水工隧洞施工質量問題及解決措施探析

孫 躍

（四川省閬中市水務局，四川 閬中 637400）

當前，我國經濟發展取得了巨大的成績，交通、電力、水利等行業的基礎建設工程也隨之得到了蓬勃發展。對于水利工程而言，水工隧洞是其中的重點難點之一，多個相關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建設工程的相適應，同時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計質量等因素，導致了隧洞掉塊甚至坍塌的發生率的增高。因此需要提高水工隧洞施工的質量水平，做到及時發現問題，并迅速解決問題的施工原則。

1 水工隧洞概論

1.1 類型分類

1.1.1 根據用途及所涉及的工程來分類

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在水利工程用來導流泄洪的隧洞；②在發電、農業澆灌及工業生活中用來引水、輸水的隧洞；③用于工程排水用的隧洞；④防空及檢修中用來排沙的隧洞[1]。

1.1.2 根據水流動態分分類

工程施工中會遇到多種情況的水流狀態，當水流布滿隧洞的過水斷面，且內壁承受一定程度的壓強時，稱為有壓隧洞；當水流并未布滿過水斷面，且此水流是自由水面時，稱為無壓隧洞。

1.2 工作特點

1.2.1 結構特點

水工隧洞主要是在山體中進行施工作業，在隧洞開挖時，其結構及受力情況與山體巖石有著密切關聯，開挖過程中會對巖體的原本應力平衡進行改變，應力分布變得不均勻，產生變形現象，使得隧洞有發生坍塌的可能性。在施工過程中，為了保證施工人員及建筑的安全性，施工單位會時常架設臨時支護或永久襯砌，與其它建筑工程比較，此工程的難度更大，施工過程中遇到的干擾因素更多。

1.2.2 水流特點

在泄水隧洞中，高速水流對隧洞具有較強的沖擊力，同時也可造成隧洞的振動及空蝕破壞等現象。在隧洞出口處水流流速較高，流量較大，產生的能量較為集中，而在進水口處，則水壓較大，閘門需要超強的剛性。如隧洞為有壓情況下，內壁所承受的水壓一般都是較大的，如水流滲透至裂縫中時，會直接對巖體的穩定性能進行破壞，因此在施工時需要特別注意襯砌的強度與嚴密性。

1.3 隧洞線路

在設計隧洞線路時，應當盡可能追求“短、直”，同時需要和整個水利工程的項目任務相互適應，并結合施工地質及水文條件進行施工。在施工建設中，隧洞應具有一定的埋深深度，降低襯砌的厚度，常規情況下，隧洞頂部的巖體厚度應至少大于3倍的洞寬值。

2 研究方法

2.1 抽樣調查

由于現場施工中山體呈現裂縫發育現象，并且偶爾還會有碎石夾帶粘土掉落，因此需要不斷進行支護。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。通過探訪河南、山西、云南等地的另外100 個水工隧洞項目工程，歸納總結其中主要的質量隱患，見表1。

表1 工程質量隱患總結

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，因此在施工過程之中遇到了一系列的問題。

（1）支護強度不足

大部分隧洞開發之前需要進行鉆孔爆破法，經過嚴格的計算再進行爆破。但是在此工作進行中，由于受到實際施工的不精準性及巖體的不確定性等因素，會造成爆破坍塌或未達到理論爆破深度等現象。當發生爆破坍塌現象時，之前設計的隧洞支護方式可能不會在滿足實際使用要求，進而增加了隧洞襯砌混凝土填補量；而當發生欠挖現象時，會造成鋼筋布局出現錯亂，進而產生較高的襯砌質量隱患。因此在隧洞開挖過程中，會產生一定的施工質量的隱患影響。

（2）混凝土質量較差

混凝土是隧洞施工的關鍵材料，由于混凝土而導致的質量問題也時有發生。在隧洞混凝土施工中多采用型號參數已設定好的鋼模臺車，當臺車與洞軸線的定位發生偏離時，在混凝土進行澆筑過程中會產生灌注壓力增大，對臺車造成一定程度的局部擠壓，進而與較矮的邊墻接縫處容易發生錯臺現象；在隧洞頂端，當封堵不嚴及水灰較大時，混凝土澆筑過程結束后，在襯砌背后極易產生空洞現象；在混凝土施工過程中還較容易出現裂縫問題，此問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

