质量的定义
　　在土木工程中，学术上的兴趣习惯地集中在结构的完整性上而不是在施工上。譬如这种情况与机械工程领域中的情况截然不同，后者的制造和施工工艺早已了解而且始终与培养计划结合在一起。
　　这种在途径上的差别的主要原因在于机械工程领域中产品系列比生产。系列化生产允许产品的设计和制选准备上花较高的费用。一般如试验荷载、自动尺寸检验和全压力试验都是基于100％合格。这不仅是在系列化生产中发展这种程序的限界，而且也是那些在非常普遍的基础上－一甚至达到能成为在竞争中有效工具的程度-一已得到质量保证的普遍承认的产品诸如汽车、飞机、加工机床等招致失败的因素。
　　反之，在土木工程的施工中，承包商遇到的质量保证问题往往涉及大量的注册工作和公文旅行。它被施工工人认为是无意义的，因为他们感到这与他们所具有的质量信念完全没有联系，这都是基于达到目地的良好观念。这种观念实际上是对的，而且会在像水电站和离岸钻井平台之类机械和土木工程综合法工程的施工中遇到。
　　由于沉埋隧道主要是土木工程的产物，它们就提供了专门有效研究土木工程领域中质量保证问题的机会。
　　毫无疑问，质量方面首先要考虑的就是设施的使用寿命。一般来说，土木工程的产物是由结构工程师们以50～75年使用寿命来设计的。然而，实际情况表明像隧道这类对地下结构具有极大影响的设施可能要被迫维持250年，而不是像预计的50年。在荷兰。我们在东斯海尔德特（Eastern Scheldyt）防波堤的设计和施工期间就曾经面临这类要求而造成的后果（Mounierandvan Geest 1982）。
　　对使用寿命的考虑不仅涉及钢筋混凝土，而且涉及所有的掩埋材料。这些考虑还反映在去完成结构的关键部件如掩埋构件、接头、密封件等的设计理沦上，而这些则总是在施工之后才有可能做到，这一设计理前驱进一步要求改进装置的适应性以适应新的需要（如减少能耗的启示〕，以及改进那些其它可能要安装的、具有短期技术和经济寿命装置的适应性。总之最重要的是它要求有一个能充分防火的洁构。
　　至此为止，设计乃为非简单的常识；然而，一旦将上述的考虑因素表达成为设计和检查的额外费用，要回答"进行到何种程度"这个问题就很困难，甚至是不可能的。虽然统计的设计是人们使用显而易见的方法，但需要用来帮助作出设计决策的数据库却为足。
　　为了这个以及个别的原因，荷兰公共工程部已着手对土木工程项目进行全面检查和状况记录的计划（Ministry of Transport and Public Works 1987）．八十年代初期在经济合作与发展组织（0ECD）召开的类似讨论会后随即执行的DISK"施工技术数据信息系统(Data Information System Kunstwerken）"计划，仅集中于桥梁方面，其目的在于这一系统将监测所有4000座属于荷兰公共工程局管辖的结构。在价值1100亿荷兰盾的公络和水路设施总值中，这些设施占200亿荷兰盾多。
　　施工技术数据信息系统为检查、保养、维修及更换的策略提供了依据，同时也为设计人员和施工单位提供了能用以进行质量考核和定量分析的一些事实。公共工程部巳将沉埋隧道纳入这一系统。
通过 DISK系统，一份简要报告描述了所有各种质量问题、维修的需要以及迫切性。然后再与维险和保养费用联系起来。
　　虽然现在就下结论还为时过早，但可以认为引起质量问题最多的原因之一就是接头漏水一另外经常观察到的一些质量上的缺点是由覆盖问题引起的以及来自沉放的误差。这意味着许多竣工后数年出现的质量问题完全有可能通过设计上的改进和正确的施工加以避免。另外，先进的工具和设备也能为达到高质量提供强证。

