A2版：施工生产
强化控制提升品质
——局京张铁路三标八达岭隧道质量管控经验介绍
刊发日期：2017-12-08 阅读次数： 作者：3.4立方
编者按：为贯彻落实铁路总公司在铁路建设项目全面开展工程质量排查整治专项行动的部署，我局在京张铁路项目召开了铁路工程质量整治提升现场推进会。会上，局总经理徐中义要求学习借鉴京张铁路项目构建隧道施工工艺标准体系、创新质量管理方法、机械化施工和信息化管控的经验。现将该项目在推进会上作的隧道质量管控交流材料刊载，供广大读者学习借鉴。
一、工程概况
局京张铁路三标段主要工程为一隧一站，一隧即新八达岭隧道，全长12.01公里，一站即八达岭长城站，位于隧道内。新八达岭隧道穿越八达岭长城世界文化遗产核心区、国宝级文物众多，沿线分布有居庸关长城、水关长城及八达岭长城等国家级旅游景点。隧道一次并行水关长城，两次下穿八达岭长城。一次下穿国宝级文物老京张铁路青龙桥车站，埋深仅有4米。
八达岭长城站总长470米，地下建筑面积3.6万平米，轨面埋深102米，旅客提升高度62米，是目前国内埋深及提升高度最大的高速铁路地下站；车站层次多、洞室数量大、洞型复杂，是目前国内最复杂的暗挖洞群车站；车站两端渡线段单洞开挖跨度达32.7米，开挖断面494.4平米，是目前国内单拱跨度最大的暗挖铁路隧道。
工程总造价12.475亿元，目前新八达岭隧道完成产值6.86亿，完成合同总价的55%；正洞开累完成5500米，完成总量的46%。
二、隧道工序质量控制方面
在隧道施工过程中，工序质量是质量控制的关键，京张项目主要是通过隧道施工最为关键的开挖初支、仰拱清底、初支检测、防排水施工、止水带施工、二次衬砌施工、带模注浆、二衬养护8道工序对质量进行控制。
（一）开挖初支
1.隧道开挖。新八达岭隧道主要穿越花岗杂岩，地质复杂，差异风化明显，围岩变化频繁，隧道洞室多，对爆破振动控制要求高。针对以上情况，一是爆破有专门的爆破设计方案。二是对爆破采取了动态管理，结合振速监测数据，围岩情况，对爆破参数进行动态调整，并由技术人员进行书面技术交底。三是钻孔前必须由进行准确测量放样。钻孔定人定机定位，装药前必须对孔位、角度、深度、数量进行验收。四是通过隧道监控量测数据及爆破后的断面轮廓数据，及时调整隧道预留沉落量的设置值，从而减少隧道超挖量。
2.初期支护。一是开挖完后，及时进行初喷，厚度不少于4厘米。二是初期支护钢筋网挂设必须与围岩密贴。三是喷射混凝土应分层喷射，每次喷射厚度不超过10厘米。喷头应与受喷面尽量垂直，且距离控制在1.5米左右。喷射混凝土与围岩、钢筋网、钢架结合紧密，背后无空洞、无杂物。
（二）仰拱清底
隧底虚渣清理不彻底、积水及基底处理不到位，是仰拱翻浆冒泥、沉降、开裂等的主要原因，还可能进一步造成无砟轨道板开裂、沉降等病害，处理时需要花成倍的代价，隧底清理是隧道施工中一项重要的工序，项目进场就作为质量控制的一条红线管理。
一是基底清底要求采用机械配合人工清底，少扰动。二是基底清底检查是否清理干净，无虚渣、积水，标高是否符合设计要求。三是基底隐蔽前，须留存验收人签字的纸质资料和现场影像资料。
（三）初支检测
目前铁路隧道初支背后脱空、防水板背后脱空、二衬与防水板之间脱空是比较常见的病害，造成空洞积水冻胀，危及隧道结构安全，这些与初期支护施工质量有很大的关系。项目部在进场时就将初期支护检测做为一道工序进行管理。采用了断面测量、雷达扫描，打孔验证等手段对初支进行检测，对于初支侵限、背后空洞和初支面不平整的部位必须进行处理，复检合格后方可进行下道工序。
