輸水隧洞全斷面襯砌施工質(zhì)量控制

孟玉香

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，蘭州 730000）

水利工程與人們的生活息息相關(guān)，我國(guó)對(duì)于水利工程的研究與開(kāi)發(fā)也愈加深入，取得了許多舉世矚目的成就。在2022 年2 月22 日，我國(guó)的一大國(guó)家重點(diǎn)水利工程——陜西“引漢濟(jì)渭”工程的秦嶺地段的輸水隧洞已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全線貫通。這一大突破不僅為人們的生產(chǎn)生活提供了更多的好處，也為輸水隧洞的研究增添了濃墨重彩的一筆。這個(gè)重點(diǎn)工程中的輸水隧洞采取了隧洞全斷面襯砌工藝，這個(gè)工藝具備獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，早已被應(yīng)用于水利工程中，但由于操作步驟較為復(fù)雜，其施工質(zhì)量控制的工藝也比較復(fù)雜。

1 淺析輸水隧洞全斷面襯砌施工

1.1 隧洞全斷面襯砌的概念

隧洞全斷面襯砌指的是一種支護(hù)施工結(jié)構(gòu)，按照設(shè)計(jì)圖的需求，一次性將隧洞口開(kāi)挖成型，形成完整斷面之后，再進(jìn)行支護(hù)襯砌的安裝施工。隧洞全斷面襯砌施工中所安裝的結(jié)構(gòu)能夠支持和維護(hù)隧洞的安全性與穩(wěn)定性。保持隧道的完整性，減少隧洞開(kāi)挖工程對(duì)隧洞周邊圍巖的干擾。防止隧洞圍巖風(fēng)化而對(duì)隧洞安全造成的影響，也在很大的程度上減輕了環(huán)境的負(fù)面影響，比如地下水往往會(huì)造成水分滲透的風(fēng)險(xiǎn)。隧洞全斷面襯砌的開(kāi)挖形式對(duì)于施工團(tuán)隊(duì)的技術(shù)水準(zhǔn)要求也比較高，在開(kāi)挖工程開(kāi)展之前，需要對(duì)水文地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)條件進(jìn)行充分的考察。隨著開(kāi)挖斷面的擴(kuò)大，圍巖的穩(wěn)定性也會(huì)受到一定的影響。在隧洞全斷面襯砌施工工程中，也應(yīng)當(dāng)隨時(shí)注意環(huán)境變化，必須保證隧洞全斷面襯砌結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、抗?jié)B度、抗侵蝕度、耐久度等等重要的因素[1]。注重提升隧洞整體結(jié)構(gòu)的受力穩(wěn)定性和受力結(jié)構(gòu)合理性。通過(guò)隧洞全斷面襯砌的支護(hù)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提升了隧洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的支撐，確保在后續(xù)的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，結(jié)構(gòu)能有效地限制圍巖的變形，保證了隧洞工程的安全，降低巖石松散掉落的安全風(fēng)險(xiǎn)。隧洞全斷面襯砌施工注重整體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性和穩(wěn)定性。

