作者：黄荣荣
紫外可见漫反射光谱
来源：《海峡科技与产业》 2018年第2期
摘要：随着我国铁路建设的进一步推进，尤其是高速铁路与客运专线，对线路曲线半径的要求越来越高，山岭重丘区铁路修建受地形条件的限制，长大隧道频频出现，而隧道施工存在的质量问题也层出不穷，有些已经威胁到了运营安全。本文根据实际情况，系统分析各道工序，出关键问题所在，并制定了切实有效的防范措施，为后续铁路隧道施工质量控制提供参照。
关键词：山岭重丘；铁路隧道；施工质量；控制技术
中图分类号：TU984.113 文献标识码：A
1 概述
通过多年来参建的京沈、成贵、蒙华、云贵等多条高铁或客专隧道的修建，切实了解了现场的每一道工序，系统分析了存在的问题。我国山岭隧道，多数采用新奥法设计，施工时，主要有爆破开挖工序、锚喷初支工序、防水板敷设工序、二衬混凝土施工工序等。这其中涉及的学科或技术相对较多，主要包 括工程地质、工程爆破、工程机械、支护技术、防水排水技术、钢筋混凝土工程等。再加上隧道施工，环境相对较差，主要体现在，地质频繁变化、水文相对复杂、爆破比较粗犷、灯光比较昏暗、粉尘相对较多、空间相对狭小等。为了克服困难，提高质量，相对要付出更多的努力。经过统计发现隧道主要质量缺陷有二衬厚度不足占45%、初支或二衬背后空洞占36%、二衬或施工缝漏水占12%、二衬混凝土表面开裂占5%、其他占2%。
2 爆破控制
2.1光面爆破的重要意义
隧道施工质量控制，可谓是环环相扣，爆破开挖后成型断面轮廓的好坏直接影响到后续工序的质量。光面爆破的实质是按照隧道断面的设计轮廓线合理布置周边眼而进行的一种控制爆破，实质上就是爆破光面层，而实施爆破之后，在隧道周边形成一个光滑平整的边壁，岩体破碎少，超欠挖控制质量好，使隧道断面既符合设计轮廓要求，又要使围岩不产生损伤，从而保持围岩的完整和自身承载能力。
根据现场统计，光面爆破与普通爆破相比，超挖数据由原来的20 ～ 30cm 降低到10 ～15cm，大大减少了岩石超挖量，出渣工作量，及砼喷射量，而且还为后续支护及二衬砌施工创造了舒适安全的条件，能有效地保证后续工序的质量。
2.2 光面爆破控制技术要点
2.2.1 光面爆破施工工艺流程
光爆设计→放样布眼→定位钻孔→清孔→装药→联起爆网络→起爆→通风→光爆效果检查。
2.2.2 光面爆破设计
采空区处理方法
(1) 光面爆破参数的选择与隧道所在的地质条件有关，且与爆破物品的品种和性能有关；同时还与采用的装药结构和起爆方法，隧道开挖断面的形状和尺寸有关。
(2) 为确保爆破对周边围岩的扰动小，且爆破有效，必须合理光爆参数、严格控制周边眼的装药量、采用间隔装药、连接，这是围岩光面爆破形成的重要条件。
（3）周边眼密集系数。周边光爆孔间距E 与抵抗线W 的比值m 称为周边眼密集系数，将它作为衡量光爆效果的重要指标, 即m=E/W，具体可根据项目实际结合上表来选取。
（4）周边眼最小抵抗线W。光面层厚度或周边眼到临近辅助眼的距离，是光面眼起爆时的最小抵抗线。实践证明，光面爆破炮眼间距与最小抵抗线之比为0.7较好，即W=1.429E，W=1.429×0.5=0.715m，根据项目实际掌子面围岩软硬情况结合，来选取W 值。
（5）周边眼装药集中度。根据公式：q=C×n 2×d 2/m
式中，q 为装药集中度（千克/ 米）；C 为单位耗药量，据工程类比选取C=0.4kg/m3；n 为孔距系
数；m 为炮孔密集系数；d 为炮孔直径（米）。
2.3 光面爆破的优缺点
2.3.1 优点
（1）隧道围岩不产生或很少产生炮震裂缝，保持了围岩完整性，从而增大了围岩自身的承载能力，这为采用锚喷支护创造了有利的条件。光面爆破技术和锚喷技术相结合，进一步增强了锚喷支护的作用，特别是在松软岩层中更能显示这一特点。
（2）在裂隙发育的地层中，避免裂隙扩大和产生新的裂缝，提高了围岩的稳定性，能基本清除落石伤人事故，为快速施工提供了有利条件。
（3）隧道成型规整，极大减少了掘进超挖数量和出碴工作量（平均超挖量小于15cm），节省了衬砌材料。
（4）由于隧道成型规整，凹凸很少，除增强隧道本身稳定性外，也有利于喷射混凝土施工，能更好地保证初支面的平整度，并减少喷射混凝土的时间。
2.3.2 缺点
（1）炮眼数较一般爆破法要多一些，钻眼的准确性要求较高，钻爆作业的单项工序时间要多一些，每茬炮大约增加20min。
（2）需要一些特殊器材，如（传爆线）等，成本每立方岩体将增加0.3 元。
3 初支质量控制
开挖轮廓的好坏一定程度影响到初支的质量，初支质量主要指标有强度、厚度、平整度，这跟喷射混凝土本身的质量有关，也与操作人员及设备密不可分，具体控制指标如下：
（1）采用湿喷方式。与以往的干喷相比，喷射混凝土经过强制搅拌后，质量更加可靠。