一是在仰拱及填充施工完成，对初期支护断面进行测量，断面间距为3米，断面内测点间距为0.5米。二是二衬防排水板施作前，对初期支护进行地质雷达扫描，扫描按拱顶一条线、拱腰两条线，两侧边墙各两条线共5条线进行扫描。三是对初支进行打孔检测，每5米一个断面，环向均匀设7个孔。四是对初支侵限、初支背后空洞和初支面不平整的部位必须进行处理，复检合格后方可进行下道工序。
（四）防排水施工
在隧道防排水施工中，目前存在着纵向盲管不通，排水不畅；防水板铺设褶皱不平整，容易造成衬砌背后脱空。项目部在施工中采取了以下做法。一是防水板挂设时防水板与无纺布要密贴，防水板铺设平整，松紧应适度并留有富余量。二是纵、环向盲管施工前，必须采用两线上墙标识纵、环向盲管的位置；纵、环向盲管应用土工布包裹密实；纵向盲管应采用专用钢筋弯钩支架进行固定，防止混凝土浇筑时上浮或下挠。
（五）止水带施工
止水带施工是隧道施工中容易出问题的工序，主要存在的问题是在混凝土施工过程中止水带固定不到位，导致止水带移位和折叠、造成止水带切割混凝土、二衬内出现空洞、二衬厚度不足，严重时导致掉块。
在止水带施工中，一是仰拱端头环向止水带采用L型钢模板固定，确保环向止水带居中。二是纵向施工缝中埋式止水带仰拱边墙纵向止水带采用专用夹具进行固定，保证其平顺居中。三是拱墙衬砌环向施工缝中埋式止水带拱墙衬砌环向止水带采用L形模板进行固定，已埋入上模混凝土的环向止水带也采用了钢筋卡进行了固定，确保浇筑过程中不移位。
（六）二次衬砌施工
目前，铁路隧道二衬存在施工缝处混凝土不密实、强度不足、拱顶脱空、拱顶掉块等缺陷，主要是由于二衬施工的工艺施工作不到位，具体表现在下料高度过高、布料方式不合理、振捣不到位、拱顶压顶时工艺方法不到位。
为了解决以前隧道施工的质量通病，对二衬台车进行了改进：对衬砌台车加装料斗与滑槽，实现混凝土分层逐窗入模浇筑；二衬台车全环安装附着式振动器，并集中控制；台车安装带模注浆装置。通过这些工艺工装，隧道二衬的施工质量得到了大幅提升，基本消除了质量通病。
京张项目12米台车一共设置32个窗口48个平板振动器，平板振动器采用集成控制。台车拱顶设置了多个压顶孔，间距为3米。
在二衬混凝土浇筑工艺方面，拱墙衬砌混凝土浇筑采用分层逐窗下料施工工艺，对称分层浇筑混凝土；浇筑过程中采用集中控制箱分次开启附着式振动器进行振捣混凝土；拱顶混凝土采用重复压顶工艺。一是二衬浇筑采用集中供料，泵送接入分层逐窗下料系统，分层进行逐窗下料方式入模；二是混凝土振捣采用插入振动棒+附着式振动器相结合的方式进行振捣。附着式振捣器间隔启动，集中控制，振动总时间为不小于30S，采用分次进行开启，每次振动时间8～10S，对于有弧形槽道的位置振动次数、时间加长。三是二衬混凝土压顶分别对4个孔采用多次压顶方式进行压顶。第一次泵送压顶结束后，开启拱顶附着式振动器振动8-10S后再继续进行泵送压顶，不得少于3次重复压顶。
（七）带模注浆工艺
带模注浆工艺是指在台车上预埋径向注浆管，二衬混凝土浇筑完毕后，在未脱模状态下及时通过注浆管进行注浆，填充拱顶脱空区，浆液与衬砌混凝土良好结合，形成一个整体。
带模注浆优点有：通过预埋径向注浆管可以监控衬砌拱顶混凝土压顶质量；带模注浆料有一定渗透性，具有良好修复功能及结合性能，除了能有效填充拱顶，还能修复施工缝、冷缝等缺陷。
