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如何搞好隧道初期支护质量监理
——重庆慈母山隧道工程监理工作经验之谈
杨永才 陈叶兵 重庆公诚建设监理有限公司
摘要：针对慈母山隧道的工程特点，监理部选定质量控制点，运用科学的方法对施工进行全过程控制。
关键词：初期支护；科学组织；预控。
慈母山隧道及连接道(峡江路) 市政工程是重庆市城市快速干道系统中的关键节段工程。该工程位于重庆市南岸区纳溪沟附近，双向六车道，采用单洞三车道分离式设计。该工程的B合同段和C合同的建设监理由我公司承担。要搞好监理工作，首先就要准确地掌握该工程的特点。该隧道工程有以下特点：
1、单洞三车道设计，隧洞跨度大、矢跨比小。
2、地质条件复杂，围岩以砂岩、粉砂岩、泥岩以及炭质页岩为主，局部夹有煤线或煤层，围岩构造复杂多变、破碎，裂隙发育，岩层倾角平缓，岩层稳定性差，地下水较丰富，局部出现较大涌水。
3、隧道长度达到2400米以上，属于长隧道，隧道线形由曲线和直线组成，较为复杂。
4、南岸区政府投资兴建工程，对投资控制目标要求高，工程变更控制难度大。
根据本工程特点，公司委派优秀总监理工程师出任本工程总监，组建了强有力的项目监理机构。所有监理人员，包括总监在内，全部进驻现场，并不再担任其他工程的监理工作。总监挂帅，各专业监理工程师恪尽职守。隧道专业监理工程师具有丰富的隧道掘进施工经验，在工程施工过程中，勤检查，严格监理，受到了业主好评。测量专业监理工程师具有多年隧道工程测量经验，对隧道施工测量及联系测量、贯通测量进行系统管理，为工程施工准确定位、隧道贯通提供有效保障。计量监理工程师会同施工单位相关人员定期核对工程量，建立计量、变更台帐，严格审核工程变更，工程计量准确，为工程投资控制目标的实现提供有效保障。
本工程采用新奥法施工，它是以喷射混凝土和锚杆、钢拱架、钢筋格栅作为主要支护手段，把支护和衬砌与围岩看作相互作用的一个整体，即发挥围岩的自承能力，又使支护起到加固围岩的作用。这就决定了初期支护在隧道施工中的重要地位及作用，对隧道初期支护质量的控制直接关系到隧道衬砌质量、工程进度及投资。以下是我们在监理工作的体会。
一，掌握隧道初期支护结构功能及作用机理
慈母山2#隧道初期支护以锚杆（超前锚杆、药卷锚杆、中空锚杆）、钢筋网、湿喷砼、工字钢拱架（格栅拱架），并采用超前小导管注浆、管棚注浆等辅助措施，以确保隧道围岩稳固安全，并充分发挥洞身围岩的自承能力。初期支护结构的基本作用在于：
（1）防止围岩质量进一步恶化。隧道开挖后围护受到破坏，岩体直接暴露于空气中，岩石节理扩张、填充物散失、地下水流失、应力集中等，致使围岩受到极大破坏，其整体质量下降。支护结构一方面能阻止岩体继续恶化，又能减少围岩的暴露时间。
（2）承受可能出现的各种荷载。在开挖隧道前围岩处于初始状态下，开挖后围护稳定状态受到破坏，围岩受力平衡状态被打破，支护结构应能使岩体重新回到新的平衡状态，承受各种可能的荷载。在深埋隧道中，支护结构能承受围岩卸载拱范围内的松弛荷载的作用；在浅埋软弱地层中，支护结构应能承受上方土柱的垂直压力。另外支护结构还应承受各种开挖情况下可能的荷载情况，应能承受一定的水压力，并能保持较小的变形。
