胡小順，王天西，李德兵

(中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都，611130)

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錦屏二級(jí)水電站引水隧洞堵水施工技術(shù)的演變

胡小順，王天西，李德兵

(中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都，611130)

錦屏二級(jí)水電站東端1#、2#引水隧洞共揭露35個(gè)出水洞段，根據(jù)流量分為集中出水、大、次大、中、小5種出水洞段。從2008年至2013年，針對(duì)不同的涌水類型，在堵水灌漿技術(shù)方面經(jīng)歷了多次演變。本論文主要分析了錦屏二級(jí)水電站引水隧洞堵水灌漿技術(shù)的演變與應(yīng)用。

錦屏二級(jí)水電站 引水隧洞 堵水灌漿技術(shù) 演變

1 工程概況

錦屏二級(jí)水電站引水隧洞是迄今為止我國建設(shè)的綜合規(guī)模最大、地質(zhì)條件最為復(fù)雜的深埋大型地下洞室群工程，共有7條隧洞穿越錦屏山，總長(zhǎng)度達(dá)120km。隧洞沿線上覆巖體最大埋深約2525m，地應(yīng)力高，施工期顯現(xiàn)出強(qiáng)烈的高應(yīng)力特點(diǎn)。同時(shí)，工程區(qū)又地處碳酸鹽巖類地層，溶蝕裂隙發(fā)育，地下水豐富，外水壓力高，實(shí)測(cè)最大外水壓力達(dá)到10.2MPa，工程建設(shè)難度極大。

在引水隧洞開挖掌子面通過出水洞段后，為給隧洞系統(tǒng)支護(hù)、落底開挖、混凝土襯砌等后續(xù)施工創(chuàng)造良好的環(huán)境，需適時(shí)安排堵水灌漿工作，以封堵隧洞周邊圍巖地下出水裂隙等通道。在隧洞內(nèi)的動(dòng)水變?yōu)殪o水后，便可進(jìn)行后續(xù)防滲固結(jié)灌漿工作。

2008年至2013年期間，錦屏二級(jí)水電站東端1#、2#引水隧洞共揭露35個(gè)出水洞段，堵水灌漿技術(shù)經(jīng)歷了三次演變，順利完成了4個(gè)集中出水洞段、1個(gè)大流量出水洞段、8個(gè)次大流量出水洞段、19個(gè)中流量出水洞段、3個(gè)小流量出水洞段的堵水施工。

2 隧洞涌水關(guān)聯(lián)性分析

2.1 隧洞涌水與地表水的關(guān)聯(lián)性

引水隧洞線處于磨房溝泉與老莊子泉之間的地下分水嶺附近，地下水主要受巖層面及NEE-NWW向結(jié)構(gòu)面控制。不同洞段水文地質(zhì)條件有顯然差異，主要與地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、含水介質(zhì)類型、巖溶發(fā)育程度及氣候條件有關(guān)或受影響。

東部鹽塘組為溶孔～裂隙或溶隙～裂隙含水層，屬弱～中等含水層性，局部富水，有少量溶孔、溶洞(槽)及垂直向溶隙較發(fā)育，在向斜部位存在靜水儲(chǔ)量，局部出現(xiàn)集中較大涌水。中部白山組(較純大理巖段)為溶隙～裂隙～管道含水層，含水性較強(qiáng)，開挖過程遇到巖溶裂隙水，分散性涌水，局部洞段發(fā)生集中涌水。

2.2 隧洞初始揭露涌水情況

東端1#、2#引水隧洞中部白山組大理巖中，已揭露的地下水流量大于50L/s的涌水點(diǎn)16個(gè)。其中，1#洞7個(gè)、2#洞5個(gè)，4#橫向排水洞4個(gè)。

東端1#、2#引水隧洞東端鹽塘組大理巖涌水量大于50L/s的水點(diǎn)共為13個(gè)(大于100L/s的水點(diǎn)共8個(gè))。其中，1號(hào)洞3個(gè)，2號(hào)洞10個(gè)。

2.3 實(shí)際揭露出水情況

錦屏二級(jí)水電站東端1#、2#引水隧洞共35個(gè)出水洞段，大于500L/s的4個(gè)。其中，5+800m汛期最大出水量4.8m3/s，10+472m最大出水壓力0.65MPa(出水量680L/s)。東端1#、2#引水隧洞出水洞段分布及出水量見表1。

表1 東端1#、2#引水隧洞出水洞段分布及出水量統(tǒng)計(jì)

2.4 相互關(guān)聯(lián)的出水洞段

2.4.1 15+200m出水洞段的關(guān)聯(lián)性

2008年3月25日，2#引水隧洞上斷面開挖到樁號(hào)15+194m時(shí)，掌子面揭露出地下涌水，在掌子面下游近30m范圍內(nèi)，隧洞邊頂拱出現(xiàn)多處線狀流水，出水點(diǎn)約25個(gè)。從揭露的涌水點(diǎn)分布來看，幾乎都靠近1#洞側(cè)，涌水主要從掌子面的幾條大裂隙交匯處涌出，在掌子面底部，有一股地下涌水從下向上噴出，涌水壓力約1.0MPa。