鋼筋制作過程存在一定的疏忽，導致建設結構剛度缺失。在隧洞施工中會應用到大量的鋼筋，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，需要根據圖紙要求，切成各種規格，彎曲各種形狀的構件。并根據圖紙及規范，把制作好的各種構件，用綁扎到施工部位，或者用焊接、機械連接等方式。鋼筋的制作安裝是隧洞施工質量控制的重要環節，此工作中的質量主要在于人為因素，施工人員的質量控制意識及技術水平均直接影響著鋼筋制安的質量水平，常見的問題有施工隨意、偷工減料等不良行為，導致了鋼筋間距不均、數量不足及保護層厚度不達要求等情況。

2.3 解決措施

為了提高水工隧洞建設的質量，加快建設速度，需要針對在實際施工過程中存在的問題進行研究，解決這些問題。

（1）爆破仿真技術

在進行鉆爆法進行的時候，需要對周圍的地質進行嚴格的考察、取樣，并通過計算機進行爆破仿真，確保使用的爆破火藥能夠滿足爆破的需求，又不會造成更多的裂紋出現，減少對周圍結構強度的影響[2]。當進行爆破時，需要預先準備多個爆破點，一旦某一個點爆破出現問題，可以及時的進行調整。在爆破完成之后，需要對爆破的效果進行審查，對其在該種地質之中所造成的影響進行分析，將所得的數據進行記錄，一旦遇到類似的地址情況，還可以用這些數據進行參考。

（2）光線輔助定位

高安全意識、加強監管力度、提升綜合管理水平、政府層面進行調控等方法能夠從一定程度施工時，臺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進行，通過紅色的光線從隧洞的軸心射出，這樣可以隨時的檢測臺車的具體位置，減少了錯臺現象的發生。另外在施工過程中要特別注意與頂部的結合，進行多次夯實，有必要時采用支架支頂，確保頂部不出現空洞。針對施工過程之中出現的裂縫問題，在進行施工時要嚴格控制不同原料的比例，加工過程中要保證混合完全，在施工完成之后還要進行后期的養護，以避免因溫度、水分差異導致的裂縫。

（3）建立完整的鋼筋制作流程

在進行鋼筋制作時，需要建立完整的工藝流程，對流程上每一個工作均制定好標準，這些標準要具備一定的可操作性。當工人進行鋼筋制作的過程之中，通過完整的工藝流程，能夠生產出質量合格的鋼筋結構。

此外，還需要對工人周期性培訓，以其主要的工作為重點培訓內容，提升其專業技術能力，確保能夠按照有關標準完成自身工作。由于在培訓的過程之中對工人灌輸了安全生產的理念，因此在施工過程之中安全事故也得到了大幅度下降。

2.4 效果分析

通過對不同的問題采取的應對措施，將其全面在工程之中推廣，對比以往的施工數據，可以得出，在采取相應的整改方式以后，鉆爆過程在計算機以及同類地質相關數據的支撐下，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，精準程度更好。在混凝土方面，臺車基本沒有再出現大幅度的偏差。對于頂部增加了支撐，并加大了夯實力度，頂部的中空現象得到了有效的改善。此外，通過后期的保養，裂紋數目也大幅度下降。鋼筋制作的過程之中，由于有了完整的工藝，鋼筋質量得到了有效的保證。由于對工人定期的培訓，使得其工作速度也得到了提升。

3 結語

在施工企業中普遍存著爆破安全性、混凝土強度、鋼筋合規性等問題，這些問題不僅會導致施工進度延緩、存在風險因素，還會降低施工質量。通過提上提升建設施工的質量。只有這樣，才能夠促使我國水工隧洞施工行業健康發展，為我國現代化建設添力。