水工隧洞施工质量控制要点

作者简介：李琼奎（1984.05-），男，汉族，湖南省衡山县，大学本科，工程师，主要研究水工隧洞、闸门

摘要：水工隧洞作为水利工程的重要组成部分，其施工质量直接影响水利工程的整体功能与使用寿命。本文从施工前期准备、开挖施工、支护施工、衬砌施工等环节入手，深入分析水工隧洞施工质量控制要点，并探讨施工过程中的监测与管理措施，旨在为提升水工隧洞施工质量提供理论与实践指导，保障水利工程安全稳定运行。

关键词：水工隧洞；施工质量；控制要点；开挖支护；衬砌施工

一、引言

水工隧洞具有输水、泄洪、导流等多种功能，在水利水电工程中发挥着不可替代的作用。然而，水工隧洞施工环境复杂，地质条件多变，施工技术要求高，施工过程中一旦出现质量问题，不仅会影响工程进度和成本，还可能引发安全事故，威胁下游人民生命财产安全。因此，加强水工隧洞施工质量控制，确保施工质量达到设计标准，是水利工程建设的关键任务。

二、施工前期准备阶段的质量控制

（一）地质勘察与资料分析

详细准确的地质勘察是水工隧洞施工的基础。通过地质钻探、物探等多种勘察手段，获取隧洞沿线的地层结构、岩石特性、地下水分布、地质构造等信息。在勘察过程中，要合理布置勘察点，确保勘察结果能够全面反映隧洞地质情况。对勘察资料进行深入分析，绘制详细的地质剖面图和柱状图，明确可能存在的不良地质区域，如断层破碎带、软弱夹层、岩溶发育区等，为施工方案设计提供可靠依据。例如，在岩溶发育地区，提前规划溶洞处理方案，避免施工过程中因溶洞问题导致施工中断和质量隐患。

（二）施工方案设计与优化

根据地质勘察资料和工程要求，进行施工方案设计。施工方案应包括施工方法、施工工艺、施工进度计划、资源配置等内容。在选择施工方法时，要综合考虑地质条件、隧洞断面尺寸、施工设备等因素。对于围岩稳定性较好的隧洞，可采用全断面开挖法，提高施工效率；对于围岩较差的地段，则应采用分部开挖法，如台阶法、CD法、CRD法等，确保施工安全。同时，运用BIM技术对施工方案进行模拟分析，提前发现施工过程中可能出现的问题，对施工方案进行优化调整，提高施工方案的可行性和科学性。

（三）原材料与设备质量控制

原材料和设备质量是保证施工质量的前提。严格把控水泥、钢材、砂石料等原材料的采购质量，选择信誉良好的供应商，要求供应商提供产品质量证明文件。对进场原材料进行严格检验，水泥要检验其强度、凝结时间、安定性等指标；钢材要检验其力学性能、化学成分等；砂石料要检验其颗粒级配、含泥量、泥块含量等。不合格的原材料坚决不予使用。对于施工设备，如钻孔设备、混凝土浇筑设备、通风设备等，要定期进行维护保养，确保设备性能良好，满足施工要求。在设备进场前，要进行调试和试运行，检查设备运行状况。

三、开挖施工阶段的质量控制

（一）测量放线控制

精确的测量放线是保证隧洞开挖尺寸和方向符合设计要求的关键。采用高精度的测量仪器，如全站仪、GPS等，按照设计图纸进行测量放线。在测量过程中，要严格控制测量误差，定期对测量控制点进行复核，防止因控制点移位导致测量偏差。每完成一段开挖，要及时进行测量验收，对超挖、欠挖情况进行记录，并采取相应措施进行处理。对于超挖部分，要根据设计要求进行回填处理；对于欠挖部分，要及时进行补挖，确保隧洞断面尺寸符合设计标准。

（二）开挖方法与工艺控制

不同的开挖方法和工艺对隧洞围岩稳定性和施工质量有重要影响。在全断面开挖过程中，要控制好钻孔角度和深度，保证爆破效果均匀，减少对围岩的扰动。采用分部开挖法时，要合理安排各分部的开挖顺序和时间间隔，确保围岩稳定。例如，在台阶法施工中，上台阶开挖长度不宜过长，一般控制在3-5m，上下台阶之间的距离要根据围岩情况和施工设备确定，避免因台阶过长导致围岩失稳。同时，要严格控制爆破参数，根据围岩性质选择合适的炸药类型和装药量，采用光面爆破、预裂爆破等技术，减少爆破对围岩的损伤，保证开挖轮廓面平整，超挖量符合设计要求。