（2）控制好回弹量。回弹量大小与混凝土本身质量有关，粘聚性越好的，回弹量相对较小。也与入射角及喷嘴到喷射面的距离有关，需要操作工人认真体会。
（3）速凝剂的稳定性。喷射混凝土施工离不开速凝剂，湿喷往往采用液体速凝剂，为了确保计量准确，速凝剂的粘度要稳定，不能随批次、温度等变化而变化。
（4）湿喷机械。应选择喷射能力较大的湿喷机械，一般要求每小时喷射量不小于20m3，同时要求操作灵敏，不能选择反应滞后，难以操作的设备。雀榕叶
4 防水板施工质量控制
针对防水板与隧道初支表面密贴度差，容易导致二衬混凝土施工时，防水板背后脱空的质量通病，根据《高速铁路隧道工程施工技术规程》（Q/CR9604-2015）要求，初支表面平整度D/L ≤ 1/10，L 为初支表面相邻两凸面间的距离，且L 不大于1m；D 为相邻两凸面之间凹下去的深度。《高速铁路隧道工程施工技术规程》（Q/CR9604-2015）要求防水板搭接宽度不应小于150mm，单条焊缝有效焊接宽度不应小于15mm。《高速铁路隧道工程施工技术规程》（Q/CR9604-2015）要求防水板缓冲层铺设时，固定点间距拱部宜为0.5 ～ 0.8m（换算固定点需提供有效拉拔力为2.8 ～ 7.2N)，边墙宜为0.8 ～ 1.0m，梅花形布置。设计研发了新型防水板浦挂台车，并获得了实用新型专利，其工作原理：利用橡胶气囊将防水板压紧，使防水板紧贴初支表面，然后进行焊接，针对初支表面的凹凸不平，通过气囊的特殊性，保证横向3m 方向防水板达到90% 以上能紧贴初支表面，减少了人工扶持的工作强度。气囊外径500mm，中间贯穿一根直径80mm 的钢管，使气囊在紧压防水板的情况下，能在钢管上自由旋转。
气囊端部安装气绳快速接口和压力表，通过隧道内进风管道为气囊充气，压力表实时观察气囊压力值，进行补充气压。开动气泵，给气囊充气，气囊饱和度按照：单手施加5kg 的力，保证气囊能够凹陷3 ～ 5cm左右即可（即充气压力值达到10 ～12kPa），调试手动油缸，保证气囊紧贴初支表面；防水板台车运行前，应严格检查初支表面的外漏锚杆，外漏部分应不超过初支面10mm。当初支面局部
平整度不能满足规范要求时，可利用防水板浦挂台车上配置的风镐进行局部修整，确保满足浦挂条件。
5 二衬混凝土施工质量控制
5.1 分层逐仓浇筑混凝土工作性能控制要点隧道二衬模筑混凝土标号相对较低，一般设计为C30 的低标号混凝土，由于标号相对较低，胶凝材料用量相对较少，且骨料的相应指标也较低，而其浇筑的环境又相对恶劣。一是浇筑时，因操作空间狭小不便于有效振捣，相对而言，更容易形成质量通病。二是受结构特点及洞内灯光限制，混凝土浇筑时，不便于肉眼观察混凝土的浇筑情况，尤其是混凝土入模后的流动性，拱顶部位是否有效充填密实。三是尤其是大断面的公路与高铁隧道，单次浇筑方量大，多数达200m3 以上，浇筑时间长（一般超过10 个小时），后浇筑的混凝土对先浇筑的混凝土存在一定的扰动。针对以上实际情况，为了确保二衬混凝土的质量，对混凝土工作性能浇筑设备提出以下具体指标：
（ 1）坍落度。要求混凝土入模坍落度为180 ～200mm，且出机后坍落度1 小时不损失，2 小时损失不大于20mm，现场应根据运输时间及组织的紧凑性来计算确定出机坍落度。
新金瓶酶 （2）扩展度。要求混凝土入模时，扩展度为430 ～ 450mm。（3）分层浇筑的溜槽：溜槽坡度应在15°～25°之间，坡度太小不利于混凝土流动，坡度太大易出现混凝土局部离析。
（4）溜槽光洁度。溜槽宜选择表面光洁度较好的冷轧钢板制作。
（5）混凝土振捣。二衬模板台车应配置高频变频附着式振捣器，振捣器功率约为2.2 ～ 2.5kW，振动频率2850 次/min，振动力900kg。
（6）模板台车下料窗口。根据混凝土的坍落度与扩展度计算得出，每层窗口高度差不大于2m，同一层窗口水平距离不大于2.5m，每层混凝土浇筑高度0.5 ～1.0m。
5.2 二衬混凝土浇筑时设置压力传感器与位置传感器从隧道衬砌结构及浇筑方法来看，二衬拱顶部分往往容易成为薄弱点，主要集中在拱腰以上，表现为脱空与厚度不足。为了解决好问题，在混凝土二衬浇筑前，沿隧道拱部纵向，每2m 设置一个监测断面，每个断面在两侧拱腰及拱顶部位埋设压力与位置传感器，浇筑混凝土时，可有效监测混凝土浇筑的压力及位置，以判断混凝土是否充填密实。油路分配器
6 结语
通过系统思考，全面分析影响隧道施工质量的主要因素，并采取理论分析与现场试验相结合的方法
手段，制定切实有效的措施，目前已在一些在建的隧道项目使用，并取得了较为满意的结果。尤其在追求品质的大环境下，文中总结了很多好的做法，值得后续类似项目参照。
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