输水隧洞全断面衬砌施工质量控制_孟玉香.pdf

182 2023 年 第 1 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.1.2023 （第 51 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.51）输水隧洞全断面衬砌施工质量控制孟玉香（甘肃省水利水电工程局有限责任公司，兰州 730000）摘 要：输水隧洞施工过程里可以应用多种维护和支撑架构的方式，其中全断面衬砌运用得较为广泛。不过隧洞全断面衬砌施工过程里往往会存在许多局限与缺陷，为了解决这些问题，进一步提升输水隧洞的工艺，应当采取更多有效的措施控制施工质量。文章结合实际案例分析，可深入探究输水隧洞全断面衬砌施工的许多细节。关键词：输水隧洞；全断面；衬砌施工；施工质量中图分类号：TV554文献标识码：B水利工程与人们的生活息息相关，我国对于水利工程的研究与开发也愈加深入，取得了许多举世瞩目的成就。在 2022 年 2 月 22 日，我国的一大国家重点水利工程陕西“引汉济渭”工程的秦岭地段的输水隧洞已经实现了全线贯通。这一大突破不仅为人们的生产生活提供了更多的好处，也为输水隧洞的研究增添了浓墨重彩的一笔。这个重点工程中的输水隧洞采取了隧洞全断面衬砌工艺，这个工艺具备独特的优势，早已被应用于水利工程中，但由于操作步骤较为复杂，其施工质量控制的工艺也比较复杂。1 浅析输水隧洞全断面衬砌施工1.1 隧洞全断面衬砌的概念隧洞全断面衬砌指的是一种支护施工结构，按照设计图的需求，一次性将隧洞口开挖成型，形成完整断面之后，再进行支护衬砌的安装施工。隧洞全断面衬砌施工中所安装的结构能够支持和维护隧洞的安全性与稳定性。保持隧道的完整性，减少隧洞开挖工程对隧洞周边围岩的干扰。防止隧洞围岩风化而对隧洞安全造成的影响，也在很大的程度上减轻了环境的负面影响，比如地下水往往会造成水分渗透的风险。隧洞全断面衬砌的开挖形式对于施工团队的技术水准要求也比较高，在开挖工程开展之前，需要对水文地质和环境地质条件进行充分的考察。随着开挖断面的扩大，围岩的稳定性也会受到一定的影响。在隧洞全断面衬砌施工工程中，也应当随时注意环境变化，必须保证隧洞全断面衬砌结构的强度、抗渗度、抗侵蚀度、耐久度等等重要的因素1。注重提升隧洞整体结构的受力稳定性和受力结构合理性。通过隧洞全断面衬砌的支护结构，进一步提升了隧洞内部结构的支撑，确保在后续的很长一段时间内，结构能有效地限制围岩的变形，保证了隧洞工程的安全，降低岩石松散掉落的安全风险。隧洞全断面衬砌施工注重整体结构的协调性和稳定性。1.2 输水隧洞全断面衬砌施工的主要内容输水隧洞全断面衬砌的施工包括许多复杂的步骤，主要的流程包括前期准备工作、设计图纸工作、实地测量工作，中期的开挖建造工作以及后期的维护工作等等。在输水隧洞全断面衬砌施工过程中，需要对底板和隧洞围岩边墙、拱面等结构进行混凝土浇筑的施工，混凝土施工是主要的工程。在底板完成混凝土浇筑之后，就可以对边顶拱结构进行衬砌。选择适宜的衬砌模板，架设起隧洞支护衬砌结收稿日期 2022-12-05作者简介孟玉香（1997-），女，甘肃天祝人，助理工程师，主要从事水利工程内业资料整编、实验检测、混凝土质量检测等相关工作。文章编号:1007-7596（2023）01-0182-04DOI:10.14122/ki.hskj.2023.01.033 183 2023 年 第 1 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.1.2023 （第 51 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.51）构架，利用穿行式衬砌台车对隧洞进行多次衬砌施工。工程中所使用的钢筋需要进行焊接，将搅拌好的混凝土通过轮轨式的运输车，运输到衬砌施工地，通过泵送的方式将混凝土输入模板当中2。整个输水隧洞全断面衬砌的工程还包括一些细节的施工步骤，比如钻孔爆破施工步骤，需要对部分没有能顺利开挖的区域进行钻孔爆破，以便于后续搭建模板和混凝土浇筑。