浅析公路隧道施工质量检测刘琼

浅析公路隧道施工质量检测刘琼

刘琼

广东华路交通科技有限公司

摘要：近年来，隧道的应用越来越广泛，采用隧道方案能够较大地提高路线线形标准，缩短行车里程，避免大面积开挖扰动山体，减少对植被的破坏。对公路隧道施工质量检测与控制研究，对隧道的建设及发展有着积极的推动作用。

关键词：公路隧道；施工质量；质量检测

引言：

质量是公路隧道建设的关键，涉及到公路的使用功能和社会功能，直接影响其使用期限，甚至可能危及人民的生命财产。在公路隧道建设技术不断发展的同时，施工质量的监控管理也越来越受到人们的重视，开展公路隧道施工质量控制和检验方面的研究，是我国公路隧道近期建设发展重点攻关的关键技术之一。

一、隧道施工质量检测项目

隧道施工质量检测内容主要包括：超前支护及预加固、开挖、初期支护、防排水和衬砌混凝土质量检测。具体实际检测子项目需要结合隧道的具体情况并根据规范最终确定。常见的检测项目及测线布置见表1。

二、我国公路隧道常见质量问题

我国公路隧道工程建设的起步较晚，施工建设技术多借鉴于铁路隧道的理论和经验，设计、施工、监理和检测工艺等方面还不成熟、不完善。在国内公路隧道领域，以往修建的和正在修建的大部分隧道，在不同程度上都存在一定质量问题，部分甚至出现严重安全问题，无法正常使用。根据国内外公路隧道的相关资料，公路隧道常见的质量问题可归纳如下：

1、衬砌漏水

隧道衬砌漏水是隧道围岩含水和衬砌存在缺陷的综合反映，是当今公路隧道最为普遍的质量问题。目前国内绝大部分的公路隧道都存在不同程度的衬砌漏水问题。

在隧道穿越含水层时，底层中一些固有的地下水通道被隧道拦截，隧道本身所拥有的空间，自然就成了此处地下水汇集的良好场所，当隧道质量存在缺陷时，就必然会出现漏病害。衬砌漏水多发生在隧道施工中的“三缝”施工缝、沉降缝和伸缩缝、衬砌质量不良和发生裂损的薄弱部分。邻近超挖回填不密实的空洞也容易发生渗漏水。按照出水量的大小和形态，隧道衬砌漏水也可细分为渗水、滴水、淌水和冒水几种情况。

2、衬砌裂纹

衬砌裂纹是指衬砌中出现某些不连续现象。引起衬砌裂纹的原因从外因上讲主要是因为外力和环境作用，例如岩层松弛、滑坡、气候变化盐害和酸害等从内因上讲主要是因材料性质、设计和施工的不足，如材料固有性质变化、设计缺陷、施工缝处理不良等。

公路隧道环向工作缝裂纹一般对衬砌结构正常承载影响不大，拱部和边墙的纵向和斜向裂纹会破坏结构的整体性，危害性较大。

3、衬砌腐蚀

隧道内金属构件的锈蚀、砖石砌体风化、混凝土衬砌被侵蚀破坏等，都属于衬砌腐蚀。衬砌腐蚀可归纳为物理侵蚀和化学侵蚀两大类。物理侵蚀主要有冻融交替冻涨性侵蚀和干湿盐类结晶性涨裂侵蚀两种。化学侵蚀主要有溶出性侵蚀软水侵蚀、分解性侵蚀、盐类侵蚀和其他有机物质腐蚀等。

4、衬砌压溃及剥落

衬砌开裂是指在由未曾预料到的外力引发的衬砌受挤闭口型开裂部位，当外力继续加大时，衬砌将逐渐失去承载力，出现压溃现象，继续发展将引起衬砌剥落，甚至崩塌。

衬砌开裂在公路隧道病害中比较多见。自然外力如滑坡、地震等和材质极度恶化、设计缺陷、施工不良等都是引起衬砌压溃及剥落的主要原因。

5、衬砌变形及位移

衬砌变形是指衬砌在内外因素的作用下发生形状和尺寸的改变。衬砌位移是指衬砌的整体或者其中一部分出现倾斜、转动、平移、下沉或者上台等变化。

隧道的衬砌从建设完成到完全自然破坏必然经历变形、裂损、位移和垮塌四个阶段。隧道衬砌变形是隧道破坏的第一步，而隧道位移出现在垮塌之前，和裂损几乎出现在同时。在隧道衬砌出现变形，甚至部分出现裂损和位移时，就应该对病害采取措施，避免垮塌的出现。

6、洞门裂损及洞口病害

洞门在公路隧道建筑的作用主要有承受山体纵向推力，支挡洞口边、仰坡，拦截仰坡面少量剥落、掉块，并将坡面汇水引离隧道，以稳定洞口，保证洞口线路安全。洞口多修筑于风化破碎的围岩，具备较差地址条件，承受较大温差变化和各类不利自然条件，容易发生病害。

