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隧道工程施工中的难点及技术分析

2021-11-27常少波

魅力中国 2021年46期
关键词:钢筋隧道混凝土

常少波

(中国水利水电第十一工程局有限公司,河南 郑州 450001)

引言

公路基建等市政项目的不断发展,使其成为连接不同城市的重要交通网络结构的组成之一,对促进沿线经济发展、加强道路运输等具有积极意义。在道路建设与发展的过程中,隧道类项目的施工建设是其中的重难点问题,特别是对于一些地理跨度较大的区域内,需要利用隧道支护建设的方式来保证工程质量和使用寿命。在开展隧道建设之前,需要经过充分的地质调研来掌握该区域的岩土特征便于确定隧道结构参数,规避挖掘建设过程中的潜在隐患,保障项目顺利推进。

一、隧道工程建设中的质量管控概述

隧道工程在公路道桥建设过程当中有极为广泛的应用,当存在有山体阻挡的情况下,应用隧道建设的方式能够更好地节约项目成本、提升道路行驶的高效性。在隧道建设的过程当中,由于受到了山体环境带来的影响性,对其建设跨度和结构支护提出了更高的要求,必须要和施工区域的环境形成有效融合并经过科学地测算计量后在形成设计方案,确保隧道工程的建设质量和使用寿命能够满足长时间应用的需求。隧道工程施工的环节流程较多,包括了前期开挖、地基施工、支护建设和衬砌处理等,必须要重视做好质量把控才能有效规避在使用过程当中对车辆驾驶带来的影响性,将隧道的稳定与安全放在第一位。

二、隧道工程建设当中存在的技术难点

(一)钢筋锈蚀问题

钢筋结构在隧道工程建设当中的应用十分广泛,特别是在其顶部和侧面的支撑建设当中发挥了重要作用,是提升隧道结构稳定性和整体荷载能力的重要环节。隧道工程内应用到的钢筋材料主要是以混凝土包裹的方式进行共同施工,但在长时间应用的过程当中由于碰撞和氧化等影响,会出现外层混凝土材料剥落、钢筋结构锈蚀和强度变弱等问题,不仅会给隧道工程建设带来一定的经济损失,还极可能会威胁现场的安全性,必须要引起建设单位的重视[1]。在实际施工过程当中做好建材质量的把控和施工项目验收,并在隧道长时间应用中做好定期的检修与维护工作,避免出现大量的钢筋锈蚀和外层材料剥脱问题。

(二)隧道裂缝问题

在隧道工程建设当中的主体结构主要是依靠混凝土进行填充和浇筑来完成,加强对混凝土开裂问题的预防是保证隧道建设质量的重要环节之一,需要引起施工人员的关注并结合混凝土材料的特点做好预防管控工作。一些劣质的泥灰材料在应用的过程当中本身建设强度和结合力偏弱,随着空气氧化和雨水侵蚀的作用很容易出现外层剥脱的问题,内层的混凝土材料无法承受隧道本身的自重作用,容易在内应力作用的影响之下产生结构开裂现象[2]。混凝土材料的建设强度和其应用配比之间有密切联系,部分施工人员忽略了养护测试的重要性,为严格依照设计方案当中标注的强度要求进行混合浇筑,导致大跨度的隧道建设强度不符合验收标准。

(三)铺装脱落问题

隧道内道路的地表铺装建设在长时间应用的过程当中,会不断受到轮胎的挤压而导致出现松动脱落的现象,不仅会造成路面不平整的问题,在一些高速行驶的车辆经过时还可能会引发爆胎等危险。隧道内部的道路铺装包括了表层建设和基地建设,针对一些地下水系分布较为丰富的建设区域,很容易由于水系流动的影响而造成对地表基层的侵蚀作用,其荷载能力和建设强度不断下降,最终会出现无法承受地表压力而产生内陷的问题,属于隧道工程建设的事故问题之一[3]。防水层和排水管道的建设是保障存在积水、降雨等情况下能够及时进行抽排处理的有效对策,在道路的铺装建设中要严格按照分层铺设的要求完成相应建设,确保道路使用寿命。

三、隧道工程建设的基本流程分析

在完成了隧道工程的前期勘测与工程设计后,技术人员要对隧道区域进行测量放线,明确洞口位置后进行挖掘建设,为后续的内部施工建设提供良好的基础环境。在进行隧道的模板建设时要注意定位的准确性,在竖直方向上要保证形成线路式的连接,避免偏移影响浇筑作业的开展。隧道的挖掘建设包括了明挖、暗挖等不同的作业方式,需要根据建设用地的实际情况进行优化选择,对于一些软土地基区域要做好支护建设和基坑保护,防止因为土石方结构不稳定而引发安全事故。隧道内部的防水层建设主要包括了排水管道、防水衬砌等不同的环节,特别是对于有地下水分布的区域要及时进行抽排处理,避免浸泡影响工程强度。在复合衬砌的建设环节主要是对隧道内部进行二次加固和电气、水管等的优化布设,在现代化的高速公路中还包含了一些监控设备等用于保证形成安全。隧道内的道路建设中涉及到了基层和铺装层的施工,要注意道路的平整度和防火消防建设,做好分层间隔保护,保证项目的正常交付。