1.2 輸水隧洞全斷面襯砌施工的主要內(nèi)容

輸水隧洞全斷面襯砌的施工包括許多復(fù)雜的步驟，主要的流程包括前期準(zhǔn)備工作、設(shè)計(jì)圖紙工作、實(shí)地測(cè)量工作，中期的開(kāi)挖建造工作以及后期的維護(hù)工作等等。在輸水隧洞全斷面襯砌施工過(guò)程中，需要對(duì)底板和隧洞圍巖邊墻、拱面等結(jié)構(gòu)進(jìn)行混凝土澆筑的施工，混凝土施工是主要的工程。在底板完成混凝土澆筑之后，就可以對(duì)邊頂拱結(jié)構(gòu)進(jìn)行襯砌。選擇適宜的襯砌模板，架設(shè)起隧洞支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)架，利用穿行式襯砌臺(tái)車對(duì)隧洞進(jìn)行多次襯砌施工。工程中所使用的鋼筋需要進(jìn)行焊接，將攪拌好的混凝土通過(guò)輪軌式的運(yùn)輸車，運(yùn)輸?shù)揭r砌施工地，通過(guò)泵送的方式將混凝土輸入模板當(dāng)中[2]。整個(gè)輸水隧洞全斷面襯砌的工程還包括一些細(xì)節(jié)的施工步驟，比如鉆孔爆破施工步驟，需要對(duì)部分沒(méi)有能順利開(kāi)挖的區(qū)域進(jìn)行鉆孔爆破，以便于后續(xù)搭建模板和混凝土澆筑。在爆破的時(shí)候應(yīng)當(dāng)采取合適的爆破力度，不能傷害周圍的巖石，不能對(duì)地表環(huán)境造成傷害。通常在一些需要重點(diǎn)保護(hù)的區(qū)域，會(huì)采用人工鉆孔的方式[3]。由于輸水隧洞施工往往是在一些較為密閉的環(huán)境當(dāng)中，因此也要注重通風(fēng)降塵設(shè)施的搭建。安裝一定的射流風(fēng)機(jī)能夠加速孔洞內(nèi)部的空氣流動(dòng)速度，以排除部分污濁的空氣，使得施工人員處于更良好的施工環(huán)境當(dāng)中，除塵施工還包括噴霧降塵、排解降塵等方式。要縮小灰塵的蔓延范圍，盡可能降低產(chǎn)生灰塵的程度。減少灰塵的源頭，采取一定的措施保證施工環(huán)境的通暢性。除此之外，也要注重注漿排水的施工，可以利用小導(dǎo)管或管棚等方式來(lái)注漿止水，設(shè)置好排水的通道和溝渠。輸水隧洞洞內(nèi)的滲水處理施工步驟也是關(guān)鍵的，要進(jìn)行隧洞路面硬化的施工，排除水分對(duì)工程的影響。針對(duì)被雨水軟化的巖層，要及時(shí)進(jìn)行處理，鋪設(shè)一定的墊層，降低滲水的風(fēng)險(xiǎn)。隨時(shí)測(cè)量和監(jiān)控施工的各項(xiàng)重要數(shù)據(jù)，通過(guò)科學(xué)的數(shù)據(jù)來(lái)支援施工管理的進(jìn)程，提高施工的效率。

2 基于實(shí)際案例分析質(zhì)量控制的具體方案

2.1 案例介紹與分析

該水利工程的施工區(qū)域位于湟水流域的湟水河北岸，具體地理位置介于E103°30′～102°48′，N36°20′～37°12′。所處區(qū)域的地勢(shì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，周邊的山丘較為陡峭，附近的山區(qū)有大面積的天然樹(shù)林，整體水文環(huán)境較好，屬于良好的水源涵養(yǎng)區(qū)。工程作業(yè)的隧洞總長(zhǎng)85.06km，共有45座，其中的很多隧洞超過(guò)了2km。共有30座渡槽，總長(zhǎng)4.9km；明渠的總長(zhǎng)有6.41km。

由于該工程地理環(huán)境特殊，受環(huán)境因素的影響，隧洞洞內(nèi)的溫度比較高，地面容易發(fā)熱，圍巖出現(xiàn)變形，襯砌砼表面出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。這對(duì)工程的安全造成了威脅，不利于推進(jìn)輸水隧洞全斷面襯砌的施工進(jìn)程。因此施工團(tuán)隊(duì)對(duì)此進(jìn)行了整改，并進(jìn)一步控制了輸水隧洞全斷面襯砌的施工質(zhì)量，主要整改的區(qū)域是部分隧洞出口及出口方向的樁柱結(jié)構(gòu)。需要將部分砼襯砌標(biāo)號(hào)更改為C25W6。將輸水隧洞全斷面的襯砌鋼筋混凝土的側(cè)拱、頂拱環(huán)向受力主筋的直徑轉(zhuǎn)變?yōu)棣?6，縱向鋼筋的直徑由Φ10 轉(zhuǎn)變?yōu)棣?2，將隧洞全斷面襯砌的施工結(jié)構(gòu)當(dāng)中搭建的鋼筋之間的距離調(diào)為150mm。