项目部一是改造台车，须在每个台车（12米长）顶模开4个孔径为Ф40毫米注浆孔，然后焊接固定法兰，法兰内径Ф40毫米，外径Ф120毫米。二是配备带模注浆材料及机械设备。注浆材料采用PO42.5普通硅酸盐水泥、细砂、膨胀剂，预先进行混合袋装；注浆管为自制RPC径向预埋管；注浆设备为制浆注浆一体机。三是注浆工艺。安装RPC注浆管，在台车安装就位后，从预留注浆孔“试穿”RPC注浆管，并测量记录埋入长度，同时判断衬砌厚度是否满足设计要求，然后切除富余注浆管，安装注浆管并固定，具体标准以RPC注浆管顶住防水板长度+法兰长度（7厘米）+2厘米为准。注浆管应顶紧防水板；浇筑拱顶混凝土时，注浆管兼作观察口，看是否有混凝土浆体从RPC管的上口流出，全部孔口出浆，说明混凝土压顶灌注饱满；拱顶混凝土压顶结束后，2～3h后进行带模注浆，原则上按照从低端往高端开始注浆。注浆材料采用封装好的袋装粉料，水灰比为0.48；注浆采用专用的制浆注浆一体机进行操作。浆液要求连续拌制，拌制过程中严格监控材料用量，确保浆液的质量；观察压力表和排气孔出浆。注浆结束标志以RPC管和端头模流出浓浆即结束注浆。若压力表压力达到1.0MPa，仍未出浓浆，应更换排气孔注浆，直至中间RPC管和端模排气孔流出浓浆时停止注浆。；注浆结束，卸下注浆机软管，将灌浆管孔封堵密实；浆液初凝后卸除定位法兰。
（八）二次衬砌喷淋养护台车实现二衬养护。
主要以二衬喷淋养护为主。
三、项目日常管理卡控制度
项目部为了更好的管控好施工过程中的质量，制定了日常管理中的一些专项制度，涵盖的有开挖质量管理，防排水、仰拱及二衬卡控记录，初支、二衬检测，模板台车管理，带模注浆，施工测量，影像资料留存等12项日常管理制度。
（一）衬砌三检制度
项目部为了更好的管控好衬砌工序质量，本着简洁明了，让施工人员易于掌握，关注重点，充分征询基层作业人员意见后，根据施工的不同阶段，制定了“三检”卡控记录表，同时制定三检制度，强制执行。“三检”卡控记录表平时挂在模板台车后，每道工序检查验收完后，相对应的责任人打勾签认。项目部日常检查过程中，检查出的问题对照三检表，追究相关人员的责任，使其在施工中增强责任心，管控好工序质量。
（二）施工缝管理
为了防止二衬施工缝与仰拱施工缝不同缝而造成的二衬出现裂纹，项目根据隧道预埋槽道位置、隧道洞室位置、二衬台车长度，提前设计出整个隧道二衬及仰拱的施工缝的位置，绘制出“预埋件、预留洞室及施工缝设置图”。严格按施工图图示位置施工，不得随意调整。
（三）预埋件预埋管道
项目针对隧道预埋件，特别是容易出问题的隧道预埋槽道进行了严格的管理，首先统计绘出整个隧道预埋件位置图，施工过程中要求技术人员检查并上报影像资料，然后在图上标识，这样做到预埋件不遗不漏，并按要求的工艺施工。
四、衬砌检测情况
为了及时动态了解衬砌质量情况，以便于及时的整改和改进工艺，项目部制定了检测管理办法，配置了专门的检测设备和人员，随施工推进，及时进行检测。一是要求每月对二衬混凝土强度进行回弹，跟踪混凝土强度。二是配置专用雷达，定期对已施工二衬进行雷达扫描自检，主要检查混凝土的厚度、二衬脱空、背后空洞、混凝土不密实等缺陷，及时制定方案进行整治，并对混凝土施工工艺进行改进。三是配备了专用检测台架，配备了专业的人员，对二衬进行敲击检测，进一步检测验证二衬质量。
五、大型机械化配套施工