（三）围岩稳定监测与处理

在开挖过程中，要对围岩进行实时监测，掌握围岩的变形和稳定情况。常用的监测方法包括地质雷达探测、收敛监测、锚杆轴力监测等。通过地质雷达探测可以提前发现围岩中的不良地质体，如空洞、破碎带等；收敛监测可以测量隧洞周边的位移变化，判断围岩的稳定性；锚杆轴力监测可以了解锚杆的受力情况，评估支护效果。当监测数据显示围岩出现异常变形或不稳定迹象时，要及时采取处理措施，如加强支护、调整开挖方法和施工进度等。对于软弱围岩地段，可以采用超前支护措施，如超前锚杆、超前小导管注浆等，增强围岩的自稳能力。

四、支护施工阶段的质量控制

（一）锚杆支护质量控制

锚杆是水工隧洞支护的重要手段之一。锚杆的安装质量直接影响支护效果。在锚杆施工前，要对锚杆材料进行检验，确保锚杆的强度、直径等符合设计要求。锚杆钻孔要保证孔径、孔深和孔向符合设计标准，钻孔完成后要进行清孔，清除孔内的岩粉和积水。锚杆安装时，要保证锚杆插入深度达到设计要求，锚杆与孔壁之间要填充密实，采用水泥砂浆或树脂锚固剂进行锚固。锚杆安装完成后，要进行拉拔试验，检验锚杆的锚固力是否满足设计要求。对于锚固力不达标 的锚杆，要进行补打或重新安装。

（二）喷射混凝土支护质量控制

喷射混凝土能够及时封闭围岩，防止围岩风化和松动，提高围岩的稳定性。喷射混凝土施工前，要对受喷面进行清理，清除浮石、油污等杂物，并用高压风冲洗干净。喷射混凝土的配合比要根据设计要求和现场试验确定，严格控制水泥、砂石料、水和外加剂的用量。喷射混凝土时，要控制好喷射距离和角度，一般喷射距离为0.8-1.2m，喷射角度垂直于受喷面。分层喷射时，要控制好每层的喷射厚度，第一层喷射厚度一般为3-5cm，后续每层厚度为5-8cm。喷射完成后，要及时进行养护，养护时间不少于7天，确保混凝土强度达到设计要求。同时，要检查喷射混凝土的表面平整度和厚度，对局部厚度不足或不平整的部位进行补喷处理。

（三）钢支撑支护质量控制

在围岩较差的地段，常采用钢支撑进行支护。钢支撑的安装要保证位置准确，连接牢固。钢支撑的型号和间距要符合设计要求，安装前要对钢支撑进行检查，确保其无变形、无损伤。钢支撑安装时，要与锚杆、喷射混凝土等支护手段紧密结合，形成联合支护体系。钢支撑之间要用连接筋进行连接，确保钢支撑的整体稳定性。在钢支撑安装完成后，要定期检查钢支撑的受力情况和变形情况，发现问题及时进行处理。

五、衬砌施工阶段的质量控制

（一）模板工程质量控制

模板是保证衬砌混凝土外观质量和尺寸精度的关键。模板的选型要根据隧洞断面形状和尺寸确定，优先选用刚度大、平整度好、接缝严密的模板。模板安装前，要对模板表面进行清理和涂刷脱模剂，防止混凝土与模板粘连。模板安装时，要保证模板的位置、尺寸和垂直度符合设计要求，模板支撑要牢固可靠，能够承受混凝土浇筑时的侧压力和重力。模板接缝要严密，采用海绵条、橡胶条等进行密封处理，防止漏浆。模板安装完成后，要进行检查验收，对不符合要求的部位进行调整。

（二）钢筋工程质量控制

钢筋是衬砌结构的重要组成部分，其质量和安装质量直接影响衬砌结构的承载能力。钢筋的品种、规格和数量要符合设计要求，钢筋进场后要进行检验，检验其力学性能和化学成分。钢筋加工要严格按照设计图纸进行，保证钢筋的形状、尺寸准确。钢筋安装时，要保证钢筋的间距、排距、保护层厚度符合设计要求，钢筋连接要牢固可靠，采用焊接、机械连接等方式时，要保证连接质量符合相关标准。钢筋安装完成后，要进行检查验收，对不符合要求的部位进行整改。

