引水隧洞施工质量控制对策

李梓文 金昌市水务投资有限责任公司

引言：水利工程项目是确保居民和生产工业用水的重要保障，在推动国民经济发展方面发挥着重要的作用[1]。随着社会的发展，当前阶段社会对于水利工程项目的施工质量关注程度越来越高，因此施工单位必须采取措施提升水利工程项目的施工质量。引水隧洞是水利工程项目中经常遇到的项目，其施工难度也是最大的[2]。因此必须高度关注引水隧洞施工质量，对施工过程进行严格控制，只有这样才能够提升项目使用质量[3]。

一、工程概况

金昌市属于甘肃省，市内工业相对比较发达，截至现在城市人口数量大约在25万左右。该城市的水资源相对匮乏，不管是居民生活用水还是工业生产用水，绝大部分都取自于上游的金川峡水库。供水源头太过单一，对城市用水安全构成的威胁。为了解决城市用水匮乏实际问题，金昌市启动了应急备用水源工程，该工程项目位于金昌市的西南方向，在毛卜喇盆地，在金川峡水库的上游，它们之间的距离为13km。整个工程项目的长度和宽度分别为22km和14km左右，总面积为268km2。

管道在桩号12+938～14+546段穿过金川峡水库左岸的大黄山，为穿管隧洞，长度为1.6753km。洞身岩性为寒武系下统大黄山群变质砂岩夹板岩，主要矿物成分为石英、云母等，岩石风化层较厚，岩石较为破碎，成洞条件较差，洞进出口均为V类围岩。隧洞内还包含Ⅲ类和Ⅳ类围岩。

二、引水遂洞结构设计及衬砌

（一）隧洞进、出口开挖与洞脸支护

隧道进口处和洞底的设计高层分别为1893.21m和1879.96m，需要开挖的深度为13.25m。开挖断面为梯形，底部宽度为6.8m，边坡为1:1，在与底部距离7m的地方设置一道马道，宽度为1.5m。与山体靠近的洞脸岩石开挖边坡设置为1:0.75，在开挖过程中出现了岩石局部坍塌的现象，对于这部分位置需要强化支护。通过C20砼锚喷支护方案对崩塌部位进行支护，高度和宽度分别为8.5m和6m。锚杆的规格为直径22mm长度3.5m，锚杆总体上呈现出梅花型布置，相邻锚杆之间的距离为1m，喷射混凝土的厚度为100mm。钢筋网通过8mm的钢筋焊接制作，纵向和横向的间距均为150mm。由于洞脸位置的岩石稳定性相对较差，为了避免开挖过程中出现二次崩塌，在洞进口部位增加设置钢拱架拱棚支护，长度为10m，并利用C25混凝土对底板进行浇筑，厚度和宽度分别为300mm和2.8m。上部位置同样通过钢拱架进行支护，拱架之间的距离设置为800mm，为了进一步提升钢拱架的稳定性，在相邻两个拱架之间通过直径为22mm的钢筋进行焊接连接。

洞出口部位的自然坡度设置为1:1.3，开挖洞的出口位置需要开挖一个平台，坡度设置为1:0.75，宽度为20.4m，高度为13m。在洞脸顶部以及两边位置需要通过C20砼锚喷支护，支护范围为3m。混凝土厚度为100mm，钢筋网为8mm的钢筋焊接制作，钢筋之间的间距为150mm，锚杆的直径和长度分别为22mm和1.6m，同样采用梅花形布置，锚杆之间的距离为1m。

（二）隧洞开挖断面

在对隧洞断面进行施工时，应该尽可能降低其断面面积，最终确定的断面形状为城门洞形，净高和净宽分别为2.7m和2.6m，其中直墙段的高度为1.88m，拱顶半径为1.46m，圆心角为120°。

（三）隧洞围岩一次支护

隧洞围岩比较复杂，包含有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩，对应的长度分别为656.5m、663.8m、355m。对于Ⅲ围岩，其稳定性相对较好，采用随机锚杆并喷射混凝土的支护方式，锚杆的直径为22mm，喷射100m厚的C20砼。并且锚杆主要布置在存在裂缝发育的部位。对于Ⅳ围岩，一次支护采用C20砼锚喷支护，锚杆的直径和长度分别为22mm和1.6m，锚杆间距设置为1m。钢筋网采用直径为8mm的钢筋焊接制作而成，钢筋网的纵横间距全部设置为200mm。混凝土浇筑的厚度为100mm。对于Ⅴ类围岩，其稳定性相对最差，会对隧洞安全构成严重威胁。采用的是超前锚杆支护，锚杆的直径和长度分别为22mm和3.5m，锚杆之间的间距为400mm，锚杆之间的排距设置为2.4m。开挖过程中，每前进0.8m设置一排钢拱架支护，为工字钢。沿着拱架的断面设置锚杆，其直径和长度分别为22mm和1.6m，每个断面设置10根锚杆，采用梅花形布置。再挂直径为8mm，间距为200mm的钢筋网，喷射厚度为100mm的C20砼。

