固增水電站引水隧洞開挖和臨時支護出現的質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，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。隧洞沿線支溝較發育，從上至下規模較大的沖溝有洼開溝、撒洼溝，溝內有常年性流水，洪水期流量較大。隧洞區地質構造復雜，發育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支護出現的質量問題系指引水隧洞在開挖和臨時支護施工過程中存在不符合現行技術標準的問題。根據筆者在固增水電站多年從事管理引水隧洞工程的施工經驗，從測量、開挖、錨桿支護、噴射混凝土和鋼拱架五個方面總結出引水隧洞在開挖及臨時支護過程中容易出現的一些質量問題，并根據所積累的施工經驗和閱歷，針對引水隧洞在開挖和臨時支護過程中出現的質量問題，從施工技術和施工管理兩方面對癥治理，不僅可以防范質量問題的出現，而且能盡可能地消除施工質量缺陷，避免質量事故的發生，以達到防患于未然的目的，保證工程質量。

2 質量問題以及對施工技術質量進行控制

2.1 工程測量出現的質量問題及控制

引水隧洞貫通時，對于軸線偏差超過規定值的問題，測量人員在引水隧洞開挖前應進行貫通測量技術設計并編制施工放樣總圖。對測量儀器定期進行檢定并具備有效的檢定證書，對于檢定不合格或精度達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，在繪制控制網時，其邊長投影長度容易產生較大誤差，對此，需要將投影面與隧洞進出口的平均高程面重疊，同時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過程中，其洞內控制點可能會受到人工、機械、爆破等因素的影響而造成點位變動，此時應將控制點布置在爆破影響范圍外并設置醒目的提示標識，加強保護措施，布點人員應配合管理人員做好保護控制點的宣傳和教育工作，同時，測量人員必須進行定期檢查復核，及時糾偏。

2.2 開挖出現的質量問題及控制

采用鉆孔爆破法開挖引水隧洞時，將超、欠挖控制在規定值范圍內至關重要。開挖施工前應進行生產性試驗以確定爆破設計參數；在開挖過程中，根據爆破效果和現場圍巖實際情況及時調整爆破參數。對于圍巖自穩能力較差的洞段，應及時采取封閉支護措施，防止其發生掉塊、塌方、變形等。

對于引水隧洞，在鉆孔爆破開挖后出現的洞壁半孔率較低和爆破孔壁爆震裂縫問題，應慎重選擇爆破參數并根據巖性變化動態調整爆破參數；在不良地質條件洞段，應遵循“弱爆破、少擾動、短進尺、快循環、強支護、早封閉、勤量測”的施工原則[2]。針對爆震裂縫問題，可以適當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掉塊、塌落等問題，需根據現場圍巖情況選擇合適的開挖循環進尺：將Ⅲ類圍巖的開挖進尺控制在2～4 m，Ⅳ類圍巖的開挖進尺控制在1～2 m，Ⅴ類圍巖的開挖進尺控制在0.5～1 m。對于不良地質條件洞段的開挖進尺可適當減小；不良地質條件洞段開挖時，應選擇合適的開挖支護方案并遵循新奧法施工原則，對軟巖或極軟巖采用機械或人工開挖。對于地下水豐富洞段應及時進行排水、導水處理。

2.3 錨桿支護出現的質量問題及控制

在錨桿支護過程中，容易出現錨桿孔位和孔向偏差問題，對此，在設計階段，需要根據隧洞斷面的大小設計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，使用全站儀進行點位布置并用紅色噴漆標記；開孔時，調整好鉆桿的角度和方位，在鉆進過程中根據孔斜度的大小及時進行糾正。

若錨桿入巖長度未達到設計要求，質量員應在安裝前使用卷尺或標桿量測其孔深。對于孔深不滿足設計要求的，需責令現場鉆工補鉆至設計孔深；在軟巖或極軟巖洞段容易出現塌孔現象，此時應對塌孔進行掃孔并“隨鉆隨安”；對于塌孔非常嚴重的部位，可改用自進式錨桿進行安裝。

當檢測到錨桿注漿密實度或錨桿拉拔力不滿足設計要求時，應立即對不合格的錨桿進行旁位補打。注漿用的砂漿必須通過試驗確定其配合比并進行強度檢測，當其強度滿足設計要求后方可使用；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，需要按設計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 噴射混凝土出現的質量問題及控制

在引水隧洞開挖過程中，施工隊伍容易出現“重進尺、輕支護”的思想，導致噴射混凝土施工面滯后掌子面很多個循環。對此，應根據不同的地質條件確定兩者的間隔循環次數或最小距離，制定合理的施工流程，保證工序間的銜接。根據固增水電站引水隧洞工程的開挖經驗，建議Ⅲ類圍巖最多間隔2～3個循環或距掌子面6～8 m，Ⅳ類和Ⅴ類圍巖開挖完成后及時封閉圍巖。