　　控制混凝土凝回过程
　　虽然迄今为止还没有出现过由于裂隙漏水造成的严重问题，但从质量和成本控制的角度出发。还是应重新考虑混凝土的混合设计、浇注、冷却以及凝固的整个过程。
　　近15年的经验证明，通过对在凝固中的混凝土的冷却来减少新鲜混凝土与周围约束边界间的温差是避免混凝土裂缝的一项有效措施。这种同样的冷却方法减少了引起如隧道底板这类重型件开裂的温度。这种方法的经济性极为明显，它免去了对造价较高的防水层的需要，而且防水层质量是极难控制的，尤其是在接头和搭迭处有薄弱部分。
　　然而，冷却过程有可能增加凝固所需的时间，而且结果导致模型费用增加。尤其是自从东斯海尔德特防波是工程以来，执行了所谓"成熟"试验以检查混凝土强度。
　　在这种试验中是将立方体试件放在水中，处理水的温度保持与在模型中混凝土的温度相同。而保持温度是通过温度量测并自动对放试件的水池加温来达到的。根据用这一方法所做的一些试验，按一定的间隔时间对试件作抗压试验，就能根据凝固混凝土的温度历程准确地预测出混凝土的强度，此程序与采用KOEL和DIANA有限单元法的事先强度计算联合使用，允许温差即可以此算出。这些结果表明了冷却的速率和周期，并用以取得冷却管的有效布局。
　　上述实验很显然没有使用全部能用来在不同边界条件下取得最有效，最经济结果的参数。


　　　　　　　　　　图1 研究的模型和设计的断面

　　在代尔夫特工科大学（Delft University of Technology），最近开发出一套"TEMP"计算机程序，用来根据一个一维模型计算各个时间的水合程度，也就是各个时间的强度。在这个程序的基础上，已将简化的应力计算程序化为温度发展的函数。
　　此程序巳被加入一成本模块加以扩展，用采取得一特定的隧道横断面（图1）。在参数和量测值都有相当大的变化时造价的差异曾引入成本系数以便分析大量的变量，诸如：
　　·准备浇筑的一个分段的长度（7．5；10；15；20m）。
　　·以日为单位的循环时间(2，3，4，5日）。
　　·模板（木材、钢，绝热板）。
　　·浇注步骤（全断面一次浇注；先浇注底板，再浇注墙和顶板；先浇注底板，再浇注墙，最后浇注顶板）。
　　·在较高的反复中（短长度，短循环周期）熟练程度的影响。
　　·冷却和预热。
　　这些成本因数是可以从图2中左侧的项目中选择的一些函数。虽然这一摸型没有用DIANA-KOEL作应力计算那么准确，但它的优点在于可用于许多参数的研究以获取一系列经得起今后检验的成本－－效益解。通过这种分析之后，就可以在现场选用进一步措施（如采用一定的预热和冷却，混合料性质和绝热层的使用）以作为湿度和风向预报的结果，并以满足要求的拆模时间。
　　　　　　　　　　　　图2 影响混凝土温度和强义发展的因素

　　对于两种计算机的应用程序，即在设计期间作计划和为施工作分节的长度，浇筑的步骤和参数的范围等决定的计划中可能是不同的。一台PC－AT个人计算机对于现场施工的日常管程是完全可以的。对这两个程序都能迅速进行现场的试验运算。日常的现场运算，包括对适当数据的记录，保证了混凝土时质量。
　　按这种方法作业还能做到不需要使用有低坍落度的高强度混凝土，迄今为止的观察已表明低质混凝土更往往是由于蜂窝效应以及混泥土在细部的不易注入浇注和振动时混凝土流动被阻造成的，而不是强度程序造成的。既有足够强度又有良好流动特性的密致混凝土正是人们所要求的材料。粉煤灰以及其它添加剂能提供这种混凝土特性。
　　用计算机控制凝固过程的另外重要好处是以有效的方式和极少的额外费用自动记录在施工期间确保质量的所有资料的能力。

计算机辅助设计（CAD）/计算机助测量（CAM）以及其它计算机辅助工程系统的未来
　　用计算机模拟和记录作业已经使用了较长的时间。在导航和离岸工程中已在使用一些很有效的系统。在新的环境中，一般都用实物模型进行实验室试验来优化在预计的风浪、水流、水流密度影响下沉埋时的缆绳布局并估计卷扬机的力量。
　　如今，这种实物模型试验已用一数字式模型－一通常为东斯海尔德特工程中发展的船舶反应（SHIP－RESPONSE）计算机程序来加以补充，使能够进行更进一步的参数研究并且使能够包含和预计沉放点一些最新变化的影响。
　　目前已使用计算机辅助设计（CAD）系统来协助作业规程的绘制工作（如图3）。采用这类系统可很方便地改进管线路和设备的市置，这就使得在一工程作业的准备工年中能保证取得被充分采纳的规程。另外，由于CAD系统能清楚地反应出作业情况，因此它有助于避免误解和错误的判断。