（四）隧洞二次衬砌支护

整个隧洞全线都需要进行二次衬砌支护，通过C25钢筋砼衬砌，厚度为300mm。圆弧拱顶部位通过C20砼实施回填灌浆，灌浆压力设置为0.3MPa。

三、引水隧洞施工质量控制对策分析

（一）钢筋安装质量控制

钢筋安装是引水隧洞施工中的重要环节，在进行钢筋安装前需要做好准备工作，主要是对施工区域进行彻底的清理，在地基质量满足要求后才能够进行钢筋安装。在实践过程中，经常出现钢筋安装与设计要求不相符、不匹配的现象，出现这种现象的主要原因就是施工过程不规范，比如捆扎时没有严格按照规范要求进行操作，导致钢筋安装质量不达标。为了实现钢筋的有效固定，在钢筋安装时可以充分利用锚杆对钢筋进行固定，避免其出现偏移的现象。钢筋安装完成后，需要对其进行仔细检测，确保所有的钢筋都在正确的位置上。

（二）混凝土施工质量控制

1.严格控制配合比。引水隧洞洞拱施工中，整体上可以将其划分成为两大部分，分别为底板施工和边顶施工。对底板进行施工时采用的是钢模定型施工方法。该工序对混凝土的强度和凝固时间有非常严格的要求，而混凝土的强度和凝固时间又与其配合比存在直接的联系，因此必须对混凝土的配合比进行严格控制。设计人员在完成混凝土配合比设计工作后，还应该开展相关的实验工作，对配合比的科学性、合理性、经济性进行验证。当各方面都达到理想状态后，才能够将该配合比应用到水利工程项目引水隧洞施工中，确保其能够满足实际使用需要。

2.拌和质量控制。在拌合混凝土时，首先需要根据配合比对混凝土各原材料的重量进行称重，然后再进行混合。所以称重系统的准确性对混凝土拌和质量有非常重要的影响，在整个施工过程中需要每间隔一段时间对称重系统的准确性进行检测。严格按照合理的配合比进行拌合是确保混凝土质量的基础和前提。骨料含水率同样是影响混凝土拌合质量的重要因素，需要通过先进的仪器设备对骨料含水率进行抽样检测，确保其满足实际需要。在完成混凝土拌合后，需要对其质量进行检测。检测合格后才能够投入使用，相反的如果检测发现混凝土拌合质量不满足实际使用需要，则坚决不能将这样不合格的混凝土投入使用。

3.振捣浇筑质量控制。由于在混凝土施工时需要用到钢筋网，钢筋网的存在对振捣环节提出了非常高的要求。可以结合实际情况将振捣设备配置在钢模台车上，在制作模板时预留对应的振捣孔洞，以便后续开展振捣工作。为了对接缝质量进行有效控制，可以在混凝土表面再设置20mm―30mm厚度的砂浆层。

（三）原材料质量控制

良好的施工原材料是确保施工质量的基础，因此必须从源头着手对施工质量进行严格控制。引水隧洞施工中，需要用到的原材料主要包括水泥、钢筋等。所有的原材料必须要有出厂合格证，进入施工场地提前需要对接进行抽检，确保质量合格才能够投入使用。施工原材料进入施工场地后，必须进行规范堆放，避免堆放过程对其质量产生不良影响。

（四）施工缝质量控制

在对混凝土结构进行施工时，经常会出现施工缝现象，如果确实存在施工缝则需要采取措施进行及时处理。对于纵向施工缝，那么需要在混凝土凝固后6个小时左右，对施工缝区域进行凿毛并清理，在再进行修补，施工完成后还需要对其进行验收，满足要求后才能开展后续工作。严格按照相关的规范标准进行操作。

四、结束语

引水隧洞作为水利工程项目中的重要和关键工程部分，其施工质量对整个工程项目的质量有决定性的影响。金昌市应急备用水源工程项目在施工时就涉及到引水隧道施工，对该引水隧洞的结构设计及其支护方式进行了详细的描述，最后对该工程项目引水隧洞的施工经验进行总结，从钢筋安装、引水隧洞混凝土施工质量控制、原材料控制、施工缝控制等详细阐述了引水隧洞质量控制的对策。对于积累引水隧洞施工经验，提升其施工质量具有重要的实践意义。