为了提高现场施工工效，保证施工的安全质量，我标段在超前预报、钻孔爆破、出渣运输、初期支护、防水板铺设、仰拱浇筑、二次衬砌和沟槽施工等作业线方面进行了机械化配套施工。重点配置了进口的BoomerXE3C全电脑三臂凿岩台车、三臂拱架安装台车、砼喷射机械手、小松WA470大型侧卸装载机（3.4立方）、带横向铣头的进口PC220-8全液压挖机、防水板铺挂台车、新型保温保温养护台车、自行式仰拱栈桥、全液压衬砌台车及全液压水沟电缆槽台车等先进的隧道施工机械化专业设备。
一、工程概况
局京张铁路三标段主要工程为一隧一站，一隧即新八达岭隧道，全长12.01公里，一站即八达岭长城站，位于隧道内。新八达岭隧道穿越八达岭长城世界文化遗产核心区、国宝级文物众多，沿线分布有居庸关长城、水关长城及八达岭长城等国家级旅游景点。隧道一次并行水关长城，两次下穿八达岭长城。一次下穿国宝级文物老京张铁路青龙桥车站，埋深仅有4米。
八达岭长城站总长470米，地下建筑面积3.6万平米，轨面埋深102米，旅客提升高度62米，是目前国内埋深及提升高度最大的高速铁路地下站；车站层次多、洞室数量大、洞型复杂，是目前国内最复杂的暗挖洞群车站；车站两端渡线段单洞开挖跨度达32.7米，开挖断面494.4平米，是目前国内单拱跨度最大的暗挖铁路隧道。
工程总造价12.475亿元，目前新八达岭隧道完成产值6.86亿，完成合同总价的55%；正洞开累完成5500米，完成总量的46%。
二、隧道工序质量控制方面
在隧道施工过程中，工序质量是质量控制的关键，京张项目主要是通过隧道施工最为关键的开挖初支、仰拱清底、初支检测、防排水施工、止水带施工、二次衬砌施工、带模注浆、二衬养护8道工序对质量进行控制。
（一）开挖初支
1.隧道开挖。新八达岭隧道主要穿越花岗杂岩，地质复杂，差异风化明显，围岩变化频繁，隧道洞室多，对爆破振动控制要求高。针对以上情况，一是爆破有专门的爆破设计方案。二是对爆破采取了动态管理，结合振速监测数据，围岩情况，对爆破参数进行动态调整，并由技术人员进行书面技术交底。三是钻孔前必须由进行准确测量放样。钻孔定人定机定位，装药前必须对孔位、角度、深度、数量进行验收。四是通过隧道监控量测数据及爆破后的断面轮廓数据，及时调整隧道预留沉落量的设置值，从而减少隧道超挖量。
2.初期支护。一是开挖完后，及时进行初喷，厚度不少于4厘米。二是初期支护钢筋网挂设必须与围岩密贴。三是喷射混凝土应分层喷射，每次喷射厚度不超过10厘米。喷头应与受喷面尽量垂直，且距离控制在1.5米左右。喷射混凝土与围岩、钢筋网、钢架结合紧密，背后无空洞、无杂物。
（二）仰拱清底
隧底虚渣清理不彻底、积水及基底处理不到位，是仰拱翻浆冒泥、沉降、开裂等的主要原因，还可能进一步造成无砟轨道板开裂、沉降等病害，处理时需要花成倍的代价，隧底清理是隧道施工中一项重要的工序，项目进场就作为质量控制的一条红线管理。
一是基底清底要求采用机械配合人工清底，少扰动。二是基底清底检查是否清理干净，无虚渣、积水，标高是否符合设计要求。三是基底隐蔽前，须留存验收人签字的纸质资料和现场影像资料。
（三）初支检测
目前铁路隧道初支背后脱空、防水板背后脱空、二衬与防水板之间脱空是比较常见的病害，造成空洞积水冻胀，危及隧道结构安全，这些与初期支护施工质量有很大的关系。项目部在进场时就将初期支护检测做为一道工序进行管理。采用了断面测量、雷达扫描，打孔验证等手段对初支进行检测，对于初支侵限、背后空洞和初支面不平整的部位必须进行处理，复检合格后方可进行下道工序。
一是在仰拱及填充施工完成，对初期支护断面进行测量，断面间距为3米，断面内测点间距为0.5米。二是二衬防排水板施作前，对初期支护进行地质雷达扫描，扫描按拱顶一条线、拱腰两条线，两侧边墙各两条线共5条线进行扫描。三是对初支进行打孔检测，每5米一个断面，环向均匀设7个孔。四是对初支侵限、初支背后空洞和初支面不平整的部位必须进行处理，复检合格后方可进行下道工序。
