山區(qū)鐵路建設(shè)隧道工程質(zhì)量管理

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1引言

當(dāng)前我國鐵路建設(shè)規(guī)模大，隧道占比越來越大，特別是西南山區(qū)，如2014年成都鐵路局工程質(zhì)量安全監(jiān)督站責(zé)任轄區(qū)的在建大中型鐵路建設(shè)項目達44個，建設(shè)線路近5000km，年投資近950億，其中隧道2011km/1057座。鐵路建設(shè)速度快，規(guī)模大，標(biāo)準(zhǔn)高，要求嚴(yán)，鐵路建設(shè)各方做出了大量努力，但仍沒能避免隧道的缺陷。隧道缺陷對行車安全、按時投產(chǎn)以及社會均可能造成重要影響，一是隧道缺陷引起的安全事故較多，如已投運數(shù)年的達成雙線茍家溝隧道，在建成后近10年，拱部長約10m襯砌的掉落，堆積達數(shù)方于道心，險些造成更加嚴(yán)重的行車事故；二是隧道缺陷導(dǎo)致不能及時投產(chǎn)，在交驗、首檢中對質(zhì)量缺陷的處理，推遲了總體開通計劃。如2014年，成綿樂客專、貴廣鐵路因缺陷處理不能按期投運；2015年成渝客專、渝黔、滬昆客專貴州東段因缺陷處理影響了開通時間。隧道地質(zhì)復(fù)雜，巖溶、瓦斯、高地應(yīng)力、斷層、突水突泥、泥石流等高風(fēng)險工點多，因此隧道是鐵路工程建設(shè)中的重要關(guān)鍵環(huán)節(jié)，由于西南山區(qū)鐵路隧線比高，因此西南山區(qū)鐵路建設(shè)中隧道質(zhì)量管理工作顯得尤為重要。

2鐵路隧道質(zhì)量問題分類及形成原因分析

2.1鐵路隧道質(zhì)量問題的分類

建設(shè)方在開展日常檢查工作中，發(fā)現(xiàn)隧道質(zhì)量問題幾乎存在于隧道施工的各環(huán)節(jié)及各部位。具體來分，在隧道初期支護方面，存在初支脫空；噴層表面不平順與開裂、噴砼孔隙多；噴砼厚度不足、噴砼強度不夠；錨桿錨固無效或低效、錨桿長度嚴(yán)重不足、錨桿數(shù)量不足、錨桿方向與位置不對；鋼（剛）架間距過大、連接不牢固；鋼筋網(wǎng)外露、鋼筋網(wǎng)層數(shù)不夠、鋼筋網(wǎng)格間距過大等問題。在隧道襯砌方面，存在襯砌脫空、襯砌厚度不足、襯砌混凝土強度不足、襯砌裂縫、襯砌露筋、襯砌滲漏水、襯砌施工縫缺陷等問題。在隧道底部結(jié)構(gòu)方面，存在仰拱曲率與地質(zhì)環(huán)境不匹配、底部結(jié)構(gòu)層數(shù)與拱、墻部不一致、仰拱形狀與設(shè)計不符、仰拱厚度不足、仰拱強度不足、隧底下伏破碎或軟弱層、仰拱鋼筋或鋼拱架缺失、地下水處置不當(dāng)?shù)葐栴}。以上質(zhì)量問題，對實體工程的影響程度不一。從對結(jié)構(gòu)的影響來看，一些僅僅為表面或外觀的處理不當(dāng)形成觀感不良，于結(jié)構(gòu)無重要影響（稱為瑕疵）；一些因其不滿足工藝要求或改變了受力結(jié)構(gòu)分析等，又暫未發(fā)現(xiàn)其對安全形成威脅或?qū)κ褂霉δ苡杏绊懀ǚQ為缺陷）；一些直接影響其使用功能或威脅安全且顯而易見需要盡快整治的缺陷（稱為病害），如漏水、滲水，空洞、表面缺陷等。隧道工程質(zhì)量管理就是要減少瑕疵、避免缺陷、消除病害。

