隔墻墻襯砌完完成并回回填后，，側導邊邊墻襯砌砌完成后后，再進進行正洞洞開挖，，同出口口段方案案；方方案四：：雙導洞洞開挖，，即開挖挖中導、、一側導導洞，在在一側正正洞襯砌砌完成后后，再開開挖另一一側正洞洞，臺階階開挖；；II類圍巖施施工方案案步驟三導洞開開挖縱斷斷面正洞開挖挖方案附圖1附圖2附表1附表2附表2附表3七、隧道道安全控控制重點點1、一般安安全措施施（1）、隧道道工程施施工的一一般安全全措施①隧道施工工前做好好施工前前期準備備工作，，正確選選用施工工方法，，并結合合地形、、地質等等實際情情況，編編制施工工組織設設計。②隧道施工工各班組組間，建建立完善善的交接接班制度度。③在軟巖或或不良地地質的隧隧道中，，施工前前必須制制定切實實可行的的施工安安全措施施。④施工中中加強強對圍圍巖及及支護護的檢檢測和和量測測，掌掌握圍圍巖及及支護護的變變形位位移情情況。。⑤所有進進入隧隧道工工地的的人員員，必必須按按規(guī)定定配帶帶好安安全防防護用用品，，遵章章守紀紀，聽聽從指指揮。。⑥進洞前前應做做好邊邊仰坡坡防護護和排排水設設施。（2）、臨臨時及及輔助助設施施安全全要求求①臨時設設施平平面布布置應應科學學、間間距合合理，，滿足足消防防安全全要求求。②臨時道道路的的棄渣渣應運運至指指定地地點。。③臨時供供電設設施及及線路路滿足足用電電規(guī)范范要求求。④鍋爐等等壓力力容器器的安安裝和和適用用應符符合國國家有有關規(guī)規(guī)定。。（3）、洞洞口工工程①洞口路路基及及邊、、仰坡坡斷面面應自自上而而下開開挖，，一次次做完完，上上下不不得重重疊作作業(yè)。。②邊、仰仰坡以以上山山坡危危石應應在開開工前前清楚楚干凈凈。③爆破后后應清清楚邊邊、仰仰坡松松動石石塊后后，方方可繼繼續(xù)施施工。。④端墻處處的土土石方方開挖挖后，，對松松動巖巖層進進行支支護。。⑤隧道門門及端端墻工工程施施工應應符合合相關關規(guī)定定。洞口施施工2、開挖挖、鑿鑿孔及及爆破破作業(yè)業(yè)安全全控制制要點點（1）、開開挖、、鑿孔孔（2）、爆爆破（3）、洞洞內運運輸中中的安安全控控制要要點3、支護護與襯襯砌安安全控控制要要點（1）、支支護的的安全全控制制要點點（2）、襯襯砌的的安全全控制制要點點704、特特殊地地質施施工安安全控控制措措施（（重點點介紹紹沉降降、坍坍方對對安全全的影影響））。坍方隧道開開挖時時，在在土壓壓、地地下水水等作作用下下，隨隨著地地層出出現臨臨空面面后的的應力力調整整，在在軟弱弱圍巖巖內產產生裂裂縫或或破壞壞，或或者是是由于于圍巖巖內已已有的的層理理和節(jié)節(jié)理等等松弛弛、剝剝離，，使土土體、、巖石石或泥泥砂等等發(fā)生生大量量坍落落的現現象，，稱為為坍方方。坍方過過程一一般為為：開開挖→→圍巖巖塑性性變形形→支支護過過大變變形→→支護護局部部破壞壞→支支護與與圍巖巖破壞壞失穩(wěn)穩(wěn)→坍坍方。。隧道道開開挖挖時時、、開開挖挖后后、、施施工工支支護護后后，，甚甚至至在在襯襯砌砌之之后后，，都都可可能能發(fā)發(fā)生生隧隧道道坍坍方方。。71沉降降在地地下下工工程程施施工工中中，，隨隨著著土土石石方方的的開開挖挖移移除除、、地地下下水水的的排排出出，，地地層層中中原原有有的的應應力力平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)被被打打破破，，使使之之處處于于非非平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)。。這這種種非非平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)需需要要一一定定時時間間（（短短時時間間或或較較長長時時間間））進進行行調調整整，，調調整整過過程程中中造造成成的的地地層層損損失失或或支支護護變變形形（（沉沉降降或或收收斂斂）），，表表現現出出地地面面或或支支護護空空間間位位置置向向下下改改變變，，稱稱為為沉沉降降。。原因因分分類類引起起坍坍方方及及沉沉降降的的原原因因有有多多種種，，概概括括起起來來可可歸歸納納為為：：自然然因因素素：：工工程程地地質質水水文文地地質質條條件件及及其其它它不不可可抗抗力力原原因因；；工程程因因素素：：在在原原始始地地層層中中進進行行隧隧道道施施工工，，引引起起地地層層平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)的的變變化化；；人為為因因素素：：不不適適宜宜的的合合同同環(huán)環(huán)境境、、設設計計疏疏忽忽、、不不規(guī)規(guī)范范的的施施工工管管理理等等。。