（3）使隧道支护体系有足够的安全度。在隧道设计中，支护结构（初期支护）通常被看作是临时结构，不考虑其在长期工作下的作用或进行刚度折减；而在隧道施工中，初期支护的施作环境很差，施作时间要求较短，施作质量很难得到保证。但作为隧道支护结构其必须能保证在施工期间稳定且具有足够的承载力，不发生较大变形，在短期内不衬砌不会产生事故的能力。
（4）保护内部结构和为其创造良好的施作环境。内部结构包括防水层和永久衬砌，其施作质量的好坏也往往受初期支护施作质量好坏的影响。如初期支护施作后凹凸不平，变形较大，渗漏严重等会对铺设防水材料产生不良影响。
二，选好隧道初期支护质量控制点
1、 制选对策表
在总监理带领下，根据现场监理工程师反馈的信息分析原因，然后针对这些原因， 采取相应对策，制定初期支护质量控制对策表。
影响因素 对策措施
施工人员 技术人员 交底不清 详细具体的进行书面或口头交底
专检人员 误检 加强岗位责任制

操作人员 锚杆制安差 加强控制爆破、锚杆方向合理、深度达标、药卷装好、锚杆焊好。
喷混凝土不及 时 及时喷射混凝土、分层喷，加强相互研讨、学习
挂网基础不牢 钢筋网要紧贴围岩、与锚杆焊牢。
材料 水泥 品种改变、复检不及时 使用性能稳定的硅酸盐水泥、及时复检。
钢材 品种改变、复检不及时 使用性能稳定的钢材、及时复检。
速凝剂 品种改变、复检不及时 使用性能稳定的速凝剂、及时复检。
砂 偏细、复检不及时 用中砂、机制砂较好、含水量控制在5%~7%，及时复检。
碎石 级配不好、复检不及时 碎石最大粒径20mm、10mm以上占30%~60%、及时复检。
机械设备 搅拌机 经常出故障、修理不及时 加强日常维护和修理。
喷浆机 经常出故障、无备用设备 加强维护、修理，装备备用喷浆机。
磅称 不准确、甚至不使用 加强计量检定管理、严格量化作业。
台架、风钻 经常出故障、修理 加强修理、维护。
施工方法 测量放样 未每循环放样、放样不及时准确。 加强测量管理，严格每循环放样，加强测量基准点监控、维护，定期校核测量基准点。
开挖 支护不及时 坚持随挖随支的原则，不冒进。
打锚杆 方向不对、深度不够。 安全和质量兼顾、加强施工人员安全质量教育、提高意识。
挂钢筋网 未紧帖围岩 与锚杆焊接牢固，及时喷浆封闭围岩
超前支护 方向和深度 控制外张角及一定的深度，为下一茬炮开挖稳定围岩。
钢拱架及格栅拱架 间距不准确、未紧贴围岩 加强施工人员安全质量教育、提高安全质量意识，控制连接钢筋下料长度，从而控制拱架间距在规范允许范围内，尽可能多地与围岩接触、保持在竖直平面内
三． 几个关键点的质量控制
1． 钻孔与爆破质量控制
钻爆质量控制主要是隧道净空断面成形质量控制，也就是超欠挖值要控制在设计及施工规范的限值内。它不仅影响隧道施工速度和成本，而且会直接影响到初期支护的施工速度和质量。虽然由于爆破引起的超欠挖不可避免，但是可以控制。
首先，要改变“宁超勿欠”的传统观念，树立“少超少欠”的观点。
第二，是要提高钻孔技术水平，主要是周边炮孔的外插角开口位置和钻孔的深度。
第三，要解决好爆破技术，采用光面爆破技术，选用合理爆破器材(雷管和炸药)，装药方法及装药量。
第四，要严格控制开挖进尺，施工单位往往盲目抢进度，进尺过大，造成钻孔过深，偏离设计线过多形成超挖，同时由于岩石破碎容易掉块，形成超挖，从而影响初期支护质量。
第五，要严格施工现场组织和管理，这一点施工单位往往是不重视不落实只凭作业班组经验钻爆，常出现超久挖时好时坏的现象。
第六，要严格控制断面测量放样的精度，主要是开挖轮廓线(至周边孔线)的放样精度要控制好。