2.2鐵路隧道質(zhì)量問題形成的原因分析

鐵路隧道質(zhì)量問題形成的原因可從現(xiàn)場過程控制和建設(shè)項目管理兩方面進行分析。

2.2.1現(xiàn)場過程控制方面隧道質(zhì)量問題涵蓋多方面，形成的直接原因，從其結(jié)果來看可認(rèn)為是施工單位甚至是作業(yè)層面導(dǎo)致。鐵路隧道復(fù)合襯砌脫空和支護厚度不足占隧道缺陷、病害的比例極高，嚴(yán)重的脫空可能導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)在施工階段或運營階段發(fā)生壓潰、侵限、放射狀開裂和坍塌，而且初支脫空的危害性比襯砌脫空更大，本文主要以復(fù)合襯砌脫空的成因分析為例，探究隧道質(zhì)量問題的致因。

2.2.1.1材料不滿足要求或以替換方式縮減工程量。如由于漿材選型不當(dāng)而使之結(jié)實率低下，在回填灌注的漿液固化后形成范圍比此前小的脫空；如為減少超挖或坍塌處噴混凝土的數(shù)量，不采用邊噴邊填或架空式回填，而是采用干碼或堆填片石，從而形成初支結(jié)構(gòu)性脫空。

2.2.1.2工藝控制能力弱，工藝參數(shù)不調(diào)整或缺乏動態(tài)調(diào)整。如洞身開挖時控爆參數(shù)未及時調(diào)整，洞身成型不好，超挖大且不均勻，致使噴混凝土因厚度大而收縮明顯；如遭遇極破碎或土砂質(zhì)等黏結(jié)力差的圍巖（即使輔助了超強支護或地層改良)時，仍僵硬地使用20cm×20cm或25cm×25cm的鋼筋網(wǎng)，使噴射混凝土在初凝的過程中少或無骨架可依托，從而發(fā)生脫落引起大量回彈或空鼓，造成脫空。

2.2.1.3工序質(zhì)量不達標(biāo)，工序銜接不好。如在分部開挖初支時對大拱腳清理不徹底，從而在初支與圍巖間形成“夾心”松散物，當(dāng)下部接長鋼架時“夾心”脫落，造成被脫空；如拱部嚴(yán)重超挖，由于擔(dān)心襯砌臺車“不堪重負(fù)”，故澆筑時不敢灌筑密實，從而形成弦切板型脫空。

2.2.1.4使用的設(shè)備不滿足現(xiàn)場需要。如因襯砌臺車設(shè)計或制作的剛度、強度不足，并在澆筑混凝土?xí)r不振搗且混凝土流動性又不足，所以形成月牙型脫空；如輸送泵選型不當(dāng)或故障而動力不足，使拱部的混凝土注入量不足，從而形成不定型脫空。

2.2.1.5實施無實際意義工藝監(jiān)管措施。如監(jiān)管要求鋼筋網(wǎng)搭接成為縱向進尺余量大的導(dǎo)致原因，據(jù)實踐經(jīng)驗，作者認(rèn)為鋼筋網(wǎng)無必要搭接。噴射回填較大超挖，或當(dāng)巖土脫落，或中小規(guī)模坍塌時，過度密集的鋼筋網(wǎng)“卷籠”，阻止了噴混凝土的到位。2.2.1.6作業(yè)環(huán)境差。如施工通風(fēng)效果極差的情況下，造成作業(yè)面視線差，空氣惡濁，使作業(yè)人員看不清受噴面，為圖快而無意或有意噴成脫空。