73不利利的的地地形形、、地地貌貌因因素素如如隧隧道道穿穿過過地地面面建建筑筑物物，，而而且且埋埋深深淺淺；；不良良的的地地質質條條件件如如隧隧道道穿穿過過斷斷層層及及其其破破碎碎帶帶，，或或在在薄薄層層巖巖體體的的小小曲曲褶褶、、錯錯動動發(fā)發(fā)育育地地段段，，一一經經開開挖挖，，潛潛在在應應力力釋釋放放快快、、圍圍巖巖失失穩(wěn)穩(wěn)，，小小則則引引起起圍圍巖巖掉掉塊塊、、坍坍落落，，大大則則引引起起坍坍方方。。富富水水砂砂層層中中也也易易引引起起坍坍方方。。當通通過過各各種種堆堆積積體體時時，，由由于于結結構構松松散散，，顆顆粒粒間間無無膠膠結結或或膠膠結結差差，，開開挖挖后后多多引引起起坍坍塌塌。。大量量的的工工程程實實踐踐表表明明，，自自然然的的因因素素在在設設計計施施工工階階段段都都是是可可以以搞搞清清楚楚的的，，而而且且目目前前的的施施工工手手段段是是可可以以應應對對自自然然條條件件帶帶來來的的威威脅脅。。自然然因因素素74Ⅲ級圍圍巖巖拱拱部部無無支支護護時時，，可可產產生生小小坍坍方方，，爆爆破破振振動動過過大大易易坍坍方方；；Ⅳ級圍圍巖巖拱拱部部無無支支護護時時，，可可產產生生較較大大的的坍坍方方，，側側壁壁有有時時失失穩(wěn)穩(wěn)；；Ⅴ級圍圍巖巖圍圍巖巖易易坍坍方方，，處處理理不不當當會會出出現現大大坍坍方方，，側側壁壁常常小小坍坍方方；；淺埋埋時時易易出出現現地地表表下下沉沉和和坍坍方方至至地地表表；；Ⅵ級圍圍巖巖極極易易坍坍方方，，極極易易變變形形，，有有水水時時會會發(fā)發(fā)生生流流泥泥流流砂砂，，淺淺埋埋時時易易坍坍方方至至地地表表。。地下下水水的的軟軟化化、、浸浸泡泡、、沖沖蝕蝕、、溶溶解解等等作作用用加加劇劇巖巖土土體體的的失失穩(wěn)穩(wěn)。。巖層軟硬硬相間或或有軟弱弱夾層的的巖體，，在地下下水的作作用下，，軟弱面面的強度度大為降降低，因因而發(fā)生生滑坍。。工程因素素75地層失水水引起的的沉降：：地層失水水引起土土層固結結而壓密密，導致致地層收收縮沉降降；地層失水水使得地地層中顆顆粒的浮浮力減小小，引起起顆粒位位置的改改變而形形成沉降降；地層失水水后改變變了地層層中的滲滲透壓力力，滲透透壓力表表現為一一種體積積力，具具有方向向性和地地層壓密密的作用用。失水引起起的沉降降表現為為非彈性性永久性性變形。。客觀地講講，沉降降是不可可避免的的，但是是可以抑抑制的。。工程因素素不適宜的的合同環(huán)環(huán)境總包合同同方面：：招標辦辦法中蘊蘊含的惡惡性競爭爭、掛靠靠圍標、、總包合合同條款款不恰當當的轉嫁嫁工程風風險等。。分包合同同方面：：掛靠圍圍標導致致履約主主體錯位位、惡性性競爭導導致低價價中標超超低價分分包等。。事實上，，國內有有的地方方（象重重慶）已已經徹底底改變了了這種局局面。認認真研究究招投標標辦法才才能解決決這一問問題。人為因素素77設計疏忽忽地質工作作不細或或不能做做細，引引起施工工指導或或施工方方案的失失誤。支護設計計強度、、剛度不不夠。設計與施施工脫節(jié)節(jié)，沒有有根據圍圍巖實際際及時調調整參數數。設計時僅僅考慮初初期支護護或臨時時支護完完成成環(huán)環(huán)閉合后后是安全全可靠，，但是忽忽視不管管哪種支支護型式式都不可可能一次次完成，，而是逐逐漸完成成。在未未成環(huán)閉閉合前總總是處在在不穩(wěn)定定與不安安全狀態(tài)態(tài)。當然設計計疏忽的的原因有有很多，，但總體體來講，，這些因因素通過過人的工工作是可可以避免免的。人為因素素78人為因素素施工管理理不當工法選擇擇不當工作面封封閉不及及時支護加工工安裝不不規(guī)范對地下水水的預處處理不到到位超長開挖挖導致預預支護失失效工序安排不當當，導致支護護成環(huán)時間太太長施工中地質工工作缺失，對對地質變化預預見性不強監(jiān)測不及時不不系統(tǒng)，或對對監(jiān)測資料反反應不敏感。。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:地表下沉等地質和支護狀狀況觀察周邊位移拱頂下沉錨桿內力及抗抗拔力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）均應小于于表列數值，，否則應調整整施工方法或或設計參數。。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和盾構機的認認識盾構機盾構法以其具具有較高的可可靠性及對周周邊環(huán)境適應應性強的特點點而在國內外外地鐵建設中中得到了廣泛泛應用，盾構構法涉及多門門學科，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。在國內內地鐵工程中中，我國上海海市六十年代代開始