水工隧洞施工质量问题及解决措施探析

孙 跃

（四川省阆中市水务局，四川 阆中 637400）

当前，我国经济发展取得了巨大的成绩，交通、电力、水利等行业的基础建设工程也随之得到了蓬勃发展。对于水利工程而言，水工隧洞是其中的重点难点之一，多个相关的施工工程均表示水工隧洞的施工是最难的，要考虑此隧洞线路与整个建设工程的相适应，同时也要综合考虑施工地形、地貌、水文等等方面条件。由于外界地形、水流的压力及施工设计质量等因素，导致了隧洞掉块甚至坍塌的发生率的增高。因此需要提高水工隧洞施工的质量水平，做到及时发现问题，并迅速解决问题的施工原则。

1 水工隧洞概论

1.1 类型分类

1.1.1 根据用途及所涉及的工程来分类

水工隧洞的功能用处较为广泛，常用于多种施工工程中，其中可分为：①在水利工程用来导流泄洪的隧洞；②在发电、农业浇灌及工业生活中用来引水、输水的隧洞；③用于工程排水用的隧洞；④防空及检修中用来排沙的隧洞[1]。

1.1.2 根据水流动态分分类

工程施工中会遇到多种情况的水流状态，当水流布满隧洞的过水断面，且内壁承受一定程度的压强时，称为有压隧洞；当水流并未布满过水断面，且此水流是自由水面时，称为无压隧洞。

1.2 工作特点

1.2.1 结构特点

水工隧洞主要是在山体中进行施工作业，在隧洞开挖时，其结构及受力情况与山体岩石有着密切关联，开挖过程中会对岩体的原本应力平衡进行改变，应力分布变得不均匀，产生变形现象，使得隧洞有发生坍塌的可能性。在施工过程中，为了保证施工人员及建筑的安全性，施工单位会时常架设临时支护或永久衬砌，与其它建筑工程比较，此工程的难度更大，施工过程中遇到的干扰因素更多。

1.2.2 水流特点

在泄水隧洞中，高速水流对隧洞具有较强的冲击力，同时也可造成隧洞的振动及空蚀破坏等现象。在隧洞出口处水流流速较高，流量较大，产生的能量较为集中，而在进水口处，则水压较大，闸门需要超强的刚性。如隧洞为有压情况下，内壁所承受的水压一般都是较大的，如水流渗透至裂缝中时，会直接对岩体的稳定性能进行破坏，因此在施工时需要特别注意衬砌的强度与严密性。

1.3 隧洞线路

在设计隧洞线路时，应当尽可能追求“短、直”，同时需要和整个水利工程的项目任务相互适应，并结合施工地质及水文条件进行施工。在施工建设中，隧洞应具有一定的埋深深度，降低衬砌的厚度，常规情况下，隧洞顶部的岩体厚度应至少大于3倍的洞宽值。

2 研究方法

2.1 抽样调查

由于现场施工中山体呈现裂缝发育现象，并且偶尔还会有碎石夹带粘土掉落，因此需要不断进行支护。在开展隧洞施工工作中，主要的隐患在采用钻爆法开挖隧洞，混凝土施工及钢筋制作安装。通过探访河南、山西、云南等地的另外100 个水工隧洞项目工程，归纳总结其中主要的质量隐患，见表1。

表1 工程质量隐患总结

2.2 样本分析

由于采取的施工方法不同、施工地理位置不同，因此在施工过程之中遇到了一系列的问题。

（1）支护强度不足

大部分隧洞开发之前需要进行钻孔爆破法，经过严格的计算再进行爆破。但是在此工作进行中，由于受到实际施工的不精准性及岩体的不确定性等因素，会造成爆破坍塌或未达到理论爆破深度等现象。当发生爆破坍塌现象时，之前设计的隧洞支护方式可能不会在满足实际使用要求，进而增加了隧洞衬砌混凝土填补量；而当发生欠挖现象时，会造成钢筋布局出现错乱，进而产生较高的衬砌质量隐患。因此在隧洞开挖过程中，会产生一定的施工质量的隐患影响。