2.2.2建設(shè)項目管理方面隧道工程建設(shè)的多界面性，要求參建各方都能正常運作并良好配合，才能使行為和結(jié)果導(dǎo)向為制造出滿足質(zhì)量要求的產(chǎn)品，避免隧道質(zhì)量問題的發(fā)生。據(jù)鐵路建設(shè)項目當(dāng)前管理模式，隧道質(zhì)量問題的致因，從建設(shè)項目管理角度包括以下幾個方面：

2.2.2.1建設(shè)管理層面建設(shè)管理機構(gòu)是老大觀念依然存在，契約意識差，建設(shè)管理方儼然以雇主的身份與施工及監(jiān)理方進行工作對接，受法律保護的雙方平等的合同關(guān)系在大家心目中均無更深刻意義，時而會淡忘甚至遺忘合同的存在。建設(shè)管理機構(gòu)專業(yè)化能力不足，必然導(dǎo)致對施工過程的指導(dǎo)能力弱化，對于過程中的質(zhì)量控制不足。

2.2.2.2設(shè)計管理層面受大規(guī)模鐵路建設(shè)影響，鐵路設(shè)計任務(wù)多，具體工作下達的設(shè)計周期短，設(shè)計單位尚未形成與之相適應(yīng)的資源配置，設(shè)計供圖跟不上，提供出來的設(shè)計與現(xiàn)場實際不符情況多，設(shè)計圖對質(zhì)量控制的指導(dǎo)性未得以充分的體現(xiàn)。受現(xiàn)場勘查采集數(shù)據(jù)量不足的影響，同時被變更指標(biāo)考核不愿或不敢及時調(diào)整，又怕承擔(dān)安全責(zé)任或其他不確定的設(shè)計責(zé)任，被迫采取保守設(shè)計的理念；一些陳舊的工藝方法未能隨時代的發(fā)展及時摒棄，或?qū)σ恍┬鹿に噹淼钠渌|(zhì)量控制方面的問題無視。

2.2.2.3施工管理層面一些施工企業(yè)的經(jīng)營理念中，沒有將質(zhì)量控制水平和質(zhì)量結(jié)果應(yīng)用為自身企業(yè)的立足之本和企業(yè)的主打形象。鐵路建設(shè)市場沒能形成以質(zhì)量優(yōu)勢勝出的格局。施工單位因在建工程項目多、工期緊，材料、設(shè)備集中需求量大，供求矛盾突出，材料成本上漲，致使施工單位項目工程利潤下降，相應(yīng)的必要投入降低，易產(chǎn)生盲目壓縮成本、犧牲質(zhì)量的情況。架子隊管理模式作為施工單位內(nèi)部資源配置特別是人力資源不足境況下的一種有效解決方式，迄今已在全路推行了多年，但當(dāng)前仍有一些施工單位架子隊管理模式實施得還不純正、不徹底，造成企業(yè)的既定目標(biāo)未能有效達成，包括企業(yè)的質(zhì)量目標(biāo)。

2.2.2.4監(jiān)理管理層面由于市場的誠信體系正處于構(gòu)建完善期，建設(shè)管理機構(gòu)和施工企業(yè)(承包商）還未形成以雙方合同為主要指導(dǎo)下的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，作為第三方單位的監(jiān)理單位，理想狀態(tài)本應(yīng)是在工程實施過程中對關(guān)鍵環(huán)節(jié)的控制和確認(rèn)其工作過程和結(jié)果滿足規(guī)范要求，因乙方自行規(guī)范運轉(zhuǎn)的能力不足，質(zhì)量和安全工作隨時需督促方能推進；同時監(jiān)理大量的精力放于從事來自于上級和甲方要求的檢查活動中，沖淡了監(jiān)理正常工作的開展。在大規(guī)模建設(shè)中，監(jiān)理單位承攬項目多，尚未形成與之相適應(yīng)的資源配置形式，監(jiān)理管理層對現(xiàn)場的管理弱化，管理工作處于低位的維持狀。同時，受整個社會價值觀的影響，部分監(jiān)理人員的觀念有時無法抵御利益的誘惑，面對施利者的不合適甚至不合規(guī)合法的行為視而不見，成為對哪一方都不負(fù)責(zé)“聾子的耳朵”。