（三）混凝土浇筑质量控制

混凝土浇筑是衬砌施工的关键环节。混凝土的配合比要根据设计强度等级和现场施工条件进行优化设计，严格控制水泥、砂石料、水、外加剂的用量，确保混凝土的和易性、流动性和强度满足要求。混凝土浇筑前，要对模板、钢筋进行检查，清除模板内的杂物和积水。混凝土浇筑时，要采用分层浇筑、振捣的方法，控制好浇筑速度和高度，防止出现离析现象。振捣要密实，避免出现漏振、过振等情况，振捣时间以混凝土表面不再显著下沉、不再出现气泡、表面泛浆为宜。在混凝土浇筑过程中，要留置混凝土试块，进行标准养护和同条件养护，检验混凝土的强度。混凝土浇筑完成后，要及时进行养护，采用洒水养护、覆盖养护等方式，养护时间不少于28天，确保混凝土强度正常增长。

六、施工过程中的监测与管理

（一）施工质量监测

1. 围岩稳定性智能监测

围岩稳定性监测已突破传统人工测量的局限，采用三维激光扫描技术可快速获取隧洞开挖面的高精度点云数据，通过与设计模型对比，精准量化超挖欠挖情况；微震监测系统能实时捕捉岩体内部微破裂信号，结合大数据分析，提前预判围岩失稳风险，为施工安全提供可靠预警。

2. 原材料全流程质量追溯

原材料质量监测构建了“进场检测+过程抽检+智能追溯”体系。利用光谱分析仪对水泥、砂石等材料进行快速成分分析，借助区块链技术将材料采购、运输、检测等全流程数据上链存证，确保一旦出现质量问题，可快速追溯、精准问责，从源头把控材料质量。

3. 施工工艺参数动态调控

施工工艺参数监测依托物联网与边缘计算技术。在爆破作业中，智能传感器实时回传炮孔深度、装药量、起爆时差等数据，系统自动优化爆破方案；混凝土浇筑时，通过埋设的温度、压力传感器，动态调控浇筑速度与振捣频率，有效避免冷缝、空洞等缺陷，保障施工工艺精准执行。

4. 混凝土强度可视化监测

混凝土强度监测采用“无损检测+数字孪生”模式。利用微波雷达检测混凝土内部密实度，结合BIM模型构建强度发展的数字孪生体，直观展示强度增长趋势，为混凝土养护和后续施工提供科学依据。

（二）施工质量管理

1. PDCA循环质量管控体系

建立以PDCA循环为核心的质量管控体系。在施工准备阶段（Plan），制定涵盖质量目标、控制标准、责任分工的详细规划；施工过程中（Do），严格执行“三检制”与旁站监理制度，利用移动终端实时上传施工影像与数据；定期开展质量检查（Check），通过质量分析会运用因果图、排列图等工具剖析问题根源；针对检查出的问题，制定整改措施并跟踪验证（Act），形成管理闭环，持续提升施工质量。

2. 人员质量意识与技能双提升

人员管理方面，一方面通过VR模拟培训系统，让施工人员沉浸式学习复杂地质条件下的开挖支护技术，增强实操能力；另一方面推行质量积分制，将质量表现与绩效、晋升挂钩，对质量事故实行“一票否决”，强化施工人员的质量责任意识。

3. 数字化协同管理平台应用

引入数字化管理平台，整合施工进度、质量、安全等信息。管理层可通过驾驶舱界面实时掌握全局，实现质量问题的快速响应与协同处置。平台还能对质量数据进行深度分析，为施工决策提供数据支持，切实保障水工隧洞施工质量稳定可控。

七、结论

水工隧洞施工质量控制是保障水利工程安全与效益的核心环节，贯穿工程全生命周期。从施工前地质勘察、方案设计，到施工中开挖、支护、衬砌等关键工序，再到施工过程的监测与管理，各环节紧密相连、环环相扣，任一环节的疏漏都可能引发质量隐患。在实际工程中，通过严格落实质量控制要点，众多水工隧洞项目取得显著成效。如某高水头输水隧洞，运用智能监测技术实时掌控围岩变形，结合PDCA循环质量管理体系，有效规避塌方风险，工程质量达标率超 98%，投运后稳定运行至今。然而，行业仍面临诸多挑战，复杂地质条件下的精准施工技术、新型材料的质量把控，以及智能化监测设备的成本控制等问题，亟待解决。随着人工智能、大数据、数字孪生等技术的发展，未来水工隧洞施工质量控制将向智能化、精细化方向迈进。一方面，新技术的深度融合将实现质量隐患的智能识别与预测；另一方面，全生命周期质量管控体系的完善，能进一步提升工程质量的可靠性与耐久性。唯有持续创新质量控制技术与管理模式，强化全流程管控，方能推动水利工程建设高质量发展。

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