2.2 提升工程質(zhì)量的設(shè)施需求

想要提升輸水隧洞全斷面襯砌施工質(zhì)量，就應(yīng)當(dāng)為施工工程配置最為適宜的設(shè)施條件，滿足質(zhì)量控制施工的設(shè)施環(huán)境需求，在此基礎(chǔ)之上再去落實(shí)質(zhì)量控制的施工操作。這些有助于提升質(zhì)量的設(shè)施主要有供電設(shè)施、供水設(shè)施、排水設(shè)施、通風(fēng)設(shè)施等。首先是供電的設(shè)施，需要提前架設(shè)好供電線路、電纜敷設(shè)、配電裝置，其布設(shè)方式和安裝位置都必須符合相應(yīng)的規(guī)范要求。為了預(yù)防因突發(fā)狀況導(dǎo)致停電，要配備可移運(yùn)式的發(fā)電機(jī)組，將這些機(jī)組作為隧洞全斷面襯砌施工工程的自備電源[4]。除此之外，從10KV 線路架設(shè)場(chǎng)內(nèi)高、低壓供電線路、配電房、功率補(bǔ)償裝置等等。施工過(guò)程里需要為照明設(shè)施供電，供電電壓可選擇110V 或220V，在開(kāi)挖和襯砌地段用電電壓通常為24～36V，動(dòng)力線路的電壓可以達(dá)到380V，注意各種電壓不同的纜線之間要保持一定的距離。在進(jìn)行爆破等具備一定傷害的操作時(shí)，務(wù)必?cái)嚅_(kāi)不必要的電源，并且及時(shí)將電纜線拆移并送至安全的區(qū)域。供水設(shè)施主要通過(guò)就地取材的方式來(lái)搭建，將地下水或泉水等水資源凈化處理之后，就可以滿足基本的施工要求了。除此之外，想要提升質(zhì)量，整體施工環(huán)境的空氣需要自由流通，工程中產(chǎn)生的廢氣要及時(shí)排出，因此通風(fēng)設(shè)施也非常關(guān)鍵，尤其是針對(duì)線路較為復(fù)雜的工程，需要配置軸流式通風(fēng)機(jī)，在隧洞內(nèi)部配備軸流式通風(fēng)機(jī)，保持通風(fēng)設(shè)備的安全，盡可能提升的通風(fēng)量[5]。最后是同樣有助于提升工程質(zhì)量的排水設(shè)施，應(yīng)當(dāng)在隧洞內(nèi)部分段配置集水坑，用于收集需要排放的水。對(duì)于部分殘余的積水，可以采用潛水泵將其再次聚集。在隧洞外部設(shè)置污水處理池，將這些水分進(jìn)行凈化處理之后再排放到自然的溝渠里。為了防止雨水對(duì)隧洞施工產(chǎn)生負(fù)面影響，及時(shí)在隧洞四周開(kāi)挖排水溝，確保排洪溝基的穩(wěn)定性，使水分可以直接被排走。

2.3 質(zhì)量控制工藝的主要流程

施工前需要做好準(zhǔn)備工作，準(zhǔn)備好實(shí)施質(zhì)量控制工藝的重要設(shè)備?；炷恋纳a(chǎn)系統(tǒng)主要有配料機(jī)、水泥儲(chǔ)存罐、JS500A 強(qiáng)制式的混凝土拌和機(jī)。制作襯砌模板主要采用可移動(dòng)式鋼模臺(tái)車。除此之外還要配備電焊機(jī)，附著式平板振搗器、裝載機(jī)、千斤頂、鋼筋調(diào)直機(jī)、鋼筋切斷機(jī)、鋼筋彎曲機(jī)、膠輪式砼罐車[6]。采用鋼模臺(tái)車使隧洞可以一次全截面襯砌成型，這種鋼模臺(tái)車一般是安裝在軌道上，通過(guò)牽引裝置將臺(tái)車牽引到軌道，用液壓的裝置模板定位，模板變形量需要控制在一定范圍內(nèi)，要保證襯砌后結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)指標(biāo)的滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。精準(zhǔn)測(cè)量好標(biāo)高及軸線，在模板安裝后，要加固和支撐好結(jié)構(gòu)，防止進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)模板會(huì)移位和變形，施工縫有進(jìn)行鑿毛處理。

