摘要：近年来，隧道工程机械化水平随着技术进步有了飞跃发展，但二次衬砌施工工装精细程度不足，各种质量问题层出不穷。本文在对国内隧道标准化施工水平较高的蒙华、昌赣、梅汕等铁路项目进行观摩调研基础上，结合丽香、玉楚等铁路、公路在建项目实践应用，对隧道二衬施工工装配套进行分析研究，提出标准化工装配套系列清单，加强隧道二衬质量主动控制、事前控制，为隧道二衬施工实现有序推进、有效受控局面提供宝贵借鉴。
关键词：隧道工程 二次衬砌 工装配套 机械化 质量控制
0 绪论
随着我国基础设施建设不断发展，工程建设标准化管理水平不断提升，作为标准化管理四个支撑手段之一的“机械化”推广应用，既是降低工程质量隐患中“人的因素”影响的有效途径，也是解决劳动力成本日益增长、专业程度不足无法满足工程建设大规模发展的战略方针。
通过在实践中工艺创新及“小改小革”的逐渐积累，隧道工程施工领域工装配套水平近年来取得了丰硕成果，如凿岩台车、悬臂掘进机、湿喷机械手、拱架安装机、仰拱移动栈桥、水沟电缆槽液压台车等越来越普遍的在隧道各作业线上推广使用。针对隧道二次衬砌作业线，目前还没有较为完备的一整套工装配套系列清单，衬砌成品质量参差不齐。为规范过程施工，降低竣工缺陷处理高额费用，减少运营安全隐患，对二衬工装配套技术进行研究意义重大。
1隧道二衬质量缺陷
自20世纪60年代初我国隧道开始逐渐推行新奥法原理进行设计施工，目前多采用初期支护和二次衬砌的复合式衬砌，理论上初期支护承受全部荷载，而二次衬砌属于安全储备；但实际设计中二次衬砌考虑了30%～50%不等的围岩压力，工程建设及运营安全与二次衬砌施工质量息息相关。
目前，隧道二次衬砌质量缺陷突出问题包括：衬砌混凝土表面裂纹、裂缝，衬砌混凝土表面蜂窝麻面、不密实, 衬砌混凝土厚度不足、背后脱空, 衬砌钢筋保护层不足、表面钢筋外露, 衬砌防排水安装质量差、衬砌表面渗水等，质量缺陷处理照片如下图所示。
根据某铁路已完某5座隧道统计，5座隧道长度/建筑安装工程费为6245m/46921万元，竣工验收阶段隧道二衬质量缺陷处理费用约607.5万元，占建筑安装工程费比例为1.29%。可以看出，缺陷处理费用直接降低了工程利润率，尽管存在各种主、客观因素导致隧道二衬出现质量缺陷，但施工机械设备作为施工方案及工法得以实施的重要物质基础，合理进行施工工装配套以保证工程施工质量显得尤为关键。
2 隧道二衬质量隐患分析
隧道二衬施工主要包括防水层施工、钢筋安装及混凝土施工，其典型质量隐患分析如下：
（1）防水层施工质量隐患：隧道结构防水层作业线工作内容主要包括土工布、防水板、排水管及止水带的安装铺设，质量隐患主要包括，一是防水板铺设不牢固导致拱顶防水板与初支间空洞；二是止水带搭接不规范、中埋式止水带不居中导致施工缝处漏水。
（2）钢筋安装质量隐患：隧道二衬钢筋安装包括仰拱和拱墙两部分，仰拱钢筋安装相对较易，拱墙钢筋安装受隧道净空断面影响，跨度与高度之比越大，钢筋受自重垂落现象越明显，易出现钢筋扭曲、保护层局部不规范导致漏筋。
（3）混凝土施工质量隐患：隧道衬砌混凝土分仰拱、拱墙两次浇筑，质量隐患主要包括，一是仰拱及矮边墙线性控制差、施工缝处混凝土凿毛不规范；二是拱墙衬砌混凝土振捣窗口使用不足导致混凝土表面呈“人字形”水纹，实质上是衬砌台车中部混凝土骨料多易出现蜂窝、空洞，衬砌台车两侧骨料不足易出现衬砌混凝土强度不足；三是混凝土浇筑不连续导致出现贯通冷缝；四是受作业队伍混凝土灌注水平局限，导致衬砌拱顶混凝土不饱满、衬砌厚度先天不足；五是衬砌台车脱模后养护措施随意，导致混凝土表面出现温度裂缝、甚至无法达到设计强度；六是隧道衬砌质量事后控制不及时，衬砌完成后即进入下一循环作业，往往等到竣工验收时才发现质量缺陷，此时作业队伍基本已经完工出场，面临需高额采购缺陷处理专业队伍的局面。
3 隧道二衬各作业线工装配套
根据以上分析，针对各作业线质量隐患情况，结合完工或在建工程隧道衬砌施工规范做法，系统的提出二衬各作业线工装配套如下：
（1）防水层作业线：一是射钉及热熔垫圈是使土工布及防水板均匀固定于初支面的基础，为确保射钉及热熔垫圈安装分布均匀，采用红外线激光定位精确辅助安装；二是采用超声波焊机固定焊接防水板与热熔垫圈，正式施工前应通过试焊掌握焊接温度、速度和焊接点数，避免焊穿、漏焊现象；