3對策思考

3.1現(xiàn)場過程控制方面

3.1.1嚴(yán)把材料關(guān)把好材料進場關(guān)，確保添加劑品質(zhì)合格。在漿材的選用方面，除了滿足規(guī)范的普適要求外，還應(yīng)特別注重回填漿材的結(jié)實率和流動性2項指標(biāo)，設(shè)計方為保證漿液的流動性，多推薦0.8:1~1:1的水灰比。對于無配筋襯砌、正常配筋襯砌、勁性和加強型多筋襯砌，分別按14、16和20cm控制坍落度比較合適。

3.1.2提高工藝控制能力，工藝參數(shù)動態(tài)調(diào)整提高作業(yè)技術(shù)素養(yǎng)，優(yōu)化設(shè)計參數(shù)。如從機械開挖的方式、順序，有針對性地進行爆破設(shè)計優(yōu)化，從強化鉆爆專業(yè)人員的技能及其執(zhí)行力素養(yǎng)等方面著手，造就良好的洞身成型，有效控制超挖于標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，使軟弱破碎圍巖地段縱向余量最小化，并在合格的巖面實施噴混凝土作業(yè)；再如對噴混凝土作業(yè)人員進行技能培訓(xùn)并相對固定工位，堅持拱部分層分片噴射，水量按圍巖和部位不同及時調(diào)整。提高輔助工法效果。如從超前支護和(或)地層改良施工的有效性、準(zhǔn)確性著手，避免巖土脫落、坍塌，對超前支護過程中的巖土脫落數(shù)量進行有效控制。

3.1.3強化工序質(zhì)量努力使作業(yè)工序精細(xì)化。如對分部開挖支護時設(shè)置的大拱腳部位進行徹底清理，以避免因該部位初支與圍巖之間形成“夾心”松散物而導(dǎo)致脫空，且在需要下部接長鋼架之前，施以灌漿固結(jié)。及時運用技術(shù)措施消除。如在因脫落，超挖嚴(yán)重等原因致使噴射混凝土總厚度超過25cm時，均應(yīng)在初支拱部預(yù)設(shè)豎向灌漿管或縱向袖閥式灌漿管，進行回填灌漿；應(yīng)將回填灌漿作為軟弱破碎圍巖地段初支循環(huán)的一道工序，回填灌漿可在1/3~1/4倍隧道開挖洞徑的縱向距離內(nèi)完成；再如帶壓封頂灌注，當(dāng)臺車剛度和強度足夠且定位牢固，拱頂混凝土厚度不小于設(shè)計的70%時，對混凝土實施第2次附著搗固，然后用坍落度較大的混凝土進行實施帶壓灌注，直至輸送泵工作壓力突然增大約2~2.5倍時止，即形成密實狀態(tài)。

3.1.4卡控關(guān)鍵工藝在工藝操作方面，嚴(yán)格質(zhì)量卡控。如嚴(yán)格控制臺車開窗位置和搗固工藝；如拱頂混凝土灌注，掌握水量控制按寧少勿多的原則，添加劑按理論摻量的5O控制(末端封閉時除外)，這樣做的優(yōu)點是既不損壞防水層也不會因滲漿固結(jié)而破壞盲管等防排水系統(tǒng)；又如預(yù)設(shè)縱向管回填，設(shè)置2根備用灌漿管，其長度應(yīng)為端口與襯砌循環(huán)長度的一半之和，并控制注漿工藝。