第七，要注意根据地质条件的变化及时调整或修正钻孔爆破参数。
2．锚杆的质量控制
锚杆是隧道施工过程中维护围岩稳定，保证施工安全的重要支护手段之一，施工完成后它可以作为永久支护结构的一部分发挥作用。因此在施工中保证锚杆的施工质量是极为重要的。在层状围岩中锚杆支护的作用是十分显著的，对于岩层可能产生顺层滑动的情况，由于锚秆支护提供的抗剪力、抗拉力，致使各岩层之间摩擦力有所增加，从而促使将要滑动的岩块得以稳定。我们在慈母山隧道施工中， 遇到的这种层状结构的岩层特别多。施工锚杆时，锚杆的角度问题尤显重要。开始，只注意锚杆体与开挖后的岩面垂直，而忽视了与岩体层面的角度，如此一来锚杆起的作用不是很好。现场监理工程师经过观察、研究，召集施工单位技术人员召开相关专题会议，要求将锚杆的角度进行调整，兼顾锚杆角度与开挖轮廓线及岩层面之间的关系，适度考虑锚杆角度与岩层面垂直。尽管这样施工会有更多的困难，但却充分发挥了锚杆在初期支护中的作用，确保了锚杆的施工质量。
严格锚杆施工质量检验、试验制度是确保锚杆施工质量的重要手段，严格监理见证取样试验制度，对锚杆拉拔试验严格按规范要求抽检。锚杆加工质量的检验包括锚杆材料质量检验，如抗拉强度和延展性与弹性等指标的检测；锚杆规格如直径的检验。严格检查锚杆钢筋下料长度，严格把好中空锚杆材料进场质量关，规格尺寸必须符合设计及规范要求；以及各类锚杆车丝、热煅、焊接加工质量的检验。锚杆安装的检验有间距、排距、锚杆方向、锚杆长度、钻孔深度、直径、孔形的检测等；锚杆灌浆必须饱满，确保锚杆施工质量。
3． 喷射砼的质量控制
只有深刻认识喷砼的支护作用才能重视喷砼的质量控制。一个理想的支护结构，首先必须能与围岩大面积牢固接触，保证支护体与岩体作为一个统一的整体工作。喷砼的作用：①是唯一结构与围岩大面积牢固接触的一种支护形式。②它既能传递径向应力，也能传递切向应力，它可以把作用在其上的外力分散到围岩上，在隧道壁面附近形成一个承载环，以保持因裂隙和节理形成的围岩块体平衡，防止局部掉块；对围岩形成的内压控制了围岩的应力释放，同时又能将土压传递到钢支撑和锚杆上。③它能填平凹凸不平的围岩壁面，覆盖弱层，防止应力集中，加强软弱面。④开挖后立即喷砼，被覆壁面具有防止风化、止水和微颗粒士流出等效果。
喷射砼在隧道初期支护中发挥着重要作用，是隧道施工中的关键工序。监理部对此作了专门部署。
第一，督促施工作业人员对喷射前围岩面的处理。督促检查的要点是：①、把可能掉落的浮石等仔细地清除。②、有涌水时要进行排水处理，否则喷砼会随水流失，即使勉强喷上了附着在围岩壁面上的力会降低很多，硬化后背后因积水成压而造成喷砼开裂和剥落。③、对凹凸不平的岩面认真处理。否则喷砼后对铺设防水板造成很大的影响，所以监理必须监督施工单位对岩面削尖填坑保证岩面平顺，为防水板的铺设创造良好的条件。④、对超挖空间的认真处理。特别是对设钢支撑或格栅拱、钢筋网背后的超挖空间，指导施工作业班组采用正确的方式处理，防止作业班组用片石简单填充，同时防止喷砼后留下空洞。保证喷砼与岩面真正牢固接触，保证初期支护内实外平顺。
第二，严格监理旁站制度。旁站的主要重点：①、审核进场材料必须符合设计及相关规范要求。②、督促检查施工作业人员后仓计量控制、配合比的控制。③、现场跟班监督。监督施工单位严格按照技术标准、规范、规程和设计文件及经审批的施工组织设计（方案）进行施工，特别是检查工程建设强制性标准执行情况。④、现场监督施工方进行检验并按10%~15%的比例委托具有资质的第三方进行复验。