四、优化隧道工程建设质量的有效对策

(一)改善钢筋锈蚀

由于钢筋材料在隧道工程建设当中的应用十分广泛,且作为主要承重材料,一旦出现锈蚀、脆化的问题很容易引发安全事故,必须要加强重视做好预防。首先,在钢筋管道等材料进入到工程现场之前需要经过专人抽检,一旦发现有不合格的产品要及时进行反馈,不仅可以规避不必要的项目建材损失,还可以有效维护后续施工建设工作的推进。在对钢制类材料进行存储管理的过程中必须要保证环境的通风与干燥,避免由于降水等问题导致材料的堆积生锈。其次,在进行施工建设前进行材料的转运和搬移时要避免碰撞现象,实操人员要对所使用的钢筋材料进行锈蚀检验,一些轻微的腐蚀问题需要立即进行清除处理后再参与施工,避免由锈蚀点不断向外扩散影响隧道工程的建设强度[4]。防锈涂层处理可以更好地保护钢筋材料的使用寿命,特别是对于空气氧化、雨水侵蚀有较好的防护效果,需要结合需求灵活运用。

(二)加强裂缝预防

混凝土开裂是在隧道工程建设过程当中较为常见的一种质量问题,需要掌握裂缝产生的不同原因,从施工建设、材料养护等对应环节予以有效预防,是整体工程的建设能够更好地更好的满足应用需求。在混凝土工程施工之前,养护测试是确定所有材料应用比例的重要前提,特别是对于泥灰和水分的混合比例会直接影响到材料的凝结强度和承载能力,若出现配比不合适需要及时利用减水剂等材料进行有效调控[5]。在所有材料充分振捣混合后可以使用灌注设备开展浇筑作业,要求技术人员关注每次配比振捣的实际用量和工程建设需求之间保持一致,避免过多的混凝土材料堆积出现材料受热变质的问题。在大规模的隧道工程建设当中需要采用分层、分段建设的方式来保证混凝土材料的凝结效果,在完成初凝后再进行后续作业,避免因上层浆体的重力过大而产生结构性裂缝问题。浇筑时的浆体下落高度不宜设置过大,需要和模板的实际尺寸形成匹配,避免在下落过程中混入气泡形成孔洞。针对配筋建设的环节,要求技术人员提前对钢筋材料进行绑扎固定,避免其在浆体浇筑流动的过程中出现位移影响整体结构稳定性。在混凝土浇筑完成后需要随时对其凝结状态进行观察记录,若发现有表面干燥速率过快、与环境温差偏大等问题时要通过洒水覆膜的方式延缓其表面的水分蒸发,确保内外凝结速率能够保持在较为均匀的状态下,满足强度测试的要求后再进行外侧的模板拆除。

若在混凝土工程的建设过程中发现有结构开裂的问题时要及时对其深度、宽度和结构参数等进行评级测定,针对一些浅表性的问题可以通过打磨重建的方式进行有效修复,及时将缺损位置补齐,防止影响整体工程的质量。而对于一些较为严重的开裂事故则需要根据技术人员的分析结果选择对应的方式进行处理,包括了灌胶、替换或返工,以保证隧道工程的建设质量为第一原则,并在工程建设的记录当中形成对应的材料,便于技术人员对其进行复检验收。

(三)优化铺装质量

在隧道内部的铺装建设当中,不仅包含了保证道路耐磨耐压地表层结构,还有一些阻燃的特殊用途,必须要重视提升其铺设质量保证应用安全。铺装层出现剥脱的主要原因是在施工建设过程中的质量把控不当和长时间应用过程中出现的磨损等,要求技术人员正在进行前期建设时要重视开展防脱保护来提升其使用寿命。一方面,技术人员可以使用柔软程度更高的铺装材料多为基底,在有车辆进行碾压行驶时可以通过弹性形变的方式予以恢复,有效避免了弯曲裂缝等问题的出现[6]。在隧道路面的铺装建设中经常会使用混凝土材料用于替代交割较高的软性材料,技术人员可以将其予以配合应用,加强混凝土的防裂效果,在节约建设成本的同时优化隧道道路的使用寿命。其次,在不同气候条件下开展隧道工程建设时,使用的铺装材料类型也有一定的区别,如在西北较为寒冷的地区下,会因为低温导致柔性铺装材料变形的问题,应考虑使用沥青材料来延长其使用寿命,而南方地区则可以选择防水性能更好的材料来避免雨水渗漏导致的路面强度降低问题。另外,铺装层的建设厚度一般为8-10cm,过薄容易产生摩擦剥脱问题,而过原则容易影响底部稳定层的建设效果。在隧道的出入口位置处要预留胀缝避免发生膨胀伸缩影响路面结构稳定。

(四)开展结构监测

在隧道工程的建设过程当中,结构稳定性是影响其使用寿命的重要保障,不仅与前期规划设计有十分密切的联系,施工建设过程当中的许多工序环节也会影响其结构稳定性,需要运用实时监测的方式实现信息反馈,运用信息化的手段提升隧道施工管理的有效性。在进行隧道顶部、周边建设环境的结构稳定性管理过程当中可以利用传感探测设备收集相关信息进行通信传输,技术人员根据设定好的结构参数域值变化范围进行全程监督,一旦出现过快的变化速率和过大的变化量能够及时发出警报并提醒技术人员进行复检分析,有效规避了工程现场安全风险,也能够实现快速响应,对风险点进行修复加固。结构监测的对象包括了周边岩土环境、隧道内部结构等,特别是在大跨度的隧道工程中有较好的信息反馈与应用价值。

(五)边坡支护技术

边坡支护的工程建设是保证隧道施工安全的重要前提,特别是对于一些岩溶地区和软土地区的隧道建设项目,必须要提前明确有效的支护方式并通过改造建设后再进行其他的最高建设工序,避免在开挖和施工的过程当中引发隧道外侧的土石滑坡问题。不同的支护技巧在应用的过程中必须要能够和地理环境之间形成适配,如对于一些有植被生长、土石结构稳定的区域可直接利用拉网建设的方式在其表面进行覆盖,避免震动开挖带来的影响性。对于一些本身结载能力偏弱的环境而言,需要通过建立连续墙、锚索支护等方式来优化其结构稳定性,通过山体局部改造的方式降低隧道建设过程当中产生的联动和传导问题。

(六)隧道排水施工

针对在隧道工程应用过程中涉及到的地下水、降雨等影响,必须要加强施工建设的防水保护和及时抽排建设,避免周边的岩土结构出现变形、软弱等问题。首先,在隧道内的排水防护过程中主要需要依靠周边有效支护来构建稳定安全的施工环境,技术人员要利用传感监测的方式实时获取周边结构信息,若发现有快速形变要及时进行修复加固,防止出现坍塌事故。其次,隧道内部的排水管道安装要关注连接处的密封,使弹簧软管能够更好地和隧道壁之间形成紧贴,防止有水渗漏产生隧道积水问题,使防水、排水建设能够协同发挥效用。在施工建设的过程当中,若发现有现场积水要及时进行抽排清理,特别是对于未建设完成的基坑、隧道体等,容易由于长时间的浸泡而产生荷载能力下降的问题,对于后续工程建设的安全性无法起到较好的保障作用,甚至可能会引发工程现场的安全隐患。

(七)重视风险把控

在隧道工程的建设发展过程中,由于周期长、工作量大,存在着一定的不确定因素,必须要关注做好施工的动态管理和风险防控,避免对其建设质量产生影响。首先,在隧道建设中的一些工序环节中,对于施工人员的技术专业都有一定的要求,施工单位要重视在工程前期开展技术培训与交底工作,确保管理人员、施工人员能够更好地明确在工作过程中的重难点内容,确保对建设和设备应用的安全性,合理平衡建设质量和成本投入的关系。其次,由于隧道工程建设过程中会涉及到一些高空作业的环节,管理人员必须要建立安全完善的工作制度与规范,确保配备好防护用具并按照要求进行实操管理,建立小组负责制度将施工人员按照工种、区域进行划分,确保能够消除建设过程中的各类潜在风险。

五、结束语

为有效保障隧道工程的建设质量,必须要针对常见的通病隐患展开技术分析和评定工作,包括了材料锈蚀、脱落、开裂等都可以通过加强工程建设实操管理的方式予以有效规避。在施工过程中,要对钢筋材料提前进行防腐处理,在浇筑作业的过程中要注意对混凝土材料质量的控制,防止裂缝问题的出现。技术人员要灵活掌握隧道周边地形结构对其荷载强度带来的影响性,利用结构监测和建设边坡支护等方式优化施工过程中的隧道力学特点,加强工程质量的保障。

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