3.1.5探索優(yōu)化并逐漸固化更為合理工藝規(guī)范現(xiàn)場施作難于實現(xiàn)質(zhì)量控制的規(guī)范，要不斷探索和優(yōu)化。如掛設(shè)防水層防水層掛設(shè)的松弛度應(yīng)適應(yīng)初支面的平順度，按照線性密貼5~10%的余量比較合適；另外，釘基以“井”字型布置有利于操作和余量的掌控。又如在進行支護設(shè)計時，慎用型鋼鋼架，優(yōu)先選擇格柵鋼架，鋼筋網(wǎng)的網(wǎng)格最佳選擇是10cm×10cm~15cm×15cm，且鋼筋直徑為6mm足矣，凡拱部噴射混凝土總厚度超過15~18cm時均宜按雙層鋼筋網(wǎng)設(shè)置；格柵鋼架和鋼筋網(wǎng)均可工廠化生產(chǎn)。對于預(yù)留灌漿孔，因為通過預(yù)留灌漿孔回填灌漿時串孔嚴(yán)重且是否灌注密實不易判斷，灌漿后長時間擱置不但不利于結(jié)構(gòu)安全，而且擱置至全隧襯砌完畢時往往鋪架作業(yè)已逼近灌漿段落，導(dǎo)致不回填或不合格回填的可能性大幅度上升，灌漿后預(yù)留灌漿孔上的封堵物可能脫落而砸傷列車，所以作者建議不采用此方式。

3.1.6改良作業(yè)環(huán)境重視施工通風(fēng)，改善通風(fēng)效果，創(chuàng)造合格的作業(yè)環(huán)境。改善作業(yè)視線、空氣質(zhì)量，使作業(yè)人員能夠在良好環(huán)境中有條件并安心作業(yè)。

3.2建設(shè)項目管理方面

3.2.1優(yōu)化和完善建設(shè)管理架構(gòu)和機構(gòu)針對建設(shè)管理人員不足的現(xiàn)狀，建設(shè)單位在建設(shè)項目管理機構(gòu)設(shè)置方面可采取建立區(qū)域建設(shè)指揮部的方式，即“一套人馬多塊牌子”。一個區(qū)域建設(shè)指揮部同時負(fù)責(zé)多個項目的建設(shè)管理工作，建設(shè)指揮部內(nèi)部采用項目和專業(yè)結(jié)合的管理模式合理調(diào)配人力資源。同時，設(shè)立客站建設(shè)指揮部，能較好的解決客站建設(shè)專業(yè)化管理問題。面對西南山區(qū)鐵路隧道工程建設(shè)日益增多的現(xiàn)狀，筆者認(rèn)為不妨進行深度的探索，如考慮成立專業(yè)化管理機構(gòu)團隊如隧道建設(shè)指揮部，來對西南山區(qū)隧道實施專業(yè)化的建設(shè)管理，給優(yōu)質(zhì)工程提供專業(yè)支撐。

3.2.2強化設(shè)計優(yōu)化與考核推行有效的競爭機制，構(gòu)建盡可能多的設(shè)計單位參與的格局。同時，在進行設(shè)計單位招標(biāo)時，降低人為設(shè)置的附加門檻，增加潛在投標(biāo)人，引入多方參與競標(biāo)。應(yīng)給勘測工作、設(shè)計方案審查足夠的時間，并構(gòu)建建設(shè)單位主導(dǎo)反復(fù)優(yōu)化設(shè)計的工作模式，通過優(yōu)化逐步篩出最佳方案擇優(yōu)選取。改變對設(shè)計僅簡單設(shè)定考核指標(biāo)的評價模式，探索構(gòu)建更為客觀的考核體系。筆者認(rèn)為，可在科學(xué)設(shè)定設(shè)計完成時間后，由建設(shè)單位主導(dǎo)，引入第三方對設(shè)計工作進行過程檢驗和評價；在施工過程中隨時根據(jù)勘測和設(shè)計與實際情況的相符程度、設(shè)計方案的經(jīng)濟合理性、設(shè)計對施作優(yōu)質(zhì)工程的貢獻、可優(yōu)化程度等指標(biāo)來評價設(shè)計的優(yōu)劣，引導(dǎo)設(shè)計為施工提供質(zhì)量優(yōu)良、可實施性高的施工圖。

