水工隧洞施工質(zhì)量問(wèn)題及解決措施探析

孫 躍

（四川省閬中市水務(wù)局，四川 閬中 637400）

當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了巨大的成績(jī)，交通、電力、水利等行業(yè)的基礎(chǔ)建設(shè)工程也隨之得到了蓬勃發(fā)展。對(duì)于水利工程而言，水工隧洞是其中的重點(diǎn)難點(diǎn)之一，多個(gè)相關(guān)的施工工程均表示水工隧洞的施工是最難的，要考慮此隧洞線路與整個(gè)建設(shè)工程的相適應(yīng)，同時(shí)也要綜合考慮施工地形、地貌、水文等等方面條件。由于外界地形、水流的壓力及施工設(shè)計(jì)質(zhì)量等因素，導(dǎo)致了隧洞掉塊甚至坍塌的發(fā)生率的增高。因此需要提高水工隧洞施工的質(zhì)量水平，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并迅速解決問(wèn)題的施工原則。

1 水工隧洞概論

1.1 類型分類

1.1.1 根據(jù)用途及所涉及的工程來(lái)分類

水工隧洞的功能用處較為廣泛，常用于多種施工工程中，其中可分為：①在水利工程用來(lái)導(dǎo)流泄洪的隧洞；②在發(fā)電、農(nóng)業(yè)澆灌及工業(yè)生活中用來(lái)引水、輸水的隧洞；③用于工程排水用的隧洞；④防空及檢修中用來(lái)排沙的隧洞[1]。

1.1.2 根據(jù)水流動(dòng)態(tài)分分類

工程施工中會(huì)遇到多種情況的水流狀態(tài)，當(dāng)水流布滿隧洞的過(guò)水?dāng)嗝?，且?nèi)壁承受一定程度的壓強(qiáng)時(shí)，稱為有壓隧洞；當(dāng)水流并未布滿過(guò)水?dāng)嗝?，且此水流是自由水面時(shí)，稱為無(wú)壓隧洞。

1.2 工作特點(diǎn)

1.2.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

水工隧洞主要是在山體中進(jìn)行施工作業(yè)，在隧洞開挖時(shí)，其結(jié)構(gòu)及受力情況與山體巖石有著密切關(guān)聯(lián)，開挖過(guò)程中會(huì)對(duì)巖體的原本應(yīng)力平衡進(jìn)行改變，應(yīng)力分布變得不均勻，產(chǎn)生變形現(xiàn)象，使得隧洞有發(fā)生坍塌的可能性。在施工過(guò)程中，為了保證施工人員及建筑的安全性，施工單位會(huì)時(shí)常架設(shè)臨時(shí)支護(hù)或永久襯砌，與其它建筑工程比較，此工程的難度更大，施工過(guò)程中遇到的干擾因素更多。

1.2.2 水流特點(diǎn)

在泄水隧洞中，高速水流對(duì)隧洞具有較強(qiáng)的沖擊力，同時(shí)也可造成隧洞的振動(dòng)及空蝕破壞等現(xiàn)象。在隧洞出口處水流流速較高，流量較大，產(chǎn)生的能量較為集中，而在進(jìn)水口處，則水壓較大，閘門需要超強(qiáng)的剛性。如隧洞為有壓情況下，內(nèi)壁所承受的水壓一般都是較大的，如水流滲透至裂縫中時(shí)，會(huì)直接對(duì)巖體的穩(wěn)定性能進(jìn)行破壞，因此在施工時(shí)需要特別注意襯砌的強(qiáng)度與嚴(yán)密性。

1.3 隧洞線路

在設(shè)計(jì)隧洞線路時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能追求“短、直”，同時(shí)需要和整個(gè)水利工程的項(xiàng)目任務(wù)相互適應(yīng)，并結(jié)合施工地質(zhì)及水文條件進(jìn)行施工。在施工建設(shè)中，隧洞應(yīng)具有一定的埋深深度，降低襯砌的厚度，常規(guī)情況下，隧洞頂部的巖體厚度應(yīng)至少大于3倍的洞寬值。

2 研究方法

2.1 抽樣調(diào)查

由于現(xiàn)場(chǎng)施工中山體呈現(xiàn)裂縫發(fā)育現(xiàn)象，并且偶爾還會(huì)有碎石夾帶粘土掉落，因此需要不斷進(jìn)行支護(hù)。在開展隧洞施工工作中，主要的隱患在采用鉆爆法開挖隧洞，混凝土施工及鋼筋制作安裝。通過(guò)探訪河南、山西、云南等地的另外100 個(gè)水工隧洞項(xiàng)目工程，歸納總結(jié)其中主要的質(zhì)量隱患，見表1。

表1 工程質(zhì)量隱患總結(jié)

2.2 樣本分析

由于采取的施工方法不同、施工地理位置不同，因此在施工過(guò)程之中遇到了一系列的問(wèn)題。

（1）支護(hù)強(qiáng)度不足

大部分隧洞開發(fā)之前需要進(jìn)行鉆孔爆破法，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算再進(jìn)行爆破。但是在此工作進(jìn)行中，由于受到實(shí)際施工的不精準(zhǔn)性及巖體的不確定性等因素，會(huì)造成爆破坍塌或未達(dá)到理論爆破深度等現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)生爆破坍塌現(xiàn)象時(shí)，之前設(shè)計(jì)的隧洞支護(hù)方式可能不會(huì)在滿足實(shí)際使用要求，進(jìn)而增加了隧洞襯砌混凝土填補(bǔ)量；而當(dāng)發(fā)生欠挖現(xiàn)象時(shí)，會(huì)造成鋼筋布局出現(xiàn)錯(cuò)亂，進(jìn)而產(chǎn)生較高的襯砌質(zhì)量隱患。因此在隧洞開挖過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一定的施工質(zhì)量的隱患影響。

（2）混凝土質(zhì)量較差

混凝土是隧洞施工的關(guān)鍵材料，由于混凝土而導(dǎo)致的質(zhì)量問(wèn)題也時(shí)有發(fā)生。在隧洞混凝土施工中多采用型號(hào)參數(shù)已設(shè)定好的鋼模臺(tái)車，當(dāng)臺(tái)車與洞軸線的定位發(fā)生偏離時(shí)，在混凝土進(jìn)行澆筑過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生灌注壓力增大，對(duì)臺(tái)車造成一定程度的局部擠壓，進(jìn)而與較矮的邊墻接縫處容易發(fā)生錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象；在隧洞頂端，當(dāng)封堵不嚴(yán)及水灰較大時(shí)，混凝土澆筑過(guò)程結(jié)束后，在襯砌背后極易產(chǎn)生空洞現(xiàn)象；在混凝土施工過(guò)程中還較容易出現(xiàn)裂縫問(wèn)題，此問(wèn)題主要是由于混凝土的振搗、配比等因素造成。

（3）鋼筋剛度較低

鋼筋制作過(guò)程存在一定的疏忽，導(dǎo)致建設(shè)結(jié)構(gòu)剛度缺失。在隧洞施工中會(huì)應(yīng)用到大量的鋼筋，但是出廠的鋼筋原材料，不是直條的（一般是定尺9 m 或者12 m）就是一卷一卷的，需要根據(jù)圖紙要求，切成各種規(guī)格，彎曲各種形狀的構(gòu)件。并根據(jù)圖紙及規(guī)范，把制作好的各種構(gòu)件，用綁扎到施工部位，或者用焊接、機(jī)械連接等方式。鋼筋的制作安裝是隧洞施工質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)，此工作中的質(zhì)量主要在于人為因素，施工人員的質(zhì)量控制意識(shí)及技術(shù)水平均直接影響著鋼筋制安的質(zhì)量水平，常見的問(wèn)題有施工隨意、偷工減料等不良行為，導(dǎo)致了鋼筋間距不均、數(shù)量不足及保護(hù)層厚度不達(dá)要求等情況。

2.3 解決措施

為了提高水工隧洞建設(shè)的質(zhì)量，加快建設(shè)速度，需要針對(duì)在實(shí)際施工過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行研究，解決這些問(wèn)題。

（1）爆破仿真技術(shù)

