水利水电工程施工质量通病防治导则(第2、3、4、8章节)

一、开挖共分三章，即岩土明挖和地下洞室开挖。

其质量通病共列16条，质量通病有共性，主要通病为：爆破效果差，起伏差超标，表层岩体松动，进而造成岩体失稳，产生滑坡、倾倒等事故。

（一）起伏差超标，爆破效果差目前开挖施工中不做控制，随意性大，开挖轮廓不符合设计要求十分普遍。

为防止此类通病，要特别注意以下几点：1.进行爆破试验《水工建筑物地下开挖工程施工规范》（SL378－2007）第613条《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》（SL47－94）3.2.1条，DL/T5389-2007第8.6.3条，均规定在爆破开挖前进行爆破试验。

2.进行爆破设计SL47－94第3.3.1条规定“钻孔爆破施工前，施工单位应进行爆破设计并报主管部门”、“钻孔爆破施工，应按爆破设计要求进行”。

DL/T5389-2007第8.2.1条规定“应根据设计图纸、地质情况、爆破器材性能及施工机械等条件进行钻爆设计”，并绘制爆破图；SL378-2007第6.1.4条也有类似规定。

3.施工过程中，应及时进行爆破参数调整SL378-2007第6.1.5条规定“地下洞室开挖过程中，应根据地质条件和实际爆破效果进行参数调整；SL47－94第3.3.4条规定”爆破后应及时调查爆破效果，并根据爆破效果和爆破监测结果，及时调整爆破参数。

（二）关于爆破效果的质量标准1.基础面的开挖，超挖值的规定SL47－94第 2.1.10条规定“水平建基面高程的开挖偏差不应大于±20cm。

”DL/T5389-2007第7.0.9条规定“水平建基面高程的开挖允许超挖20cm，欠挖10cm”。

SL378－2007第5.1.6条规定“一般情况下，地下洞室不应欠挖，且应尽量减少超挖，其开挖半径的平均径向超挖值，平洞不应大于200mm，竖井不应大于250mm。

”在地下洞室开挖质量评定表中还有一项不平整度的规定，一般不大于100mm。

注意：平均超挖值200mm不是一个点的超挖值，而是在同一断面中若干个测点的平均值。

而不平整度不大于100mm，不是指某相邻两点的起伏差，而是同一断面中大于平均超挖值点数超挖值之和的平均值与小于平均超挖值点数超挖值之和的平均值之差。

2.关于爆破效果的判定（1）SL47－94和DL/T5389-2007的第3.4.1条和8.4.1条都规定：在开挖轮廓面上，残留孔痕迹应均匀分布，残留孔痕迹保存率，对节理裂隙不发育岩体，应达到80%（85%）以上，对节理裂隙较发育和发育的岩体，应达到80% ~ 50%（60%）；对节理裂隙极发育的岩体，应达到50% ~ 10%（20%）。

此外还规定相邻两炮孔岩面不平度不应大于150mm，孔壁不应有明显的爆破裂隙。

对地下洞室而言，SL378－2007第6.2.7条规定，“残留孔痕迹应在开挖轮廓面上均匀分布，炮孔痕迹保存率，完整岩石等于或大于80%，较完整和完整性差的岩石不小于50%，较破碎和破碎岩石不小于20%；相邻两孔间的岩石面应平整，孔壁不应有明显的爆破裂隙；相邻两荐炮之间的台阶或预裂爆破的最大外斜值应小于200mm；预裂爆破后应形成贯穿连续性的裂缝。

（三）关于围岩失稳和塌方问题1.围岩失稳或塌方的主要原因（1）由于对地质条件未查十分清楚，设计支护参数不合理，支护抗力不足。

（2）爆破参数不合理，炮孔少、间距大、药量大，对围岩扰动严重，松动圈范围过大。

（3）开挖方式或开挖进尺过大。

（4）支护不及时（后面讲）。

2.开挖方式，循环进尺为保证围岩稳定、顺利，按计划施工确定开挖方式和选择循环进尺十分重要。

开挖方式的确定与围岩类别、洞室尺寸、施工机械有关。

循环进尺与围岩类别和洞室尺寸有关。

SL378－2007第5.3.1、5.3.2、5.3.3条规定了采用全断面开挖和分部开挖的条件，而5.3.4条则规定了开挖循环进尺的条件：（1）Ⅰ－Ⅲ类围岩，采用手风钻造孔时循环进尺为2.0 ~ 4.0m；采用液压单臂钻或多臂钻造孔时，循环进尺宜为3 ~ 5m。