3.2.3充分發(fā)揮施工單位能動性鐵路建設(shè)領(lǐng)域要達成尊重質(zhì)量、視質(zhì)量為生命的共識。在鐵路建設(shè)項目招標(biāo)活動中，招標(biāo)人要采取各種措施，科學(xué)地評價各參與競爭的企業(yè)質(zhì)量控制能力，以實體質(zhì)量作為評價的重要依據(jù)。對于成本控制，施工單位一方面要在改良工藝、提高生產(chǎn)組織水平、提高工效方面減少成本支出；另一方面要實施精細(xì)化的管理，改良企業(yè)員工的精神狀態(tài)，將所有人員的主觀能動性充分發(fā)揮出來。形成富有責(zé)任心、齊心協(xié)力、同舟共濟的團隊，依靠良好的精神面貌，向效率、向管理要效益。充分認(rèn)識“架子隊”管理模式的重要意義，其在充分利用外部的力量的同時，讓工程項目管理的人力、設(shè)備、物資、工藝、技術(shù)等關(guān)鍵管理要素在企業(yè)管理中統(tǒng)籌有序。因此，強推“架子隊”管理模式，在有效地治理轉(zhuǎn)包及違法分包過程同時，更能解決質(zhì)量管理的攔路虎。

3.2.4充分利用好監(jiān)理人力資源業(yè)主對項目的管理行為，應(yīng)該通過監(jiān)理具體實施。要嚴(yán)格履行監(jiān)理合同，業(yè)主單位應(yīng)要求監(jiān)理單位嚴(yán)格按照監(jiān)理合同的規(guī)定配置監(jiān)理項目的人力、物力、財力資源，在項目實施過程中強化合同兌現(xiàn)檢查，確保監(jiān)理合同的各項要求在項目全過程得到貫徹落實。在要求監(jiān)理履職的同時，還要切實維護監(jiān)理權(quán)威，為監(jiān)理提供正常良好的工作環(huán)境，堅定支持監(jiān)理在履職過程中正當(dāng)行為和要求。建設(shè)單位在充分發(fā)揮其作用的同時，要輔以考核措施，進一步完善責(zé)任追究制度，對監(jiān)理單位、監(jiān)理項目在合同履行過程中的違約行為，必須嚴(yán)格按照合同條款進行追責(zé)；對監(jiān)理人員在日常監(jiān)理工作中出現(xiàn)的問題，特別是“吃、拿、卡、要”問題，要督促監(jiān)理單位及時處理和糾正，堅決清理出監(jiān)理隊伍。引入并嚴(yán)格實施責(zé)任終身制，對產(chǎn)生不良影響和后果的工程項目，堅決追究責(zé)任監(jiān)理和監(jiān)理單位的責(zé)任。

4結(jié)論及建議

4.1隧道支護脫空的危害始終存在于施工和運營過程中，而且初支脫空的危害大于襯砌脫空的危害，施工質(zhì)量缺陷是造成支護脫空的主要原因。

4.2脫空可以預(yù)防和整治，預(yù)防勝于整治，應(yīng)對有關(guān)行業(yè)規(guī)定和要求以及相關(guān)設(shè)計作必要的完善和修正，提高監(jiān)督管理機構(gòu)的專業(yè)能力并加強相關(guān)管理。

4.3建議在鋪設(shè)防水層前對Ⅲ加強、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級圍巖地段即帶鋼（剛）架的初支進行100%的脫空檢查。

4.4在對襯砌脫空進行回填灌漿時，不必等到噴混凝土達到設(shè)計強度，可在其初凝后立即實施。

4.5應(yīng)重視漿材流動性，結(jié)實率的適應(yīng)性以及灌漿設(shè)備的適應(yīng)性。

作者：鄭益新