第三，严格喷射砼质量检查。检查重点为：①、净空检查。喷砼不应侵入模注砼空间，当发现严重侵入时应凿除。②、外观检查。当喷砼表面出现干斑、裂纹（表面收缩裂纹不在此限）、脱落、渗水、漏筋等情况，应凿除修补或进行整治。③、厚度检查。每20m测一个断面，每断面取拱顶、拱脚、边墙至
少5处，厚度不合设计要求应采取补喷措施。④、强度检查。拱部和边墙每30 延米各取喷模试件二组进行抗压强度试验。如强度不合要求，应查明原因，采取补救措施。
4． 钢支撑和格栅拱架的质量控制
钢支撑和格栅在支护中的力学作用是完全不同的。格栅只有与喷砼并用，才能发挥其支护作用，而且不能立即发挥承载作用。钢支撑可以立即独立地发挥承载作用。因此，第一点就是在施工过程中需要用钢支撑时，决不能用格栅代替。监理对策为隧道监理工程师对每一循环拱架安装均严格检查，督促施工单位按设计要求的支撑方式实施。
第二是检验制作质量，钢支撑是在室外分片制作，制作时要求在平地上按设计尺寸放样制作加工，监理对策为由专业测量监理工程师对钢支撑规格尺寸在室外进行测量检查，合格后方可用于施工。
第三是架设质量。现场需要重点控制的是：①要保证钢支撑或格栅与围岩紧密接触，必须用楔块将钢支撑或格栅与围岩间楔紧，现场多将系统锚杆露头与构件焊死。②要保证钢支撑或格栅立面严格竖直，平面准确居中，避免偏离中心造成严重的超欠挖现象。③是先检测开挖断面的净空尺寸，对局部欠挖必须处理合格后才能架立。④是纵向必须按设计要求设联系钢筋，构件底脚要稳固。⑤是要特别注意坑道超挖较大时，妥善处理好超挖空间。⑥是严格控制钢支撑及格栅拱架安装间距。对钢支撑或格栅拱架设质量控制的监理对策是：①检查拱架结点锁脚锚杆设置。②要求施工单位对每一榀拱架按结点进行安装放样，测量监理工程师不定期抽查。③对联系钢筋的设置及钢拱架间距的控制及监理对策为：严格按设计要求的间距设置连接钢筋，严格控制连接钢筋长度并按设计加工成型，这样一来，钢拱架的间距只能根据连接钢筋的长度进行架设。在这同时加大现场管理力度，对不符合设计及规范要求的一律进行返工处理，从而有效地控制了钢拱架每榀间距超标的问题。
三． 推行会商制度
我们结合隧道施工动态化、信息化的特点实行会商制度。
慈母山2#隧道地质情况复杂、变化大，洞身穿越浅埋、断层破碎带、松散地层等地段，围岩类别低，监理部会同相关各方建立了围岩级别判定及支护参数会商制度。建立了在隧道掘进施工中快速解决施工中遇到的难题的有效方法，隧道掘进施工中遇围岩变化定期组织相关单位召开专题会议，通过掌子面现场踏勘、摄像、照像、超前地质预报等方式收集相关信息，充分发挥各参建单位在工程建设中的主体责任，经各方会议分析讨论，及时确定合理围岩支护方案，及时调整支护参数。采用管棚及超前小导管注浆，钢支撑及格栅拱架，锚喷混凝土相结合的初期支护手段，使开挖顺利进行，有效地度过了隧道浅埋、平层开裂、软弱岩层等不良地质段，同时合理的支护参数也是初期支护质量的有效保障。
监理部通过科学的组织管理，使监理部监理人员充分了解了对隧道工程施工进行科学监理的方法，并在工程监理中经常进行监理理论及实践探讨。将有效的技术措施和管理措施相结合，有效地提高了隧道初期支护的施工质量。监理部也从本工程监理工作中积累了丰富的隧道工程科学管理方法及质量控制手段。