（2）混凝土质量较差

混凝土是隧洞施工的关键材料，由于混凝土而导致的质量问题也时有发生。在隧洞混凝土施工中多采用型号参数已设定好的钢模台车，当台车与洞轴线的定位发生偏离时，在混凝土进行浇筑过程中会产生灌注压力增大，对台车造成一定程度的局部挤压，进而与较矮的边墙接缝处容易发生错台现象；在隧洞顶端，当封堵不严及水灰较大时，混凝土浇筑过程结束后，在衬砌背后极易产生空洞现象；在混凝土施工过程中还较容易出现裂缝问题，此问题主要是由于混凝土的振捣、配比等因素造成。

（3）钢筋刚度较低

钢筋制作过程存在一定的疏忽，导致建设结构刚度缺失。在隧洞施工中会应用到大量的钢筋，但是出厂的钢筋原材料，不是直条的（一般是定尺9 m 或者12 m）就是一卷一卷的，需要根据图纸要求，切成各种规格，弯曲各种形状的构件。并根据图纸及规范，把制作好的各种构件，用绑扎到施工部位，或者用焊接、机械连接等方式。钢筋的制作安装是隧洞施工质量控制的重要环节，此工作中的质量主要在于人为因素，施工人员的质量控制意识及技术水平均直接影响着钢筋制安的质量水平，常见的问题有施工随意、偷工减料等不良行为，导致了钢筋间距不均、数量不足及保护层厚度不达要求等情况。

2.3 解决措施

为了提高水工隧洞建设的质量，加快建设速度，需要针对在实际施工过程中存在的问题进行研究，解决这些问题。

（1）爆破仿真技术

在进行钻爆法进行的时候，需要对周围的地质进行严格的考察、取样，并通过计算机进行爆破仿真，确保使用的爆破火药能够满足爆破的需求，又不会造成更多的裂纹出现，减少对周围结构强度的影响[2]。当进行爆破时，需要预先准备多个爆破点，一旦某一个点爆破出现问题，可以及时的进行调整。在爆破完成之后，需要对爆破的效果进行审查，对其在该种地质之中所造成的影响进行分析，将所得的数据进行记录，一旦遇到类似的地址情况，还可以用这些数据进行参考。

（2）光线辅助定位

高安全意识、加强监管力度、提升综合管理水平、政府层面进行调控等方法能够从一定程度施工时，台车需要与洞轴线完全一致，可以采用光线辅助定位的方式来进行，通过红色的光线从隧洞的轴心射出，这样可以随时的检测台车的具体位置，减少了错台现象的发生。另外在施工过程中要特别注意与顶部的结合，进行多次夯实，有必要时采用支架支顶，确保顶部不出现空洞。针对施工过程之中出现的裂缝问题，在进行施工时要严格控制不同原料的比例，加工过程中要保证混合完全，在施工完成之后还要进行后期的养护，以避免因温度、水分差异导致的裂缝。

（3）建立完整的钢筋制作流程

在进行钢筋制作时，需要建立完整的工艺流程，对流程上每一个工作均制定好标准，这些标准要具备一定的可操作性。当工人进行钢筋制作的过程之中，通过完整的工艺流程，能够生产出质量合格的钢筋结构。

此外，还需要对工人周期性培训，以其主要的工作为重点培训内容，提升其专业技术能力，确保能够按照有关标准完成自身工作。由于在培训的过程之中对工人灌输了安全生产的理念，因此在施工过程之中安全事故也得到了大幅度下降。

2.4 效果分析

通过对不同的问题采取的应对措施，将其全面在工程之中推广，对比以往的施工数据，可以得出，在采取相应的整改方式以后，钻爆过程在计算机以及同类地质相关数据的支撑下，施工的有效程度提升了30%，爆破造成的有损性裂纹也大幅度减少，精准程度更好。在混凝土方面，台车基本没有再出现大幅度的偏差。对于顶部增加了支撑，并加大了夯实力度，顶部的中空现象得到了有效的改善。此外，通过后期的保养，裂纹数目也大幅度下降。钢筋制作的过程之中，由于有了完整的工艺，钢筋质量得到了有效的保证。由于对工人定期的培训，使得其工作速度也得到了提升。

3 结语

在施工企业中普遍存着爆破安全性、混凝土强度、钢筋合规性等问题，这些问题不仅会导致施工进度延缓、存在风险因素，还会降低施工质量。通过提上提升建设施工的质量。只有这样，才能够促使我国水工隧洞施工行业健康发展，为我国现代化建设添力。