三是防水板接缝焊接采用自动爬行热合机施工，充气试验对防水板双焊缝质量进行检查验收；四是土工布、防水板铺设采用半自动铺挂台车施工，台车主要由桁梁、立柱及它们支撑的拱形架和从行板构成，其上还安装有卷扬机、滚筒和轨道轮，台车的使用对于铺挂大幅的防水板在保持施工质量的同时也起到了省工、省时、减轻劳动强度的效果；
（2）钢筋作业线：钢筋半成品均由钢构件集中加工场加工配送；一是采用角钢按设计间距开槽限位，钢筋安装时设置钢筋定位卡具以规范钢筋间距、保护层厚度控制；二是拱墙钢筋目前已有钢筋作业台车，该台车同时兼有土工布、防水板铺挂功能，非常值得推广应用。
（3）混凝土作业线：一是为实现拱墙混凝土浇筑对称、分层浇筑，采用在既有衬砌台车上加装滑槽系统，通过主料斗、主溜槽、“三通分流槽”、分流串筒和入窗溜槽结合的方式，通过各级插板阀门，使混凝土流向各工作窗口，实现二衬拱墙混凝土的逐窗进料；逐窗浇筑工艺还有进一步优化空间，如各级插板阀门设置为液压自动控制，各级窗口设置视频监控，进一步自动化以减少人员作业，提高施工效率和作业质量；二是通过对衬砌台车进行局部改造，使用带模注浆工艺；台车改造主要包括：在台车拱顶进行开孔（1#孔距已浇筑的二衬0.6～1m，4#孔距外侧二衬模板端头1.0～1.5m，2#、3#孔在1#、4#孔间均匀布置；其中1#、2#、3#孔为主注浆孔，4#孔为排气孔）→焊接固定法兰（外径120mm，内径40mm）→安装定位法兰（定位法兰外径120mm，法兰钢管内径37.5～38mm，外径40mm，高度50mm）→RPC管切管（管端头切割“十”字溢流槽，槽深5mm，槽宽3mm，管安装时，“十”字溢流槽应朝上紧贴防水板）→定位法兰中插入RPC注浆管，安装固定管，连接注浆机；带模注浆技术是以监控拱顶混凝土灌注质量为核心，通过“倒逼”机制提高作业班组混凝土灌注水平，其实质上也是管理手段的充分体现。
五是紧跟养护台架设置隧道衬砌检测台架，配置二衬混凝土拱顶脱空检测仪、混凝土回弹仪等检测设备，发现问题及时处理、绝不遗留，既是通过技术手段进行主动控制，更是通过管理手段做到“消缺与正式施工平行流水、不给竣工验收留隐患”，充分体现了对待质量缺陷的超前谋划思维。
（4）辅助控制措施：一是隧道设置“五线上墙”，即预先在初支上用红色喷漆标识矮边墙预留长短钢筋高度线、土工布高度线、防水板高度线和纵向盲管高度线，以直观的指导作业人员对以上结构物进行安装、铺设；二是仰拱处设置“两超前”，即仰拱初支、仰拱二衬、仰拱填充在隧道纵向形成50cm宽的台阶，便于对仰拱二衬、仰拱填充厚度的检查；
三是混凝土采用拌合站集中加工配送，拌合站设自动计量监测信息化系统，确保混凝土质量；四是钢筋采用钢构件集中加工场加工配送，加工场设数控钢筋弯曲中心、数控钢筋弯箍机、数控调直机、滚丝机等设备。
4 结束语
隧道二衬质量问题的出现尽管是多因构成，但工装配套的推进将大大降低问题出现的概率，工装配套应用是提升现场管理水平，用工程品质树立品牌的必由之路，通过以上研究分析和实践应用证明，主要结论如下：
（1）二衬工装配套投入能极大程度上降低质量问题的出现，相比于在竣工阶段缺陷修复费用投入、运营阶段出现质量安全事故的风险，前期二衬工装配套的投入性价比高。
（2）二衬工装配套不仅成为了施工过程中现场管理亮点，树立了企业诚信履约的良好形象，更是实现工程质量、安全、进度、成本等各项管理目标的重要措施和手段。
参考文献
[1]王震.铁路隧道二次衬砌脱空原因分析及防治措施[J].现代城市轨道交通,2019(07):105-109.
[2]冀江海.隧道工程中的防排水施工技术与质量控制策略[J].工程技术研究,2018(07):65-66.
论文作者:夏应龙
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第16期
论文发表时间:2019/10/17
标签：隧道论文; 混凝土论文; 作业论文; 钢筋论文; 工装论文; 质量论文; 台车论文; 《工程管理前沿》2019年第16期论文;