（2）Ⅳ类围岩，循环进尺宜为1.0 ~ 2.0 m。

（3）Ⅴ类围岩循环进尺为0.5 ~ 1.0 m。

（4）循环进尺应根据监测结果进行调整。

许多工程实例证明，这几条规定是保证施工按计划有条不紊进行开挖施工的关键。

二、锚喷支护锚喷支护的质量通病安排在第四章，分别为锚杆支护（4.1）、喷射混凝土（4.2）、格栅与钢拱架（4.3）和预应力锚索（4.4）四节。

（一）锚杆支护锚杆支护是经常使用的支护方式，它的主要作用是悬吊、加固松动岩体，提高围岩的支护抗力，其质量通病共列5条：主要为入岩深度不足；孔位、孔向偏差大；间距误差超标；注浆不饱满、密实度不足和不进行拉拔力；检测或检测频次不足。

其中经常出现的质量问题，影响加固效果的通病为：1.锚杆的方向问题（1）系统锚杆一般垂直开挖面布置，其方向角垂直开挖轮廓线。

（2）随机锚杆一般垂直结构面布置。

2.产生锚杆方位偏差大的主要原因为（1）设计锚杆过长，施工困难。

目前，锚杆设计一般较长，锚杆长度与洞室开挖尺寸有关，国标《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086）第4.1.5条建议锚杆长度与洞室开挖尺寸的关系见表一，20世纪70—80年代，水利水电工程地下洞室断面较小，又受到锚杆施工机具限制，锚杆长度均较短，仅为地下洞室开挖跨度的0.15倍，见图1曲线（a)。

近10年中，由于地下洞室开挖断面不断扩大，锚杆施工机具也有了很大发展，地下工程中系统锚杆的长度有所增大。

经对龙滩、二滩、小浪底等20多个工程统计，系统锚杆的长度与开挖跨度之比为0.25左右，见图1曲线（b）。

表一锚杆长度统计表世界上很多国家对系统锚杆的长度也都做了相应的规定，例如美国工程师协会规定，顶拱部位的锚杆最小长度为0.25B，拱线以下部位锚杆长度宜为0.20H（H为洞室开挖高度）；日本经验，系统砂浆锚杆长度L=20△，张拉锚杆L=50△（△为围岩允许变形值）；澳大利亚雪山工程公司规定L=6+0.044B2（单位以英尺计，1英尺=0.3048m）。

参照国内工程和国际工程经验，考虑到水利水电工程的实际情况，将国标规定的系统锚杆长度略作调整并适当加长。

SL377-2007规范所规定的锚杆长度与国标规定之比较见表2。

Ⅲ类围岩开挖跨度大于25m；Ⅳ类围岩开挖跨度大于15m；Ⅴ类围岩开挖跨度大于10m，锚喷支护在水利水电工程中只作为临时性支护，所以表4.1.5中未列出支护参数。

上述范围地下洞室临时支护的锚喷参数按表二注1的规定选取，再根据监测结果确定。

图1 部分工程锚杆长度与开挖跨度关系说明：1.“O”代表20世纪70~80年代修建的地下工程的锚杆长度与开挖跨度关系点。

2.“▲”代表20世纪90年代修建的地下工程中锚杆长度与开挖跨度关系点。

所代表的工程有：龙滩水电站地下厂房（28.9m），大朝山地下厂房（26.4m）；小浪底地下厂房（26.2m）；二滩地下厂房（25.5m）；十三陵地下厂房（23.0m）；天荒坪地下厂房（22.4m）；龙滩尾调室（22.0m）；大朝山尾调室（22.0m）；东风地下厂房（21.7m）；响洪甸地下厂房（21.5m）；广蓄地下厂房（21.0m）；太平驿地下厂房（19.7m）；龙滩主变室（19.6m）；江垭地下厂房（19.0m）；鲁布格地下厂房（19.0m）；东风地下厂房地下开关站（19.0m）；天荒坪主变窒（18.0m）；大广坝地下厂房（15.2m）；小浪底主变室（15.2m）；二滩导流洞（20.5m）；小浪底导流洞（19.6m）；漫湾导流洞（15.0m）。