在噴射混凝土施工過程中，可能會因為洞壁的平整度差而導致噴混凝土的厚度達不到設計要求，對此，可以分區域自下而上呈“Z“字型施噴，同時在每一區域作業面埋設標尺或利用錨桿頭做厚度標記，只有當標尺或厚度標記被掩埋才能停止施噴。

對于噴射混凝土回彈量大的問題，固增水電站項目部研發出一種噴漿機聯合輸料裝置，能夠有效減少回彈量；同時，通過現場反復試驗，最終確定了噴射混凝土的最優配合比和施噴的最佳水壓與風壓。

2.5 鋼拱架出現的質量問題及控制

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構斷面，因此，在開挖前根據圍巖特性，采用工程類比法分析圍巖變形參數，視圍巖可能發生的變形大小在設計開挖線外適當預留變形量。

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計要求時均會降低鋼拱架的穩定性。對于鋼拱架與圍巖間的空隙，可以采用噴射混凝土進行填充，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，使用強度、大小等符合規范和設計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，用全站儀或吊線錘對鋼拱架的垂直度進行監測，若垂直度不符合規范要求，應立即進行調整；鋼拱架安裝后，立即與系統錨桿焊接或加設鎖腳鎖腰錨桿，同時在鋼拱架間焊接連接筋；若拱腳基巖承載力不滿足設計要求，可在拱腳澆筑C20混凝土墊墩或加設用16 mm厚的鋼板制作而成的墊板。

3 施工管理質量控制

3.1 建立質量保證體系

項目部以ISO9002質量標準為基礎，以PDCA循環控制為原理，以項目經理為核心，建立健全了一個“橫向到邊，縱向到底，控制有效”，能切實執行工作職責的質量保證體系，從體制上避免了質量問題的發生。固增水電站質量保證體系見圖1。

圖1 固增水電站質量保證體系示意圖

3.2 制定嚴格的獎罰規章制度

制定獎罰規章制度，編制《引水隧洞開挖支護質量獎罰實施細則》。本著獎優罰劣的原則，鼓勵和督促項目部全體員工自覺提高質量意識、管理和施工水平，激發員工的創造性和主觀能動性，以達到優者更優，劣者變優的目的。

3.3 實行崗位責任制和質量終身制

建立洞室工區，根據經理、總工程師、工區主任、質量員等崗位的工作性質和特點，明確規定各崗位的職責和權限并按照已制定的質量目標及標準進行考核和獎懲。將崗位責任制與質量終身制相結合，把崗位責任落實到個人和具體的工作中，保證崗位責任制切合實際的執行，防止違規操作。

3.4 實行質量一票否決制

對管理人員和生產人員因工程質量引發嚴重的安全事故、造成嚴重的經濟損失和聲譽損失的實行一票否決，取消其當年參與各類表彰、獎勵、評優、評先、職務晉升等資格，以此督促相關人員落實質量控制措施。

3.5 嚴格執行三檢制度

單元工程的驗收實行三檢制度：“初檢”由班組質量人員負責，“復檢”由施工隊伍質量人員負責，“終檢”由技術質量部質量人員負責。“三檢”通過后由技術質量部質量人員向監理單位提交施工記錄、原始資料、驗收申請報告、質量檢查記錄、單元驗收合格證等，申請監理工程師驗收，待監理工程師驗收合格并簽發單元驗收合格證后方能進入下道工序施工[4]。

3.6 成立QC小組，召開質量例會，施工技術文件交底

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

在工程施工前，由項目部組織對已制定批準的施工技術文件進行技術交底。交底內容應貫徹施工驗收規范、技術規程、工藝標準、質量評定標準和安全生產等要求。交底對象包括但不限于技術質量部、施工管理部、安全環保部、設備物資及采購部等有關部門人員，以及施工隊伍的主管負責人、技術負責人和作業人員。

3.7 嚴把“四關”

嚴把圖紙關、測量關、材料質量及試驗關、過程工序質量關。施工過程中做到“六不施工，三不接交”：不進行技術交底不施工；圖紙和技術要求不清楚不施工；測量資料未經審核不施工；材料無合格證或試驗不合格不施工；隱蔽工程未經聯合簽證不施工；未經監理工程師認可或批準的工序不施工；無自檢記錄不接交；未經監理工程師或值班技術員驗收不接交；施工記錄不全不接交[5]。

4 結 語

施工組織安排或施工方法不當、施工操作或施工行為不規范、管理和過程的質量控制松懈均會誘發質量問題的發生，嚴重的還會導致質量安全事故，因此，對于質量管控要從施工技術和施工管理兩方面著手，才能確保施工質量，進而保障工程質量。

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