自2#洞出現(xiàn)涌水后，輔助洞相應(yīng)洞段的涌水點(diǎn)涌水量大幅減少，自4#洞開挖至2#洞涌水點(diǎn)樁號(hào)附近時(shí)，也出現(xiàn)了小流量的涌水現(xiàn)象。2#洞15+194m掌子面涌水自4#洞出水后，涌水量略有所減少，2008年4月12日，對(duì)2#洞15+194m～15+222m涌水流量進(jìn)行了灌前實(shí)測(cè)，測(cè)量結(jié)果為83.33L/s。

引(1)15+163m～15+220m在進(jìn)行堵水灌漿施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)混凝土裂縫存在滲水現(xiàn)象，在其附近鉆設(shè)的堵水灌漿孔的滲水壓力達(dá)3MPa。為避免滲透地下水對(duì)該洞段混凝土造成破壞，在1#洞進(jìn)行堵水灌漿的同時(shí)，在對(duì)應(yīng)洞段引(2)15+140m～15+210m鉆設(shè)泄壓孔，孔深為25m，也存在滲涌水，實(shí)測(cè)總出水量16.90L/s。

2.4.2 5+800m出水洞段的關(guān)聯(lián)性

東端2#引水隧洞5+880m突涌水點(diǎn)與東端1#引水隧洞有較好的串通性。在1#洞開挖過程中，揭露出初始涌水量約3.37m3/s的特大涌水，在2#洞上半洞開挖至與13#橫通道交叉部位時(shí)，出現(xiàn)3股大水，同時(shí)1#洞相應(yīng)部位涌水量減小，1#洞落底后2#洞的3股大水逐漸減小直至干枯。4#橫向排水洞開挖形成后，地下涌水主要集中在4#橫向排水洞東側(cè)邊墻溶蝕裂隙和西側(cè)底腳、底板，其特征為股狀出水或涌水，涌水呈沸水狀。2#洞5+860m～5+885m右半洞落底后，該部位出水量增大，4#橫向排水洞東側(cè)邊墻溶蝕裂隙處出水量減小。該區(qū)域出水空間分布廣、連通性好，壓力和流量較為穩(wěn)定，受降水補(bǔ)給影響較大，汛期出水量較枯水期明顯增大。1#引水隧洞充水發(fā)電后，在2#引水隧洞Ⅰ期、Ⅱ期堵水灌漿施工推進(jìn)過程中，發(fā)現(xiàn)引(2)5+925m集中出水點(diǎn)突涌水量呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，汛期最大出水量4.8m3/s。5+800m出水洞段的關(guān)聯(lián)性見圖1。

圖1 5+800m出水洞段的關(guān)聯(lián)性

3 同一洞段多次堵水原因分析

3.1 引(1)14+525m～14+657m洞段兩次出水及灌漿情況

引(1)14+525m～14+657m洞段在襯砌過程中，埋管引流出水孔共有28孔。其中，有21孔存在不同程度的出水現(xiàn)象，在出水較大的部位14+560m～14+572m布置了24個(gè)勘探孔。經(jīng)鉆孔揭示，有15個(gè)鉆孔出水，實(shí)測(cè)總出水量35.12L/s，最大單孔出水量12.5L/s。

對(duì)引(1)14+525m～14+657m部位勘探孔灌漿于2011年6月4日開始，至2011年6月29日完成；對(duì)引(1)14+525m～14+657m部位引管的堵水灌漿于2011年6月29日開始，至2011年7月4日完成。

2011年7月13日，開始進(jìn)行引(1)14+530m～14+580m洞段襯砌后回填灌漿與固結(jié)灌漿施工。在鉆孔過程中，引(1)14+542m～14+549.5m揭示有涌水現(xiàn)象，實(shí)測(cè)總出水量27.23L/s，最大單孔出水量23.0L/s；在引(1)14+580m右側(cè)邊墻揭示一個(gè)出水點(diǎn)，總出水量20.95L/s。

對(duì)引(1)14+530m～14+555m部位堵水灌漿于2011年7月19日開始，至2011年8月14日完成；對(duì)引(1)14+555m～14+580m部位堵水灌漿于2011年7月19日開始，至2011年8月14日完成。

3.2 同一洞段多次堵水原因

引(1)14+525m～14+657m洞段在襯砌階段僅有較小的出水，采用引管的方法就滿足了混凝土的襯砌施工。由于汛期的補(bǔ)償作用，引(1)14+560m～14+572m出水不斷增大，施工的24個(gè)勘探孔揭示有15個(gè)鉆孔出水。勘探孔和引管孔堵水灌漿完成后，在進(jìn)行系統(tǒng)灌漿時(shí)，引(1)14+542m～14+549.5m、引(1)14+580m右側(cè)邊墻揭示出水現(xiàn)象，說明該部位的地下水關(guān)聯(lián)性較好，堵水結(jié)合系統(tǒng)灌漿后，灌漿效果良好。

根據(jù)引(1)14+525m～14+657m洞段兩次出水推斷，每年4～10月份正值錦屏的雨季，由于汛期的補(bǔ)償作用，隧洞內(nèi)的出水量會(huì)不斷增大；兩次灌漿中的引管灌漿僅起到了表面封堵的作用，無法將出水封堵到一定深度范圍之外；兩次堵水的三個(gè)主要出水點(diