固增水電站引水隧洞開挖和臨時(shí)支護(hù)出現(xiàn)的質(zhì)量問題及采取的控制措施

韓 坤

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610213)

1 概 述

固增水電站位于四川省木里藏族自治縣固增苗族鄉(xiāng)，屬于低閘引水式電站。引水隧洞長約11.06 km，縱坡i=2.086 9‰，馬蹄形襯砌斷面尺寸為6.1 m×7.8 m。隧洞沿線支溝較發(fā)育，從上至下規(guī)模較大的沖溝有洼開溝、撒洼溝，溝內(nèi)有常年性流水，洪水期流量較大。隧洞區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，發(fā)育4條大斷層：基洼斷層、撒洼斷層、索根斷層和曼念吉崗斷層[1]。

引水隧洞開挖及臨時(shí)支護(hù)出現(xiàn)的質(zhì)量問題系指引水隧洞在開挖和臨時(shí)支護(hù)施工過程中存在不符合現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的問題。根據(jù)筆者在固增水電站多年從事管理引水隧洞工程的施工經(jīng)驗(yàn)，從測量、開挖、錨桿支護(hù)、噴射混凝土和鋼拱架五個(gè)方面總結(jié)出引水隧洞在開挖及臨時(shí)支護(hù)過程中容易出現(xiàn)的一些質(zhì)量問題，并根據(jù)所積累的施工經(jīng)驗(yàn)和閱歷，針對引水隧洞在開挖和臨時(shí)支護(hù)過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題，從施工技術(shù)和施工管理兩方面對癥治理，不僅可以防范質(zhì)量問題的出現(xiàn)，而且能盡可能地消除施工質(zhì)量缺陷，避免質(zhì)量事故的發(fā)生，以達(dá)到防患于未然的目的，保證工程質(zhì)量。

2 質(zhì)量問題以及對施工技術(shù)質(zhì)量進(jìn)行控制

2.1 工程測量出現(xiàn)的質(zhì)量問題及控制

引水隧洞貫通時(shí)，對于軸線偏差超過規(guī)定值的問題，測量人員在引水隧洞開挖前應(yīng)進(jìn)行貫通測量技術(shù)設(shè)計(jì)并編制施工放樣總圖。對測量儀器定期進(jìn)行檢定并具備有效的檢定證書，對于檢定不合格或精度達(dá)不到要求的測量儀器不得投入使用。

固增水電站引水隧洞洞線較長，在繪制控制網(wǎng)時(shí)，其邊長投影長度容易產(chǎn)生較大誤差，對此，需要將投影面與隧洞進(jìn)出口的平均高程面重疊，同時(shí)將隧洞中軸線置于中央子午線附近或高斯正形投影3度帶。

關(guān)于垂線偏差對方向值的影響，可以將盡可能多的洞外控制點(diǎn)置于與洞口通視良好的位置，使其定向邊與洞口盡可能處于同一平面。

在引水隧洞開挖支護(hù)過程中，其洞內(nèi)控制點(diǎn)可能會受到人工、機(jī)械、爆破等因素的影響而造成點(diǎn)位變動，此時(shí)應(yīng)將控制點(diǎn)布置在爆破影響范圍外并設(shè)置醒目的提示標(biāo)識，加強(qiáng)保護(hù)措施，布點(diǎn)人員應(yīng)配合管理人員做好保護(hù)控制點(diǎn)的宣傳和教育工作，同時(shí)，測量人員必須進(jìn)行定期檢查復(fù)核，及時(shí)糾偏。

2.2 開挖出現(xiàn)的質(zhì)量問題及控制

采用鉆孔爆破法開挖引水隧洞時(shí)，將超、欠挖控制在規(guī)定值范圍內(nèi)至關(guān)重要。開挖施工前應(yīng)進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)以確定爆破設(shè)計(jì)參數(shù)；在開挖過程中，根據(jù)爆破效果和現(xiàn)場圍巖實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)。對于圍巖自穩(wěn)能力較差的洞段，應(yīng)及時(shí)采取封閉支護(hù)措施，防止其發(fā)生掉塊、塌方、變形等。

對于引水隧洞，在鉆孔爆破開挖后出現(xiàn)的洞壁半孔率較低和爆破孔壁爆震裂縫問題，應(yīng)慎重選擇爆破參數(shù)并根據(jù)巖性變化動態(tài)調(diào)整爆破參數(shù)；在不良地質(zhì)條件洞段，應(yīng)遵循“弱爆破、少擾動、短進(jìn)尺、快循環(huán)、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測”的施工原則[2]。針對爆震裂縫問題，可以適當(dāng)減小炮孔的間排距并減少爆破藥量。

為防止在引水隧洞開挖過程中出現(xiàn)掉塊、塌落等問題，需根據(jù)現(xiàn)場圍巖情況選擇合適的開挖循環(huán)進(jìn)尺：將Ⅲ類圍巖的開挖進(jìn)尺控制在2～4 m，Ⅳ類圍巖的開挖進(jìn)尺控制在1～2 m，Ⅴ類圍巖的開挖進(jìn)尺控制在0.5～1 m。對于不良地質(zhì)條件洞段的開挖進(jìn)尺可適當(dāng)減??；不良地質(zhì)條件洞段開挖時(shí)，應(yīng)選擇合適的開挖支護(hù)方案并遵循新奧法施工原則，對軟巖或極軟巖采用機(jī)械或人工開挖。對于地下水豐富洞段應(yīng)及時(shí)進(jìn)行排水、導(dǎo)水處理。

2.3 錨桿支護(hù)出現(xiàn)的質(zhì)量問題及控制

在錨桿支護(hù)過程中，容易出現(xiàn)錨桿孔位和孔向偏差問題，對此，在設(shè)計(jì)階段，需要根據(jù)隧洞斷面的大小設(shè)計(jì)出合理的錨桿長度以確保錨桿安裝有足夠的施工空間；鉆孔前，使用全站儀進(jìn)行點(diǎn)位布置并用紅色噴漆標(biāo)記；開孔時(shí)，調(diào)整好鉆桿的角度和方位，在鉆進(jìn)過程中根據(jù)孔斜度的大小及時(shí)進(jìn)行糾正。

若錨桿入巖長度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，質(zhì)量員應(yīng)在安裝前使用卷尺或標(biāo)桿量測其孔深。對于孔深不滿足設(shè)計(jì)要求的，需責(zé)令現(xiàn)場鉆工補(bǔ)鉆至設(shè)計(jì)孔深；在軟巖或極軟巖洞段容易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)對塌孔進(jìn)行掃孔并“隨鉆隨安”；對于塌孔非常嚴(yán)重的部位，可改用自進(jìn)式錨桿進(jìn)行安裝。

當(dāng)檢測到錨桿注漿密實(shí)度或錨桿拉拔力不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)立即對不合格的錨桿進(jìn)行旁位補(bǔ)打。注漿用的砂漿必須通過試驗(yàn)確定其配合比并進(jìn)行強(qiáng)度檢測，當(dāng)其強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后方可使用；若采用的是先注漿后插桿的施工工藝，需將注漿管插到孔底，邊注漿、邊緩慢拔出注漿管；若采用先插桿、后注漿的施工工藝，需要按設(shè)計(jì)要求布置注漿管和排氣管并均勻注漿；對于富水洞段，可以采用先在孔內(nèi)填塞水泥藥卷，再插入錨桿的施工工藝[3]。

2.4 噴射混凝土出現(xiàn)的質(zhì)量問題及控制

在引水隧洞開挖過程中，施工隊(duì)伍容易出現(xiàn)“重進(jìn)尺、輕支護(hù)”的思想，導(dǎo)致噴射混凝土施工面滯后掌子面很多個(gè)循環(huán)。對此，應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)條件確定兩者的間隔循環(huán)次數(shù)或最小距離，制定合理的施工流程，保證工序間的銜接。根據(jù)固增水電站引水隧洞工程的開挖經(jīng)驗(yàn)，建議Ⅲ類圍巖最多間隔2～3個(gè)循環(huán)或距掌子面6～8 m，Ⅳ類和Ⅴ類圍巖開挖完成后及時(shí)封閉圍巖。

在噴射混凝土施工過程中，可能會因?yàn)槎幢诘钠秸炔疃鴮?dǎo)致噴混凝土的厚度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，對此，可以分區(qū)域自下而上呈“Z“字型施噴，同時(shí)在每一區(qū)域作業(yè)面埋設(shè)標(biāo)尺或利用錨桿頭做厚度標(biāo)記，只有當(dāng)標(biāo)尺或厚度標(biāo)記被掩埋才能停止施噴。

對于噴射混凝土回彈量大的問題，固增水電站項(xiàng)目部研發(fā)出一種噴漿機(jī)聯(lián)合輸料裝置，能夠有效減少回彈量；同時(shí)，通過現(xiàn)場反復(fù)試驗(yàn)，最終確定了噴射混凝土的最優(yōu)配合比和施噴的最佳水壓與風(fēng)壓。

2.5 鋼拱架出現(xiàn)的質(zhì)量問題及控制

鋼拱架安裝在軟弱或極軟弱圍巖中，容易因圍巖變形而侵占襯砌結(jié)構(gòu)斷面，因此，在開挖前根據(jù)圍巖特性，采用工程類比法分析圍巖變形參數(shù)，視圍巖可能發(fā)生的變形大小在設(shè)計(jì)開挖線外適當(dāng)預(yù)留變形量。

在鋼拱架安裝過程中，鋼拱架與巖壁間存在空隙、基巖軟弱或鋼拱架垂直度不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)均會降低鋼拱架的穩(wěn)定性。對于鋼拱架與圍巖間的空隙，可以采用噴射混凝土進(jìn)行填充，若空隙較大，可在拱頂和邊墻先噴一層混凝土，隨后使用同類型鋼材制作的副拱支撐于拱頂巖壁，使用強(qiáng)度、大小等符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求的石塊填充邊墻，最后再噴一層混凝土；在鋼拱架安裝時(shí)，用全站儀或吊線錘對鋼拱架的垂直度進(jìn)行監(jiān)測，若垂直度不符合規(guī)范要求，應(yīng)立即進(jìn)行調(diào)整；鋼拱架安裝后，立即與系統(tǒng)錨桿焊接或加設(shè)鎖腳鎖腰錨桿，同時(shí)在鋼拱架間焊接連接筋；若拱腳基巖承載力不滿足設(shè)計(jì)要求，可在拱腳澆筑C20混凝土墊墩或加設(shè)用16 mm厚的鋼板制作而成的墊板。

3 施工管理質(zhì)量控制

3.1 建立質(zhì)量保證體系

項(xiàng)目部以ISO9002質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，以PDCA循環(huán)控制為原理，以項(xiàng)目經(jīng)理為核心，建立健全了一個(gè)“橫向到邊，縱向到底，控制有效”，能切實(shí)執(zhí)行工作職責(zé)的質(zhì)量保證體系，從體制上避免了質(zhì)量問題的發(fā)生。固增水電站質(zhì)量保證體系見圖1。

圖1 固增水電站質(zhì)量保證體系示意圖

3.2 制定嚴(yán)格的獎罰規(guī)章制度

制定獎罰規(guī)章制度，編制《引水隧洞開挖支護(hù)質(zhì)量獎罰實(shí)施細(xì)則》。本著獎優(yōu)罰劣的原則，鼓勵(lì)和督促項(xiàng)目部全體員工自覺提高質(zhì)量意識、管理和施工水平，激發(fā)員工的創(chuàng)造性和主觀能動性，以達(dá)到優(yōu)者更優(yōu)，劣者變優(yōu)的目的。

3.3 實(shí)行崗位責(zé)任制和質(zhì)量終身制

建立洞室工區(qū)，根據(jù)經(jīng)理、總工程師、工區(qū)主任、質(zhì)量員等崗位的工作性質(zhì)和特點(diǎn)，明確規(guī)定各崗位的職責(zé)和權(quán)限并按照已制定的質(zhì)量目標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考核和獎懲。將崗位責(zé)任制與質(zhì)量終身制相結(jié)合，把崗位責(zé)任落實(shí)到個(gè)人和具體的工作中，保證崗位責(zé)任制切合實(shí)際的執(zhí)行，防止違規(guī)操作。

3.4 實(shí)行質(zhì)量一票否決制

對管理人員和生產(chǎn)人員因工程質(zhì)量引發(fā)嚴(yán)重的安全事故、造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和聲譽(yù)損失的實(shí)行一票否決，取消其當(dāng)年參與各類表彰、獎勵(lì)、評優(yōu)、評先、職務(wù)晉升等資格，以此督促相關(guān)人員落實(shí)質(zhì)量控制措施。

3.5 嚴(yán)格執(zhí)行三檢制度

單元工程的驗(yàn)收實(shí)行三檢制度：“初檢”由班組質(zhì)量人員負(fù)責(zé)，“復(fù)檢”由施工隊(duì)伍質(zhì)量人員負(fù)責(zé)，“終檢”由技術(shù)質(zhì)量部質(zhì)量人員負(fù)責(zé)?！叭龣z”通過后由技術(shù)質(zhì)量部質(zhì)量人員向監(jiān)理單位提交施工記錄、原始資料、驗(yàn)收申請報(bào)告、質(zhì)量檢查記錄、單元驗(yàn)收合格證等，申請監(jiān)理工程師驗(yàn)收，待監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格并簽發(fā)單元驗(yàn)收合格證后方能進(jìn)入下道工序施工[4]。

3.6 成立QC小組，召開質(zhì)量例會，施工技術(shù)文件交底

由技術(shù)質(zhì)量部牽頭成立QC小組，發(fā)動員工開展QC小組活動，全體合作、集思廣益，圍繞現(xiàn)場質(zhì)量目標(biāo)和質(zhì)量問題進(jìn)行質(zhì)量宣傳教育和質(zhì)量攻關(guān)。由QC小組牽頭定期開展質(zhì)量專題例會，對施工質(zhì)量好的個(gè)人和班組進(jìn)行表彰和宣揚(yáng)，對施工質(zhì)量差的個(gè)人和班組進(jìn)行批評和指導(dǎo)，對存在或即將出現(xiàn)的質(zhì)量問題進(jìn)行總結(jié)分析，提出整改建議和要求，明確下一階段的質(zhì)量目標(biāo)和控制手段。

在工程施工前，由項(xiàng)目部組織對已制定批準(zhǔn)的施工技術(shù)文件進(jìn)行技術(shù)交底。交底內(nèi)容應(yīng)貫徹施工驗(yàn)收規(guī)范、技術(shù)規(guī)程、工藝標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)和安全生產(chǎn)等要求。交底對象包括但不限于技術(shù)質(zhì)量部、施工管理部、安全環(huán)保部、設(shè)備物資及采購部等有關(guān)部門人員，以及施工隊(duì)伍的主管負(fù)責(zé)人、技術(shù)負(fù)責(zé)人和作業(yè)人員。

3.7 嚴(yán)把“四關(guān)”

嚴(yán)把圖紙關(guān)、測量關(guān)、材料質(zhì)量及試驗(yàn)關(guān)、過程工序質(zhì)量關(guān)。施工過程中做到“六不施工，三不接交”：不進(jìn)行技術(shù)交底不施工；圖紙和技術(shù)要求不清楚不施工；測量資料未經(jīng)審核不施工；材料無合格證或試驗(yàn)不合格不施工；隱蔽工程未經(jīng)聯(lián)合簽證不施工；未經(jīng)監(jiān)理工程師認(rèn)可或批準(zhǔn)的工序不施工；無自檢記錄不接交；未經(jīng)監(jiān)理工程師或值班技術(shù)員驗(yàn)收不接交；施工記錄不全不接交[5]。

4 結(jié) 語

施工組織安排或施工方法不當(dāng)、施工操作或施工行為不規(guī)范、管理和過程的質(zhì)量控制松懈均會誘發(fā)質(zhì)量問題的發(fā)生，嚴(yán)重的還會導(dǎo)致質(zhì)量安全事故，因此，對于質(zhì)量管控要從施工技術(shù)和施工管理兩方面著手，才能確保施工質(zhì)量，進(jìn)而保障工程質(zhì)量。

固增水電站引水隧洞工程在遵循上述原則施工的前提下，在施工期間歷經(jīng)多次涌水、突泥、塌方、變形和不明氣體的困擾，均未發(fā)生質(zhì)量事故，并于2021年1月23日順利貫通，引水隧洞分部工程質(zhì)量等級被評為優(yōu)良，受到監(jiān)理和業(yè)主的一致好評。