水工隧洞施工质量隐患及保证施工质量的建议

◎杨鹏 武汉四达工程建设咨询监理有限公司 蔡本林 武汉中澳工程项目管理有限责任公司

现阶段，我国水利工程建设处于关键的发展阶段，通过观察分析以往水工隧洞实际施工情况可以发现，无论是钢筋制安，还是混凝土施工环节，均容易出现质量隐患问题，对工程建设质量带来不利影响。要确保隧洞施工完成质量得到有力保障，还需结合项目作业的实际情况，分析存在的主要质量隐患问题，采取针对性的监督与管理措施。

1.水工隧洞施工质量隐患

1.1 开挖隧洞

钻孔爆破是当前大部分水利工程施工中开挖隧洞采用的主要技术方式，在正式开展隧洞开挖作业前，施工单位需要进行相应的爆破试验，选择并确定适宜的布孔位置，确保装药量的合理性。但在实际爆破过程中，可能受到外部环境因素的影响，周边的隧洞围岩结构也具有不确定性，如若局部围岩发生严重的坍塌现象，则很可能会导致出现超挖隐患，在衬砌隧洞时所需混凝土的回填量也会大幅增加。与此同时，由于局部围岩硬度较高，在未得到充分爆落的情况下，会形成欠挖问题，这不仅会使得隧洞钢筋混凝土的衬砌空间被侵占，还会使得二衬钢筋的布置发生错乱，诸多的隐患问题直接影响到隧洞施工质量（如图1）。

图1 隧洞开挖施工流程

1.2 安装钢筋

要实现对钢筋施工质量的有效把控，关键在于严格监督管理钢筋材料的选择与使用安装。材料质量合格是开展钢筋安装作业环节的基础，除此以外，还需要重视加强施工人员的质量意识，切实提升专业环节施工的技术水平。由此可见，人为因素在水利工程质量控制方面起到主导性作用。相比于公路、铁路等隧道工程，水工隧洞的施工环境条件普遍较差，较小的开挖断面、狭窄的操作空间，都在不同程度上增加了这一环节的施工难度，在实际施工过程中，很容易出现偷工减料，或施工人员随意安装钢筋的违规现象。在缺乏有效质量管控的情况下，钢筋安装的数量与间距、保护层厚度等参数无法达到设计图纸的规范要求。

1.3 混凝土施工

背后空洞、错台以及裂缝是水工隧洞混凝土施工中出现的主要问题，在衬砌混凝土作业过程中，往往需要使用到定型钢模台车，而错台很容易形成矮边墙与台车的接缝位置。在实际施工期间，如若未能对台车予以准确定位，使得其与标准的洞轴线相偏离，便会大幅加重后续浇筑混凝土作业时产生的灌注压力，导致台车局部受到不同程度的挤压作用。除此以外，隧洞的顶拱部位处容易出现背后空洞，这主要是由于没有严实封堵堵头模板所致，亦或是水灰比不适宜，直接影响到混凝土的衬砌质量，致使其背后存在空洞问题。混凝土裂缝在大部分工程的混凝土施工环节中都较为常见，影响因素包括振捣、材料配合比，以及未合理掌控拆模时间等（如图2）。

图2 隧道衬砌施工

2.提高水工隧洞施工质量的措施

2.1 施工保证

在水工隧洞开挖施工作业前，需做好详细的勘探工作，获取准确有效的参考资料，在开挖隧洞的过程中，地质条件也会受到人才操作、气候环境等外部因素的影响发生转变，因而在隧洞开挖作业环节内，需收集、校正并盘存关键的地质数据信息，对相关的技术应用与设计方案进行全方面的检查和修改，以便为地质预测施工工作提供有价值的参考依据。水工隧道的断面结构较为复杂，因此可以借助于超前钻、导洞等技术手段，检测断面的实际情况，结合具体的施工需求，为挖掘作业提供科学指导。

例如，在岷江犍为航电枢纽工程库区防护工程排涝隧洞施工中，排涝隧洞进口位于瓦窑溪冲沟347m高程处，出口位于乐宜高速大桥下游侧60m，隧洞需从两桥墩中间穿过进入犍为水库，围岩包括强风化厚层细砂岩夹粉砂岩、弱风化薄层～中厚层状泥质粉砂岩以及强～弱风化薄层状泥质粉砂岩等类型，因而在综合考虑地形、地质条件、场内外交通条件，供水、供电、供风、防洪排水等要求的基础上，选择明渠导流方式建造处理隧洞进口，围堰由石渣料填筑，采用土工膜防渗，迎水面护坡采用10cmC25喷射混凝土。在钢拱架和钢筋加工方面，采用塘坝乡防洪堤已建的钢筋加工厂场地，在完成钢筋材料的加工后，可以直接运至施工现场。除此以外，隧洞洞身衬砌混凝土采用跳仓法进行施工，方便洞内材料周转，将工作面展开。衬砌每一段混凝土时，先浇筑底板，再浇边墙，然后进行衬砌混凝土封拱。主洞采用钢模台车，混凝土采用商品混凝土，灌车运输，泵机泵送入仓。