在爆破的时候应当采取合适的爆破力度，不能伤害周围的岩石，不能对地表环境造成伤害。通常在一些需要重点保护的区域，会采用人工钻孔的方式3。由于输水隧洞施工往往是在一些较为密闭的环境当中，因此也要注重通风降尘设施的搭建。安装一定的射流风机能够加速孔洞内部的空气流动速度，以排除部分污浊的空气，使得施工人员处于更良好的施工环境当中，除尘施工还包括喷雾降尘、排解降尘等方式。要缩小灰尘的蔓延范围，尽可能降低产生灰尘的程度。减少灰尘的源头，采取一定的措施保证施工环境的通畅性。除此之外，也要注重注浆排水的施工，可以利用小导管或管棚等方式来注浆止水，设置好排水的通道和沟渠。输水隧洞洞内的渗水处理施工步骤也是关键的，要进行隧洞路面硬化的施工，排除水分对工程的影响。针对被雨水软化的岩层，要及时进行处理，铺设一定的垫层，降低渗水的风险。随时测量和监控施工的各项重要数据，通过科学的数据来支援施工管理的进程，提高施工的效率。2 基于实际案例分析质量控制的具体方案 2.1 案例介绍与分析该水利工程的施工区域位于湟水流域的湟水河北岸，具体地理位置介于E1033010248，N36203712。所处区域的地势结构较为复杂，周边的山丘较为陡峭，附近的山区有大面积的天然树林，整体水文环境较好，属于良好的水源涵养区。工程作业的隧洞总长85.06km，共有45座，其中的很多隧洞超过了2km。共有30座渡槽，总长4.9km；明渠的总长有6.41km。由于该工程地理环境特殊，受环境因素的影响，隧洞洞内的温度比较高，地面容易发热，围岩出现变形，衬砌砼表面出现裂缝现象。这对工程的安全造成了威胁，不利于推进输水隧洞全断面衬砌的施工进程。因此施工团队对此进行了整改，并进一步控制了输水隧洞全断面衬砌的施工质量，主要整改的区域是部分隧洞出口及出口方向的桩柱结构。需要将部分砼衬砌标号更改为 C25W6。将输水隧洞全断面的衬砌钢筋混凝土的侧拱、顶拱环向受力主筋的直径转变为 16，纵向钢筋的直径由 10 转变为 12，将隧洞全断面衬砌的施工结构当中搭建的钢筋之间的距离调为 150mm。2.2 提升工程质量的设施需求想要提升输水隧洞全断面衬砌施工质量，就应当为施工工程配置最为适宜的设施条件，满足质量控制施工的设施环境需求，在此基础之上再去落实质量控制的施工操作。这些有助于提升质量的设施主要有供电设施、供水设施、排水设施、通风设施等。首先是供电的设施，需要提前架设好供电线路、电缆敷设、配电装置，其布设方式和安装位置都必须符合相应的规范要求。为了预防因突发状况导致停电，要配备可移运式的发电机组，将这些机组作为隧洞全断面衬砌施工工程的自备电源4。除此之外，从 10KV 线路架设场内高、低压供电线路、配电房、功率补偿装置等等。施工过程里需要为照明设施供电，供电电压可选择 110V 或 220V，在开挖和衬砌地段用电电压通常为 2436V，动力线路的电压可以达到 380V，注意各种电压不同的缆线之间要保持一定的距离。在进行爆破等具备一定伤害的操作时，务必断开不必要的电源，并且及时将电缆线拆移并送至安全的区域。供水设施主要通过就地取材的方式来搭建，将地下水或泉水等水资源净化处理之后，就可以满足基本的施工要求了。除此之外，想要提升质量，整体施工环境的空气需要自由流通，工程中产生的废气要及时排出，因此通风设施也非常关键，尤其是针对线路较为复杂的工程，需要配置轴流式通风机，在隧洞内部配备轴流式通风机，保持通风设备的安全，尽可能提升的通风量5。最后是同样有助于提升工程质量的排水设施，应当在隧洞内部分段配置集水坑，用于收集需要排放的水。对于部分残余的积水，可以采用潜水泵将其再次聚集。在隧洞外部设置污水处理池，将这些水分进行净化处理之后再排放到自然的沟渠里。为了防止雨水对隧洞施工产生负面影响，及时在隧洞四周开挖排水沟，确保排洪沟基的稳定性，使水分可以直接 184 2023 年 第 1 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.1.2023 （第 51 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.51）被排走。