在進(jìn)行鉆爆法進(jìn)行的時(shí)候，需要對(duì)周圍的地質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的考察、取樣，并通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行爆破仿真，確保使用的爆破火藥能夠滿足爆破的需求，又不會(huì)造成更多的裂紋出現(xiàn)，減少對(duì)周圍結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響[2]。當(dāng)進(jìn)行爆破時(shí)，需要預(yù)先準(zhǔn)備多個(gè)爆破點(diǎn)，一旦某一個(gè)點(diǎn)爆破出現(xiàn)問(wèn)題，可以及時(shí)的進(jìn)行調(diào)整。在爆破完成之后，需要對(duì)爆破的效果進(jìn)行審查，對(duì)其在該種地質(zhì)之中所造成的影響進(jìn)行分析，將所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，一旦遇到類似的地址情況，還可以用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行參考。

（2）光線輔助定位

高安全意識(shí)、加強(qiáng)監(jiān)管力度、提升綜合管理水平、政府層面進(jìn)行調(diào)控等方法能夠從一定程度施工時(shí)，臺(tái)車需要與洞軸線完全一致，可以采用光線輔助定位的方式來(lái)進(jìn)行，通過(guò)紅色的光線從隧洞的軸心射出，這樣可以隨時(shí)的檢測(cè)臺(tái)車的具體位置，減少了錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象的發(fā)生。另外在施工過(guò)程中要特別注意與頂部的結(jié)合，進(jìn)行多次夯實(shí)，有必要時(shí)采用支架支頂，確保頂部不出現(xiàn)空洞。針對(duì)施工過(guò)程之中出現(xiàn)的裂縫問(wèn)題，在進(jìn)行施工時(shí)要嚴(yán)格控制不同原料的比例，加工過(guò)程中要保證混合完全，在施工完成之后還要進(jìn)行后期的養(yǎng)護(hù)，以避免因溫度、水分差異導(dǎo)致的裂縫。

（3）建立完整的鋼筋制作流程

在進(jìn)行鋼筋制作時(shí)，需要建立完整的工藝流程，對(duì)流程上每一個(gè)工作均制定好標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)要具備一定的可操作性。當(dāng)工人進(jìn)行鋼筋制作的過(guò)程之中，通過(guò)完整的工藝流程，能夠生產(chǎn)出質(zhì)量合格的鋼筋結(jié)構(gòu)。

此外，還需要對(duì)工人周期性培訓(xùn)，以其主要的工作為重點(diǎn)培訓(xùn)內(nèi)容，提升其專業(yè)技術(shù)能力，確保能夠按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)完成自身工作。由于在培訓(xùn)的過(guò)程之中對(duì)工人灌輸了安全生產(chǎn)的理念，因此在施工過(guò)程之中安全事故也得到了大幅度下降。

2.4 效果分析

通過(guò)對(duì)不同的問(wèn)題采取的應(yīng)對(duì)措施，將其全面在工程之中推廣，對(duì)比以往的施工數(shù)據(jù)，可以得出，在采取相應(yīng)的整改方式以后，鉆爆過(guò)程在計(jì)算機(jī)以及同類地質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)的支撐下，施工的有效程度提升了30%，爆破造成的有損性裂紋也大幅度減少，精準(zhǔn)程度更好。在混凝土方面，臺(tái)車基本沒有再出現(xiàn)大幅度的偏差。對(duì)于頂部增加了支撐，并加大了夯實(shí)力度，頂部的中空現(xiàn)象得到了有效的改善。此外，通過(guò)后期的保養(yǎng)，裂紋數(shù)目也大幅度下降。鋼筋制作的過(guò)程之中，由于有了完整的工藝，鋼筋質(zhì)量得到了有效的保證。由于對(duì)工人定期的培訓(xùn)，使得其工作速度也得到了提升。

3 結(jié)語(yǔ)

在施工企業(yè)中普遍存著爆破安全性、混凝土強(qiáng)度、鋼筋合規(guī)性等問(wèn)題，這些問(wèn)題不僅會(huì)導(dǎo)致施工進(jìn)度延緩、存在風(fēng)險(xiǎn)因素，還會(huì)降低施工質(zhì)量。通過(guò)提上提升建設(shè)施工的質(zhì)量。只有這樣，才能夠促使我國(guó)水工隧洞施工行業(yè)健康發(fā)展，為我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)添力。