根據(jù)施工圖和相關(guān)的施工規(guī)范要求加工鋼筋，按照配料單的要求加工制作。確保相關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件都符合技術(shù)規(guī)范所規(guī)定的質(zhì)量要求后，才可以將其運(yùn)送至隧洞內(nèi)。在進(jìn)行安裝工程前，需要根據(jù)施工的圖紙精準(zhǔn)測(cè)量出隧洞的洞軸中心線，以及重要的控制點(diǎn)，然后在這些點(diǎn)位對(duì)應(yīng)的位置上鋪設(shè)鋼筋。為了確保鋼筋的穩(wěn)固性，可以對(duì)其進(jìn)行綁扎和電焊的加固方式。橡膠止水帶的安裝也至關(guān)重要，通常這個(gè)步驟會(huì)和模板施工穿插進(jìn)行。在進(jìn)行止水帶的安裝之前，要先將鋼筋網(wǎng)綁扎成特定的形態(tài)，根據(jù)設(shè)計(jì)需求調(diào)整頂拱模板的位置。利用特定的封頭模板將所有止水帶進(jìn)行加固。接著進(jìn)入重要的混凝土施工環(huán)節(jié)。提前將所需的混凝土料準(zhǔn)備充足，利用攪拌機(jī)械對(duì)混凝土材料進(jìn)行集中的攪拌和制作，攪拌的時(shí)間和方式控制在允許的范圍內(nèi)[7]。

通過(guò)有軌式的梭車將混凝土巖漿運(yùn)送到隧洞內(nèi)，接著通過(guò)泵送的方式將巖漿運(yùn)送入倉(cāng)，利用附著式的振搗器完成混凝土結(jié)構(gòu)的振搗操作。在進(jìn)行拱頂混凝土的襯砌時(shí)，為了確保穩(wěn)定性，會(huì)采用雙側(cè)均勻?qū)ΨQ下料的方式，將混凝土均勻地澆筑在實(shí)體面，保證澆筑的厚度在50～80cm 范圍內(nèi)。為了確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量，需要及時(shí)檢測(cè)混凝土表面是否出現(xiàn)蜂窩、凸起、孔洞等缺陷情況，檢測(cè)結(jié)構(gòu)實(shí)體是否存在變形或移位情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)當(dāng)及時(shí)采取相應(yīng)的措施來(lái)處理?；炷凛斔凸艿腊惭b要求平直、澆筑先遠(yuǎn)后近；泵送混凝土需要采用專用的管道，采用些許水灰比為0.7 水泥砂漿來(lái)濕潤(rùn)混凝土導(dǎo)管。在泵送的過(guò)程里，嚴(yán)禁加水或空泵運(yùn)行。

在整個(gè)澆筑的過(guò)程里，也需要通過(guò)特定的模板來(lái)預(yù)留出可以導(dǎo)入材料的窗口，定期給予混凝土泵一定的壓力。完成混凝土澆筑工程后，需要等待一段時(shí)間，待混凝土實(shí)體足夠穩(wěn)定和牢固時(shí)可以拆除混凝土施工模板。拆模時(shí)間對(duì)襯砌的施工進(jìn)度而言很重要，務(wù)必保證最恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)，如果拆模的時(shí)間過(guò)早，混凝土實(shí)體可能會(huì)開(kāi)裂或倒坍，除此之外部分混凝土還會(huì)附著在模板上，如果時(shí)間太晚又會(huì)拖垮整體施工的效率。因此，拆模時(shí)間要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定，一般情況下，時(shí)間大概控制在8～15h。完成澆筑和脫模之后，還需要對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行定期養(yǎng)護(hù)。為了提升襯砌混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，需要讓其表層保持在充分濕潤(rùn)的狀態(tài)，一般采取的養(yǎng)護(hù)方式就是灑水養(yǎng)護(hù)。