2.3 质量控制工艺的主要流程施工前需要做好准备工作，准备好实施质量控制工艺的重要设备。混凝土的生产系统主要有配料机、水泥储存罐、JS500A 强制式的混凝土拌和机。制作衬砌模板主要采用可移动式钢模台车。除此之外还要配备电焊机，附着式平板振捣器、装载机、千斤顶、钢筋调直机、钢筋切断机、钢筋弯曲机、胶轮式砼罐车6。采用钢模台车使隧洞可以一次全截面衬砌成型，这种钢模台车一般是安装在轨道上，通过牵引装置将台车牵引到轨道，用液压的装置模板定位，模板变形量需要控制在一定范围内，要保证衬砌后结构的各项指标的满足设计及规范要求。精准测量好标高及轴线，在模板安装后，要加固和支撑好结构，防止进行混凝土浇筑时模板会移位和变形，施工缝有进行凿毛处理。根据施工图和相关的施工规范要求加工钢筋，按照配料单的要求加工制作。确保相关结构构件都符合技术规范所规定的质量要求后，才可以将其运送至隧洞内。在进行安装工程前，需要根据施工的图纸精准测量出隧洞的洞轴中心线，以及重要的控制点，然后在这些点位对应的位置上铺设钢筋。为了确保钢筋的稳固性，可以对其进行绑扎和电焊的加固方式。橡胶止水带的安装也至关重要，通常这个步骤会和模板施工穿插进行。在进行止水带的安装之前，要先将钢筋网绑扎成特定的形态，根据设计需求调整顶拱模板的位置。利用特定的封头模板将所有止水带进行加固。接着进入重要的混凝土施工环节。提前将所需的混凝土料准备充足，利用搅拌机械对混凝土材料进行集中的搅拌和制作，搅拌的时间和方式控制在允许的范围内7。通过有轨式的梭车将混凝土岩浆运送到隧洞内，接着通过泵送的方式将岩浆运送入仓，利用附着式的振捣器完成混凝土结构的振捣操作。在进行拱顶混凝土的衬砌时，为了确保稳定性，会采用双侧均匀对称下料的方式，将混凝土均匀地浇筑在实体面，保证浇筑的厚度在 5080cm 范围内。为了确保混凝土的施工质量，需要及时检测混凝土表面是否出现蜂窝、凸起、孔洞等缺陷情况，检测结构实体是否存在变形或移位情况，一旦发现异常，应当及时采取相应的措施来处理。混凝土输送管道安装要求平直、浇筑先远后近；泵送混凝土需要采用专用的管道，采用些许水灰比为 0.7 水泥砂浆来湿润混凝土导管。在泵送的过程里，严禁加水或空泵运行。在整个浇筑的过程里，也需要通过特定的模板来预留出可以导入材料的窗口，定期给予混凝土泵一定的压力。完成混凝土浇筑工程后，需要等待一段时间，待混凝土实体足够稳定和牢固时可以拆除混凝土施工模板。拆模时间对衬砌的施工进度而言很重要，务必保证最恰当的时机，如果拆模的时间过早，混凝土实体可能会开裂或倒坍，除此之外部分混凝土还会附着在模板上，如果时间太晚又会拖垮整体施工的效率。因此，拆模时间要根据实际情况来确定，一般情况下，时间大概控制在 815h。完成浇筑和脱模之后，还需要对混凝土结构进行定期养护。为了提升衬砌混凝土结构的质量，需要让其表层保持在充分湿润的状态，一般采取的养护方式就是洒水养护。2.4 控制施工质量的总体部署和管理方式由于该输水隧洞全断面衬砌施工工程总体而言比较复杂，分为隧洞进、出口两个作业面，为了尽可能保证工程的质量，保证工程按期完成，需要由施工技术水平高且管理经验丰富的团队负责控制施工的质量，形成总体部署模式，落实相应的管理细则。主要有四个职能部分，分别是生产技术部、质量安全部、综合部及工地实验室，负责施工的具体工作，总体部署的方式可以有效管理、组织、协调各部门的工作。该输水隧洞全断面衬砌施工程的生产技术部主要负责编制进度计划和组织设计方案，对输水隧洞全断面衬砌施工生产的过程进行调度，下达具体的施工任务，根据实际情况调整施工指标，规范管理施工技术资料，控制隧洞全断面衬砌工程的实际成本的控制，帮助施工团队找到更多可应用的新技术、新设备。质量安全部门主要负责制定安全的目标计划及措施，对施工过程进行监控，及时地检验工作的成果，定期组织安全培训。及时注意到施工过程里的安全问题和突发事故，对问题和事故的原因和发生过程进行详细的调查与分析。综合部门主要是负责隧洞全断面衬砌项目的文件管理工作，整理文件、接收文件、下发文件、转发文件等等。