公路隧道设计对推土力计算不准、施工不良、附属排水设备措施不当等容易引起洞门裂损及洞口病害。洞门常见的病害有端墙前倾、开裂并与衬砌环节脱节、错台和洞口断衬砌拱墙发生横向相对位移等。洞口附件容易发生边、仰坡崩塌、下滑，洪水等水流冲刷病害。

7、隧道冻坏

隧道冻害是指位于寒冷和严寒地区隧道内，因水流和围岩积水冻结，在隧道各部位及附属设施上发生的、影响到运营安全和建筑物正常使用的各种病害。隧道冻害防治是当今公路隧道技术攻关重点问题，在具体修筑过程中，应认真调查地址环境情况，通过设计改良、严密施工予以处理。

8、隧道运营通风不畅及照明不良

公路隧道和铁路隧道一样均需通风，通过通风技术对隧道正常运营的污染物含量水平和火灾情况下的烟雾含量、气体温度进行控制。在整个隧道的建设中，通风方案的优劣及通风运营效果的好坏，将直接关系到隧道的工程造价、运营环境、救灾功能及运营效益。目前国内对公路隧道通风系统的研究还比较滞后，有关火灾通风方面的技术仍需加强。此外，在国内相当数量的中长公路隧道中，由于经济的原因，通风系统一般也没用开启。

三、施工质量检测方法的确定

自我国开展公路隧道施工质量检测评价工作以来，如何对工程材料或者工程施工情况进行检测一直处于探索中，各有特点的许多检测方法在工程中不断得以应用，而在实践中，由于检测方法自身存在的局限性或者缺陷性等，部分检测方法逐渐被淘汰，更多符合工程实际需要的新型检测方法随之涌现。

由于本文的研究目的在于梳理出一套实用性较强、简单有效的检测方法，因此，本文在叙述的过程中，直接给出分析比较结果，给出具体工程项目通过分析比较而最终选定的检测方法。在此仅以锚杆检测为例，对检测方法的比对选用做简要说明。

我国传统的锚杆施工质量检测主要是指锚固质量及受力状态的检测，主要是在竣工阶段利用液压千斤顶进行破坏性拉拔试验，而这种检测手段会对经锚杆加固的岩体产生较强的扰动，降低了锚杆对围岩的加固作用，对软岩或较破碎岩层带来不利影响，另外，拉拔试验费工费时，费用较高。

在用声波反射法检测时，可将锚杆和凝固后的锚固剂近似为一个组合杆体，而锚杆与凝固后的锚固剂的强度都明显大于隧道围岩，故可把其组合体近似看作是嵌入围岩的一维杆状体。检测时，由锚杆端部发射的声频应力波经杆体向里传播，当遇到存在波阻抗差异的界面如空洞、锚杆与砂浆等界面，将发生反射、透射或散射。

在实际工程中反射波可在其传至锚杆顶时，通过固定在锚杆顶部的传感器加速度型或速度型测得。由于反射波携带锚固系统内的信息，将其进行放大、滤波和数据处理，从而识别来自不同部位的反射信息。根据这些反射信息，结合其他工程资料，可判断锚固系统不同部位的质量及锚杆长度。

在杆中截面面积或材料性质发生变化时，入射波将在该截面上发生反射和透射。其反射波和透射波幅值的大小与截面面积和波阻抗相对变化的程度有关。当锚杆、砂浆和围岩浇灌均匀、密实时，由于三者之间的波阻抗差异不大，因此有大部分能量透射出去，只有小部分能量反射回来。当砂浆浇灌不均匀、不密实时，则在砂浆中出现空隙，在空隙处呈现出较强的波阻抗差异，反射波能量大大增强。通过分析反射波与入射波之间的能量关系，可以判断出锚杆、锚固系统的密实程度。同时，当应力波遇到锚固缺陷时，原有的振动将发生变化，表现为在缺陷处产生了相位突变，因此可以通过分析反射波的相位变化位置判断出锚固缺陷的位置。

结束语

虽然我国公路隧道工程建设起步较晚，但通过进一步总结、研究，提出一系列适应公路隧道要求的有效的质量检测方法和工程质量检验评价指标，形成一套系统的公路隧道质量控制体系。相信我国公路隧道建设技术水平会有很大程度的提高。

参考文献：

[1]程崇国.公路隧道施工质量问题与控制探讨[J].公路交通技术，2008.

[2]尤哲敏.公路隧道质量检测与控制研究[J].安全与环境工程，2009（4）.

[3]张德喜.公路隧道施工质量控制要点.北方交通，2008（5）

[4]姜洪涛.高速公路隧道施工检测与信息反馈.西南交通大学硕士论文，2005