2.4 控制施工質(zhì)量的總體部署和管理方式

由于該輸水隧洞全斷面襯砌施工工程總體而言比較復(fù)雜，分為隧洞進(jìn)、出口兩個(gè)作業(yè)面，為了盡可能保證工程的質(zhì)量，保證工程按期完成，需要由施工技術(shù)水平高且管理經(jīng)驗(yàn)豐富的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)控制施工的質(zhì)量，形成總體部署模式，落實(shí)相應(yīng)的管理細(xì)則。主要有四個(gè)職能部分，分別是生產(chǎn)技術(shù)部、質(zhì)量安全部、綜合部及工地實(shí)驗(yàn)室，負(fù)責(zé)施工的具體工作，總體部署的方式可以有效管理、組織、協(xié)調(diào)各部門的工作。該輸水隧洞全斷面襯砌施工程的生產(chǎn)技術(shù)部主要負(fù)責(zé)編制進(jìn)度計(jì)劃和組織設(shè)計(jì)方案，對(duì)輸水隧洞全斷面襯砌施工生產(chǎn)的過(guò)程進(jìn)行調(diào)度，下達(dá)具體的施工任務(wù)，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整施工指標(biāo)，規(guī)范管理施工技術(shù)資料，控制隧洞全斷面襯砌工程的實(shí)際成本的控制，幫助施工團(tuán)隊(duì)找到更多可應(yīng)用的新技術(shù)、新設(shè)備。質(zhì)量安全部門主要負(fù)責(zé)制定安全的目標(biāo)計(jì)劃及措施，對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)地檢驗(yàn)工作的成果，定期組織安全培訓(xùn)。及時(shí)注意到施工過(guò)程里的安全問(wèn)題和突發(fā)事故，對(duì)問(wèn)題和事故的原因和發(fā)生過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查與分析。綜合部門主要是負(fù)責(zé)隧洞全斷面襯砌項(xiàng)目的文件管理工作，整理文件、接收文件、下發(fā)文件、轉(zhuǎn)發(fā)文件等等。還需要根據(jù)購(gòu)置計(jì)劃去采購(gòu)所需的設(shè)備和材料，對(duì)施工過(guò)程的材料和設(shè)備進(jìn)行管理，負(fù)責(zé)精神文明建設(shè)、接待服務(wù)工作，還需負(fù)責(zé)對(duì)外協(xié)調(diào)關(guān)系等。工地試驗(yàn)室的主要職責(zé)有根據(jù)工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，嚴(yán)格控制施工進(jìn)程的質(zhì)量，遵循規(guī)范，科學(xué)合理地使用儀器設(shè)備，施工完成后還需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)設(shè)備，掌握隧洞全斷面襯砌工程的技術(shù)動(dòng)態(tài)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)技術(shù)，進(jìn)行質(zhì)量分析和環(huán)境檢測(cè)，及時(shí)收集有效信息，送檢數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隧洞全斷面襯砌指的是一種支護(hù)施工結(jié)構(gòu)，其施工過(guò)程包括許多復(fù)雜的步驟，主要的流程包括前期的準(zhǔn)備工作、設(shè)計(jì)圖紙工作、實(shí)地測(cè)量工作，中期的開(kāi)挖建造工作以及后期的維護(hù)工作等等。結(jié)合工程實(shí)際案例，詳細(xì)分析了隧洞全斷面襯砌施工質(zhì)量控制的工藝和方法。該工程由于隧洞洞內(nèi)的溫度比較高，圍巖出現(xiàn)了變形，襯砌砼表面出現(xiàn)裂縫，所以應(yīng)當(dāng)進(jìn)行全面深入的整改施工，需要整改的區(qū)域是部分隧洞出口及出口方向的樁柱結(jié)構(gòu)。提前配備好供電設(shè)施、供水設(shè)施、通風(fēng)設(shè)施等。為了實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制的目的，整個(gè)過(guò)程需要嚴(yán)格地根據(jù)施工圖和相關(guān)施工規(guī)范的要求來(lái)進(jìn)行。