作为保证工程质量的主体责任方，施工单位需对质量管控工作提高重视，组建专门的项目管理团队，任用具备丰富实践经验的监管人员。明确质量管理组织的职能任务，构建健全规范的质量管理制度体系，做到责任到人。在水工隧洞工程施工的整个过程中，全方位深入贯彻质量管理理念，从思想上强化严格监管意识。针对一线施工人员，定期组织开展技术培训与质量安全教育工作，最大程度上避免出现违规操作、偷工减料等作业问题。与此同时，在各道施工工序正式开展作业前，需重点把控技术交底工作的有序进行，综合分析并研究实际开挖过程中容易存在的技术问题，以及潜在的质量隐患。并在紧密结合工程建设实况的基础上，针对重点质量隐患问题，制定有效可行的应急处理策略方案。

2.2 优化设计

施工设计是水工隧洞整个施工过程中的指导性文件，施工人员需要严格按照具体的规章制度，对技术、材料以及设备的应用予以综合分析，准确计算，确保符合实践要求的前提条件下再投入正式使用。随着科学技术的发展创新，当前的工程建设普遍涉及到对新技术的应用，因而在开发隧道时，需重点关注技术应用方面的特殊要求，尤其是操作规范中未包含的问题。避免不适宜的技术应用影响项目施工质量，或是不符合作业规定。对于设计部门来说，应在设计工作阶段内做好测试与演示，针对技术的引入与采用制定完善详细的意见报告。在此基础上，当配置与设备的引入与应用得到合格批准后，才能正式应用到隧洞开挖的施工作业中。

在科学设计液压隧道方面，核心环节是选择适宜的隧道线。针对水工隧洞施工的实际情况，平衡考量其经济与技术可行性，再选择并确定适宜的施工设计方案。在地层与隧道线之间、弱区走向与结构断裂面之间，可能存在较大夹角。要承受山顶附近的压力作用，隧道顶部岩体必须具备足够的厚度与强度。如若施工设计无法满足规定要求，很可能会对隧道岩体的承载能力、强度等产生影响。由此可见，要提升围岩结构的稳定性，需对钢筋施工的设计方案予以重点关注，并采取适宜的技术措施。加固围岩、强化围岩稳定性是隧洞施工设计的主要目标，通过结合围岩与相应的加固措施，能够形成更加稳定的复合体，一方面其能够将围岩的支撑能力充分利用起来，另一方面其能够对外部水压等负载起到有效的载荷作用。方案设计往往需要结合工程建设的实际地质地形条件，对加固措施进行计算与分析。

2.3 监理控制

严格按照法律规定、设计图纸以及合同条款开展隧道施工工作是工程建设的基本要求，目的是对项目施工的技术规范起到有力的约束与管制作用。若水工隧洞的施工涉及到对特殊施工设备的使用，必须严格控制其进入现场的时间，以及具体的操作规定。在隧道钻探作业环节内，需要选择适宜的爆破方法，以及相应的钻孔设备，通过分析总结当前多种爆破技术的实际应用情况可以发现，应优先考虑选用软爆破的技术方法，一方面其操作简单，符合施工工作的规定要求（如图3）。另一方面也可以呈现出较好的爆破效果，为后续的开挖作业提供便利。开展支撑或衬砌作业前，需将岩壁、洞穴地面上的灰尘垃圾全面清理干净。由于衬砌与支撑是关键的施工环节，因此技术操作需严格参照设计要求，保证混凝土施工质量。除此以外，在开展压力隧道部分的施工工作时，应紧实填充混凝土背衬，并重新填充压实处理钢筋混凝土衬里，灌浆处理接缝，避免出现空腔现象。做好现场检查也是十分必要的，为项目施工质量提供必要保障。

图3 隧道爆破工艺流程

在注浆回填、加固注浆施工环节中，需严格参照设计图纸的规定要求，不得预先埋入注浆管，为了避免外部因素带来干扰，应提高钻孔效率。对于灌浆回填作业来说，如若仅仅利用单一化的推挤方法，很可能会引发质量问题，如在停止 注入后，孔口处没有灌浆。对于较小的孔径，可以借助于手动气动钻机，对灌浆起到良好的加固效果。若在钻探作业中选择旋转地质钻机设备，则可以按照与帷幕灌浆相同的操作过程开展钻探施工即可。

2.4 现场监督

作为工程建设的服务方，监理单位对项目施工质量也具有一定的监督管理责任，因而在水工隧洞工程的整个施工阶段内，应严格按照具体的合作规定，做好质量监理工作，履行规范技术、现场监督等监理职能义务。总监理工程师应与建设单位、施工单位间保持良好沟通，依照合同约定，完成监理项目部的组建工作，一方面任用的监理人员需具备一定的专业素质，另一方面还应针对测量、机电、地质勘测等方面制定针对性的监理计划，紧随工程施工一线开展监督管理工作，实现对工程现场质量管理情况的全面掌握。除此以外，监理工程师还需对施工单位的工程款支付、人员配备等情况进行严格审核，确保各部分的管理工作符合合同要求，维护项目施工的有序进展，保证隧道建设中存在的技术问题、质量隐患得到及时协调与有效解决。复核质量评定，对进场设备、原材料以及构配件的报验情况予以严格审查，也是监理人员的工作任务。当收到建设单位下发的各类通知与文件时，也应做好及时的回复与传达。在规定时间内，完成各类监理资料的报送工作。

3.结束语

近年来，质量终身责任制逐步落实实行到我国大部分工程建设工作中，保障施工质量始终是水利工程建设的首要任务。为了提高水工隧洞施工质量水平，需对技术规范与质量监理予以高度重视，各部门单位认真负责，秉承质量第一的基本原则，解决工程建设中存在的质量隐患与技术问题，切实推动水工隧洞工程建设的高质量发展。