还需要根据购置计划去采购所需的设备和材料，185 2023 年 第 1 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.1.2023 （第 51 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.51）对施工过程的材料和设备进行管理，负责精神文明建设、接待服务工作，还需负责对外协调关系等。工地试验室的主要职责有根据工程的技术标准和规范要求，严格控制施工进程的质量，遵循规范，科学合理地使用仪器设备，施工完成后还需要对设备进行维护和保养，负责监测设备，掌握隧洞全断面衬砌工程的技术动态，运用统计技术，进行质量分析和环境检测，及时收集有效信息，送检数据。3 结 语综上所述，隧洞全断面衬砌指的是一种支护施工结构，其施工过程包括许多复杂的步骤，主要的流程包括前期的准备工作、设计图纸工作、实地测量工作，中期的开挖建造工作以及后期的维护工作等等。结合工程实际案例，详细分析了隧洞全断面衬砌施工质量控制的工艺和方法。该工程由于隧洞洞内的温度比较高，围岩出现了变形，衬砌砼表面出现裂缝，所以应当进行全面深入的整改施工，需要整改的区域是部分隧洞出口及出口方向的桩柱结构。提前配备好供电设施、供水设施、通风设施等。为了实现质量控制的目的，整个过程需要严格地根据施工图和相关施工规范的要求来进行。参考文献：1 陈建伟，赵婧贻.圆形隧洞全断面衬砌快速施工技术 J.云南水力发电，2021，37（11）：114-116.2 刘孝东.小断面水工隧洞全环衬砌施工工法研究 J.黑龙江水利科技，2021，49（06）：162-164,179.3 仉新日，蒲金山，袁木林.水工隧洞全断面衬砌的质量问题及处理措施研究 J.科技风，2018（05）：121.4 周万昌，陈伟民.圆形断面水工隧洞衬砌混凝土施工安全防护要点 J.水利水电快报，2020，41（03）：83-85.5 黄青富，张霞.输水隧洞衬砌结构数值分析 J.云南水力发电，2022，38（01）：146-148.6 任睿.高压水工隧洞衬砌承载结构稳定性分析 J.黑龙江水利科技，2022，50（01）：11-15.7 李娟，张海飞.输水工程小断面隧洞衬砌施工 J.山西水利科技，2021（03）：26-28.2 结 论综上所述，工程地质勘察是一项复杂的技术工作，由于地质条件千差万别，在工作过程中，必须充分调动广大地质勘察人员的积极性与创造性，重视已有资料的分析和现场地质测绘，勘察目的明确，重点突出，才能客观全面地反映工程地质条件及问题。技术人员应加强经验总结和技术交流，提高对工程地质问题的认识水平，在执行有关规程规范的基础上，注意根据各地具体情况和工程实践，从而为工程建设提出合理的地质参数及处理措施建议。参考文献:1 苏立群，刘波，傅琼华.大坝安全鉴定工程地质勘察存在的问题与对策J.江西水利科技，2005,31（06）：37-38,41.2 朱建业.我国水利水电地质勘测工作的一些基本经验 J.水利水电技术，1984（09）：30-35.3 吉勇，韦港.除险加固工程地质勘察工作的一般性原则 J.贵州水力发电，2003,17（04）：17-18,26.4 李宁新.工程地质勘察学若干理论问题探讨 J.人民珠江，2005（04）：15-17,235 周银波，刘锐.山区中小型病险水库除险加固工程地质勘察要点 J.人民珠江，2010（04）：18-21.6 贾洪彪，邓清禄，马淑芬.水利水电工程地质 M.武汉：中国地质大学出版社，2018：36-29.7 马富安，严福章.对长江堤防工程地质勘察几个问题的认识 J.水文地质工程地质，2002（02）：66-68.8 王立军.水利工程土料场勘察中存在的问题分析 J.河南水利与南水北调，2021（05）：57-59.9 杨培星.堤防工程地质勘察中存在的若干问题及对策 J.广东水利水电，2006（05）：1-3.10 刘群.对堤防工程地质勘察规程中若干问题的探讨 J.人民长江，2015，46（01）：40-42.（上接第 169 页）