主要工程，例如大型导流洞、地下厂房、调压井和主变室等，这些工程地质工作较为详细，岩石力学参数也通过试验确定，具备理论计算分析的条件，采用数值分析后还可对选定的支护参数的可靠性做出评定。

表2 本规范与国标规定的系统锚杆长度比较（2）由于采用分部开挖或受钻架台车的限制，造孔空间狭小，无法按规定方向施工。

（3）施工具有任意性，检查不到位。

3.应采取的措施（1）根据开挖断面和开挖方式选择合适的长度。

（2）严格按施工图纸施工。

（3）严格质量检查。

4.关于锚杆注浆问题锚杆注浆有三种方法：（1）先插杆后注浆。

（2）先注浆后插杆。

（3）采用水泥药卷先填塞后插杆。

这三种方法都存在注浆饱满程度问题。

全长黏结型锚杆的质量主要取决于胶结材料与围岩的黏结强度和胶结材料在锚杆孔中的饱满程度，而胶结材料在锚杆孔中的饱满程度往往更为重要，所以，检查注浆效果仅用拉拔力检测是不够的。

实际上拉拔力满足设计要求，但锚杆质量也不一定合格。

如一根4m 长的锚杆，钻孔直径为∮50mm，锚杆直径为∮25mm，锚杆承受的设计拉力为100kN，则有1.4m以上的胶结长度可满足拉力要求。

如果这1.4m的胶结长度集中在孔口处，深部的2.6m没有黏结，锚杆也能承受100kN的拉力，此时锚杆只在孔口处的l.4m有效，也就是设计锚杆有效的长度只有1.4m，这就造成对围岩加固的实际范围将由4m变成为1.4m，这是十分危险的。

因此必须对全长黏结锚杆的注浆效果进行检查，保证锚杆全长有效。

（二）喷射混凝土喷射混凝土也是经常采用的快速的支护措施。

由于喷射混凝土都当作临时支护，所以其质量控制往往被忽视。

实际上在结构设计中往往将喷射混凝土列为复合式衬砌的一部分，与混凝土永久衬砌联合承担荷载，所以必须对其施工质量进行控制。

另外喷射混凝土支护往往涉及到施工期的安全问题，其施工质量更应受到重视。

在该节中其质量通病主要列出4条，这4条为：喷射混凝土滞后、厚度不足、强度检测频次不足和实测强度不稳定。

这4条都是重要的质量通病，不按规范要求施工，可能出现较大的质量事故。

1.关于喷射混凝土滞后问题：喷射混凝滞后问题较容易解决，主要做好施工组织设计，明确施工工艺流程，配备相应的施工资源，按序施工，决不能把喷射混凝土作业当做什么时候做都可以。

2.关于喷射混凝土厚度控制问题喷射厚度是喷射混凝土质量的重要指标，很多工程只是在开挖面上喷上一层，厚度只有几厘米，甚至不足10mm，其危害是极大的，实际上厚度是很容易控制的，喷射混凝土往往是和钢筋网联合使用的，覆盖钢筋网，很容易做到。

此外就是埋设厚度标桩，实施分层喷射。

（1）喷射混凝厚度的质量标准喷射混凝土厚度合格条件有三个判据：平均厚度达到设计值；最小厚度大于设计厚度的1/2，其绝对值不小于50 mm；小于设计厚度的点数一般隧洞不大于40%，大型洞室、水工隧洞和竖井不大于20%。

喷层厚度检查的合格条件，考虑到围岩本身有起伏，喷层是紧贴岩面的，而且要求做到表面圆顺整齐，因此，不同部位喷层厚度相差的幅度比较大。

根据一些开挖成型较好工程的实测结果统计，60%达到设计厚度，其余均不小于设计厚度的1/2的要求并不低。

此时设计厚度的保证率为60%。