　　图3 由计算机辅助设计量测系统（CAD/CAM）做出的一沉埋作业规程草图

　　现在，CAD已用来绘制隧道的实际结构图。由于这种工程制图法乃真正的FPA（灵活产品自动化）产物，多少有点相同的拼装构件有较高的重复性，就使得能够快速、高精度地绘制混凝土构件尺寸可钢筋布置图。
　　一项通常在标准软。硬件中不包含的专门的钢筋布置方案就应和CAD系统结合使用。这类方案不仅加快钢筋布置的作图，而且能编制自动产生钢筋弯曲规程和切割的一览表。
　　在不久的将来，就可按照这种办法产生一些进一步的控制，如作为现场质量控制的钢筋 标记和钢筋注册等。
　　采用一CAD系统制备钢筋布置图的另一个特点就是它有可能在同一张图上以不同层次画出钢筋布置、模板留孔以及嵌埋物。此特点可通过有效地减少两节管段方向通常只有在工地上才能发现的矛盾来进一步改善质量。显然CAD还有另一些特点：如使用它可方便地做出改变，可方便地用绘图来记录质量控制的数据和积累情报资料及直接用在测量中产生出尺寸数字，也有助于质量提高。 存在的问题
虽然迄今为止还没有碰到过因渗漏而导致一座隧道哪怕只是暂时失闭的情况，但漏水还是维修资用的主要项目之一。漏水的真正原因是各种接头细部设计，因为进到那里去检查和密封它，甚致去找寻它都是很困准的。在冬季，有可能使接头张开时，这类问题一般由它本身显示出来，如果要问什么是十全十美的接头和最理想的混凝土混合料，发包单位的一个经验丰富的工地工程师就会回答道："无接头和单纯的混凝土"。
　　无论是发包单位，橡胶制造商还是承包商都已为解决接头问题而提出许多建设性的方案。虽然细部设计本身往往都不太差，但要在现场条件下保证方便和稳固的安装却非易事。长期稳固的一些设想在许多情况下是失败的。考虑到这些缺点，对将来的细部设计和发展可提出一些重要的建议：
　　（1）接头应便于人或仪器（起码是内窥镜）进入检查，不应该用镇重混凝土、沥青等物完全覆盖；
　　（2）应安装一套与隧道排水系统相连的减压系统以解决接头漏水；
　　（3）在给定条件下除非是在压力之下，将不需要在混凝土上附一层可收缩，膨胀的材料以形成一永久性防水层；
　　（4）虽然允许采用注浆封住漏水接头的辅助系统，但必须要考虑已修好的接头又开始漏水时再修补的措施；
　　（5）对混凝土灌注接头和预制混凝土单元构件之间的接头，可使用预应力混凝土或注浆的稳固接头（图4）。为了减少预应力费用，只有部分横截面才做成连续的和加预应力的接头；
　　　　　　　图4 用于荷兰水道隧道中的预应力接头

　　（6）应尽量减少膨胀接头，可根据抵抗膨胀机理和限制的断面强度来计算接头之间的最短距离。对于为吸收由沉陷造成旋转所需接头也要这样计算；
　　（7）应仔细进行简单的接头细部设计。
　　对维修的一些新 费用数据(如从施工技术数据信息系统程序（DISK）中提取的数据）将为接头细部设计的管理化提供进一步的帮助。

　　结语
　　作者曾在1978年河、海口隧道工程研讨会上曾指出设计、施工上的问题有l％在设计阶段碰到并解决，有10％在准备阶段碰到并解决，而有89％则要留到施工阶段解决（Vos 1978）。今天的质量保证要求和在计算机辅助工程中用微电子技术提供的可能性将这种占高百分比的施工问题迅速地转移到设计上。这并不意味着不再考虑经验了。它只是表明，在最新的工程工艺－－即荷兰工程师们在荷兰和世界各地的沉埋隧道工程中仍在采用的工艺中必须吸收一些更精巧更先进的工艺。

　　译自 Ch．J．Vos：Deve1opments and Quality，Safeguards in Immersed Tunnel Technique,　Tunnelling and Underground Space Technology,1988,3(4),363～367(英文)