（四）防排水施工
在隧道防排水施工中，目前存在着纵向盲管不通，排水不畅；防水板铺设褶皱不平整，容易造成衬砌背后脱空。项目部在施工中采取了以下做法。一是防水板挂设时防水板与无纺布要密贴，防水板铺设平整，松紧应适度并留有富余量。二是纵、环向盲管施工前，必须采用两线上墙标识纵、环向盲管的位置；纵、环向盲管应用土工布包裹密实；纵向盲管应采用专用钢筋弯钩支架进行固定，防止混凝土浇筑时上浮或下挠。
（五）止水带施工
止水带施工是隧道施工中容易出问题的工序，主要存在的问题是在混凝土施工过程中止水带固定不到位，导致止水带移位和折叠、造成止水带切割混凝土、二衬内出现空洞、二衬厚度不足，严重时导致掉块。
在止水带施工中，一是仰拱端头环向止水带采用L型钢模板固定，确保环向止水带居中。二是纵向施工缝中埋式止水带仰拱边墙纵向止水带采用专用夹具进行固定，保证其平顺居中。三是拱墙衬砌环向施工缝中埋式止水带拱墙衬砌环向止水带采用L形模板进行固定，已埋入上模混凝土的环向止水带也采用了钢筋卡进行了固定，确保浇筑过程中不移位。
（六）二次衬砌施工
目前，铁路隧道二衬存在施工缝处混凝土不密实、强度不足、拱顶脱空、拱顶掉块等缺陷，主要是由于二衬施工的工艺施工作不到位，具体表现在下料高度过高、布料方式不合理、振捣不到位、拱顶压顶时工艺方法不到位。
为了解决以前隧道施工的质量通病，对二衬台车进行了改进：对衬砌台车加装料斗与滑槽，实现混凝土分层逐窗入模浇筑；二衬台车全环安装附着式振动器，并集中控制；台车安装带模注浆装置。通过这些工艺工装，隧道二衬的施工质量得到了大幅提升，基本消除了质量通病。
京张项目12米台车一共设置32个窗口48个平板振动器，平板振动器采用集成控制。台车拱顶设置了多个压顶孔，间距为3米。
在二衬混凝土浇筑工艺方面，拱墙衬砌混凝土浇筑采用分层逐窗下料施工工艺，对称分层浇筑混凝土；浇筑过程中采用集中控制箱分次开启附着式振动器进行振捣混凝土；拱顶混凝土采用重复压顶工艺。一是二衬浇筑采用集中供料，泵送接入分层逐窗下料系统，分层进行逐窗下料方式入模；二是混凝土振捣采用插入振动棒+附着式振动器相结合的方式进行振捣。附着式振捣器间隔启动，集中控制，振动总时间为不小于30S，采用分次进行开启，每次振动时间8～10S，对于有弧形槽道的位置振动次数、时间加长。三是二衬混凝土压顶分别对4个孔采用多次压顶方式进行压顶。第一次泵送压顶结束后，开启拱顶附着式振动器振动8-10S后再继续进行泵送压顶，不得少于3次重复压顶。
（七）带模注浆工艺
带模注浆工艺是指在台车上预埋径向注浆管，二衬混凝土浇筑完毕后，在未脱模状态下及时通过注浆管进行注浆，填充拱顶脱空区，浆液与衬砌混凝土良好结合，形成一个整体。
带模注浆优点有：通过预埋径向注浆管可以监控衬砌拱顶混凝土压顶质量；带模注浆料有一定渗透性，具有良好修复功能及结合性能，除了能有效填充拱顶，还能修复施工缝、冷缝等缺陷。
项目部一是改造台车，须在每个台车（12米长）顶模开4个孔径为Ф40毫米注浆孔，然后焊接固定法兰，法兰内径Ф40毫米，外径Ф120毫米。二是配备带模注浆材料及机械设备。注浆材料采用PO42.5普通硅酸盐水泥、细砂、膨胀剂，预先进行混合袋装；注浆管为自制RPC径向预埋管；注浆设备为制浆注浆一体机。三是注浆工艺。安装RPC注浆管，在台车安装就位后，从预留注浆孔“试穿”RPC注浆管，并测量记录埋入长度，同时判断衬砌厚度是否满足设计要求，然后切除富余注浆管，安装注浆管并固定，具体标准以RPC注浆管顶住防水板长度+法兰长度（7厘米）+2厘米为准。注浆管应顶紧防水板；浇筑拱顶混凝土时，注浆管兼作观察口，看是否有混凝土浆体从RPC管的上口流出，全部孔口出浆，说明混凝土压顶灌注饱满；拱顶混凝土压顶结束后，2～3h后进行带模注浆，原则上按照从低端往高端开始注浆。注浆材料采用封装好的袋装粉料，水灰比为0.48；注浆采用专用的制浆注浆一体机进行操作。浆液要求连续拌制，拌制过程中严格监控材料用量，确保浆液的质量；观察压力表和排气孔出浆。注浆结束标志以RPC管和端头模流出浓浆即结束注浆。若压力表压力达到1.0MPa，仍未出浓浆，应更换排气孔注浆，直至中间RPC管和端模排气孔流出浓浆时停止注浆。；注浆结束，卸下注浆机软管，将灌浆管孔封堵密实；浆液初凝后卸除定位法兰。
（八）二次衬砌喷淋养护台车实现二衬养护。
主要以二衬喷淋养护为主。
三、项目日常管理卡控制度
项目部为了更好的管控好施工过程中的质量，制定了日常管理中的一些专项制度，涵盖的有开挖质量管理，防排水、仰拱及二衬卡控记录，初支、二衬检测，模板台车管理，带模注浆，施工测量，影像资料留存等12项日常管理制度。
（一）衬砌三检制度
项目部为了更好的管控好衬砌工序质量，本着简洁明了，让施工人员易于掌握，关注重点，充分征询基层作业人员意见后，根据施工的不同阶段，制定了“三检”卡控记录表，同时制定三检制度，强制执行。“三检”卡控记录表平时挂在模板台车后，每道工序检查验收完后，相对应的责任人打勾签认。项目部日常检查过程中，检查出的问题对照三检表，追究相关人员的责任，使其在施工中增强责任心，管控好工序质量。
（二）施工缝管理
为了防止二衬施工缝与仰拱施工缝不同缝而造成的二衬出现裂纹，项目根据隧道预埋槽道位置、隧道洞室位置、二衬台车长度，提前设计出整个隧道二衬及仰拱的施工缝的位置，绘制出“预埋件、预留洞室及施工缝设置图”。严格按施工图图示位置施工，不得随意调整。
（三）预埋件预埋管道
项目针对隧道预埋件，特别是容易出问题的隧道预埋槽道进行了严格的管理，首先统计绘出整个隧道预埋件位置图，施工过程中要求技术人员检查并上报影像资料，然后在图上标识，这样做到预埋件不遗不漏，并按要求的工艺施工。
四、衬砌检测情况
为了及时动态了解衬砌质量情况，以便于及时的整改和改进工艺，项目部制定了检测管理办法，配置了专门的检测设备和人员，随施工推进，及时进行检测。一是要求每月对二衬混凝土强度进行回弹，跟踪混凝土强度。二是配置专用雷达，定期对已施工二衬进行雷达扫描自检，主要检查混凝土的厚度、二衬脱空、背后空洞、混凝土不密实等缺陷，及时制定方案进行整治，并对混凝土施工工艺进行改进。三是配备了专用检测台架，配备了专业的人员，对二衬进行敲击检测，进一步检测验证二衬质量。
五、大型机械化配套施工
为了提高现场施工工效，保证施工的安全质量，我标段在超前预报、钻孔爆破、出渣运输、初期支护、防水板铺设、仰拱浇筑、二次衬砌和沟槽施工等作业线方面进行了机械化配套施工。重点配置了进口的BoomerXE3C全电脑三臂凿岩台车、三臂拱架安装台车、砼喷射机械手、小松WA470大型侧卸装载机（3.4立方）、带横向铣头的进口PC220-8全液压挖机、防水板铺挂台车、新型保温保温养护台车、自行式仰拱栈桥、全液压衬砌台车及全液压水沟电缆槽台车等先进的隧道施工机械化专业设备。