輸水隧洞全斷面襯砌施工質量控制

孟玉香

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，蘭州 730000）

水利工程與人們的生活息息相關，我國對于水利工程的研究與開發也愈加深入，取得了許多舉世矚目的成就。在2022 年2 月22 日，我國的一大國家重點水利工程——陜西“引漢濟渭”工程的秦嶺地段的輸水隧洞已經實現了全線貫通。這一大突破不僅為人們的生產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。這個重點工程中的輸水隧洞采取了隧洞全斷面襯砌工藝，這個工藝具備獨特的優勢，早已被應用于水利工程中，但由于操作步驟較為復雜，其施工質量控制的工藝也比較復雜。

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施工結構，按照設計圖的需求，一次性將隧洞口開挖成型，形成完整斷面之后，再進行支護襯砌的安裝施工。隧洞全斷面襯砌施工中所安裝的結構能夠支持和維護隧洞的安全性與穩定性。保持隧道的完整性，減少隧洞開挖工程對隧洞周邊圍巖的干擾。防止隧洞圍巖風化而對隧洞安全造成的影響，也在很大的程度上減輕了環境的負面影響，比如地下水往往會造成水分滲透的風險。隧洞全斷面襯砌的開挖形式對于施工團隊的技術水準要求也比較高，在開挖工程開展之前，需要對水文地質和環境地質條件進行充分的考察。隨著開挖斷面的擴大，圍巖的穩定性也會受到一定的影響。在隧洞全斷面襯砌施工工程中，也應當隨時注意環境變化，必須保證隧洞全斷面襯砌結構的強度、抗滲度、抗侵蝕度、耐久度等等重要的因素[1]。注重提升隧洞整體結構的受力穩定性和受力結構合理性。通過隧洞全斷面襯砌的支護結構，進一步提升了隧洞內部結構的支撐，確保在后續的很長一段時間內，結構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險。隧洞全斷面襯砌施工注重整體結構的協調性和穩定性。

1.2 輸水隧洞全斷面襯砌施工的主要內容

輸水隧洞全斷面襯砌的施工包括許多復雜的步驟，主要的流程包括前期準備工作、設計圖紙工作、實地測量工作，中期的開挖建造工作以及后期的維護工作等等。在輸水隧洞全斷面襯砌施工過程中，需要對底板和隧洞圍巖邊墻、拱面等結構進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，就可以對邊頂拱結構進行襯砌。選擇適宜的襯砌模板，架設起隧洞支護襯砌結構架，利用穿行式襯砌臺車對隧洞進行多次襯砌施工。工程中所使用的鋼筋需要進行焊接，將攪拌好的混凝土通過輪軌式的運輸車，運輸到襯砌施工地，通過泵送的方式將混凝土輸入模板當中[2]。整個輸水隧洞全斷面襯砌的工程還包括一些細節的施工步驟，比如鉆孔爆破施工步驟，需要對部分沒有能順利開挖的區域進行鉆孔爆破，以便于后續搭建模板和混凝土澆筑。在爆破的時候應當采取合適的爆破力度，不能傷害周圍的巖石，不能對地表環境造成傷害。通常在一些需要重點保護的區域，會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境當中，因此也要注重通風降塵設施的搭建。安裝一定的射流風機能夠加速孔洞內部的空氣流動速度，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境當中，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，可以利用小導管或管棚等方式來注漿止水，設置好排水的通道和溝渠。輸水隧洞洞內的滲水處理施工步驟也是關鍵的，要進行隧洞路面硬化的施工，排除水分對工程的影響。針對被雨水軟化的巖層，要及時進行處理，鋪設一定的墊層，降低滲水的風險。隨時測量和監控施工的各項重要數據，通過科學的數據來支援施工管理的進程，提高施工的效率。

2 基于實際案例分析質量控制的具體方案

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′。所處區域的地勢結構較為復雜，周邊的山丘較為陡峭，附近的山區有大面積的天然樹林，整體水文環境較好，屬于良好的水源涵養區。工程作業的隧洞總長85.06km，共有45座，其中的很多隧洞超過了2km。共有30座渡槽，總長4.9km；明渠的總長有6.41km。

由于該工程地理環境特殊，受環境因素的影響，隧洞洞內的溫度比較高，地面容易發熱，圍巖出現變形，襯砌砼表面出現裂縫現象。這對工程的安全造成了威脅，不利于推進輸水隧洞全斷面襯砌的施工進程。因此施工團隊對此進行了整改，并進一步控制了輸水隧洞全斷面襯砌的施工質量，主要整改的區域是部分隧洞出口及出口方向的樁柱結構。需要將部分砼襯砌標號更改為C25W6。將輸水隧洞全斷面的襯砌鋼筋混凝土的側拱、頂拱環向受力主筋的直徑轉變為Φ16，縱向鋼筋的直徑由Φ10 轉變為Φ12，將隧洞全斷面襯砌的施工結構當中搭建的鋼筋之間的距離調為150mm。

2.2 提升工程質量的設施需求

想要提升輸水隧洞全斷面襯砌施工質量，就應當為施工工程配置最為適宜的設施條件，滿足質量控制施工的設施環境需求，在此基礎之上再去落實質量控制的施工操作。這些有助于提升質量的設施主要有供電設施、供水設施、排水設施、通風設施等。首先是供電的設施，需要提前架設好供電線路、電纜敷設、配電裝置，其布設方式和安裝位置都必須符合相應的規范要求。為了預防因突發狀況導致停電，要配備可移運式的發電機組，將這些機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 線路架設場內高、低壓供電線路、配電房、功率補償裝置等等。施工過程里需要為照明設施供電，供電電壓可選擇110V 或220V，在開挖和襯砌地段用電電壓通常為24～36V，動力線路的電壓可以達到380V，注意各種電壓不同的纜線之間要保持一定的距離。在進行爆破等具備一定傷害的操作時，務必斷開不必要的電源，并且及時將電纜線拆移并送至安全的區域。供水設施主要通過就地取材的方式來搭建，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，想要提升質量，整體施工環境的空氣需要自由流通，工程中產生的廢氣要及時排出，因此通風設施也非常關鍵，尤其是針對線路較為復雜的工程，需要配置軸流式通風機，在隧洞內部配備軸流式通風機，保持通風設備的安全，盡可能提升的通風量[5]。最后是同樣有助于提升工程質量的排水設施，應當在隧洞內部分段配置集水坑，用于收集需要排放的水。對于部分殘余的積水，可以采用潛水泵將其再次聚集。在隧洞外部設置污水處理池，將這些水分進行凈化處理之后再排放到自然的溝渠里。為了防止雨水對隧洞施工產生負面影響，及時在隧洞四周開挖排水溝，確保排洪溝基的穩定性，使水分可以直接被排走。

2.3 質量控制工藝的主要流程

施工前需要做好準備工作，準備好實施質量控制工藝的重要設備。混凝土的生產系統主要有配料機、水泥儲存罐、JS500A 強制式的混凝土拌和機。制作襯砌模板主要采用可移動式鋼模臺車。除此之外還要配備電焊機，附著式平板振搗器、裝載機、千斤頂、鋼筋調直機、鋼筋切斷機、鋼筋彎曲機、膠輪式砼罐車[6]。采用鋼模臺車使隧洞可以一次全截面襯砌成型，這種鋼模臺車一般是安裝在軌道上，通過牽引裝置將臺車牽引到軌道，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，要保證襯砌后結構的各項指標的滿足設計及規范要求。精準測量好標高及軸線，在模板安裝后，要加固和支撐好結構，防止進行混凝土澆筑時模板會移位和變形，施工縫有進行鑿毛處理。

根據施工圖和相關的施工規范要求加工鋼筋，按照配料單的要求加工制作。確保相關結構構件都符合技術規范所規定的質量要求后，才可以將其運送至隧洞內。在進行安裝工程前，需要根據施工的圖紙精準測量出隧洞的洞軸中心線，以及重要的控制點，然后在這些點位對應的位置上鋪設鋼筋。為了確保鋼筋的穩固性，可以對其進行綁扎和電焊的加固方式。橡膠止水帶的安裝也至關重要，通常這個步驟會和模板施工穿插進行。在進行止水帶的安裝之前，要先將鋼筋網綁扎成特定的形態，根據設計需求調整頂拱模板的位置。利用特定的封頭模板將所有止水帶進行加固。接著進入重要的混凝土施工環節。提前將所需的混凝土料準備充足，利用攪拌機械對混凝土材料進行集中的攪拌和制作，攪拌的時間和方式控制在允許的范圍內[7]。

通過有軌式的梭車將混凝土巖漿運送到隧洞內，接著通過泵送的方式將巖漿運送入倉，利用附著式的振搗器完成混凝土結構的振搗操作。在進行拱頂混凝土的襯砌時，為了確保穩定性，會采用雙側均勻對稱下料的方式，將混凝土均勻地澆筑在實體面，保證澆筑的厚度在50～80cm 范圍內。為了確保混凝土的施工質量，需要及時檢測混凝土表面是否出現蜂窩、凸起、孔洞等缺陷情況，檢測結構實體是否存在變形或移位情況，一旦發現異常，應當及時采取相應的措施來處理。混凝土輸送管道安裝要求平直、澆筑先遠后近；泵送混凝土需要采用專用的管道，采用些許水灰比為0.7 水泥砂漿來濕潤混凝土導管。在泵送的過程里，嚴禁加水或空泵運行。

在整個澆筑的過程里，也需要通過特定的模板來預留出可以導入材料的窗口，定期給予混凝土泵一定的壓力。完成混凝土澆筑工程后，需要等待一段時間，待混凝土實體足夠穩定和牢固時可以拆除混凝土施工模板。拆模時間對襯砌的施工進度而言很重要，務必保證最恰當的時機，如果拆模的時間過早，混凝土實體可能會開裂或倒坍，除此之外部分混凝土還會附著在模板上，如果時間太晚又會拖垮整體施工的效率。因此，拆模時間要根據實際情況來確定，一般情況下，時間大概控制在8～15h。完成澆筑和脫模之后，還需要對混凝土結構進行定期養護。為了提升襯砌混凝土結構的質量，需要讓其表層保持在充分濕潤的狀態，一般采取的養護方式就是灑水養護。

2.4 控制施工質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雜，分為隧洞進、出口兩個作業面，為了盡可能保證工程的質量，保證工程按期完成，需要由施工技術水平高且管理經驗豐富的團隊負責控制施工的質量，形成總體部署模式，落實相應的管理細則。主要有四個職能部分，分別是生產技術部、質量安全部、綜合部及工地實驗室，負責施工的具體工作，總體部署的方式可以有效管理、組織、協調各部門的工作。該輸水隧洞全斷面襯砌施工程的生產技術部主要負責編制進度計劃和組織設計方案，對輸水隧洞全斷面襯砌施工生產的過程進行調度，下達具體的施工任務，根據實際情況調整施工指標，規范管理施工技術資料，控制隧洞全斷面襯砌工程的實際成本的控制，幫助施工團隊找到更多可應用的新技術、新設備。質量安全部門主要負責制定安全的目標計劃及措施，對施工過程進行監控，及時地檢驗工作的成果，定期組織安全培訓。及時注意到施工過程里的安全問題和突發事故，對問題和事故的原因和發生過程進行詳細的調查與分析。綜合部門主要是負責隧洞全斷面襯砌項目的文件管理工作，整理文件、接收文件、下發文件、轉發文件等等。還需要根據購置計劃去采購所需的設備和材料，對施工過程的材料和設備進行管理，負責精神文明建設、接待服務工作，還需負責對外協調關系等。工地試驗室的主要職責有根據工程的技術標準和規范要求，嚴格控制施工進程的質量，遵循規范，科學合理地使用儀器設備，施工完成后還需要對設備進行維護和保養，負責監測設備，掌握隧洞全斷面襯砌工程的技術動態，運用統計技術，進行質量分析和環境檢測，及時收集有效信息，送檢數據。

3 結語

綜上所述，隧洞全斷面襯砌指的是一種支護施工結構，其施工過程包括許多復雜的步驟，主要的流程包括前期的準備工作、設計圖紙工作、實地測量工作，中期的開挖建造工作以及后期的維護工作等等。結合工程實際案例，詳細分析了隧洞全斷面襯砌施工質量控制的工藝和方法。該工程由于隧洞洞內的溫度比較高，圍巖出現了變形，襯砌砼表面出現裂縫，所以應當進行全面深入的整改施工，需要整改的區域是部分隧洞出口及出口方向的樁柱結構。提前配備好供電設施、供水設施、通風設施等。為了實現質量控制的目的，整個過程需要嚴格地根據施工圖和相關施工規范的要求來進行。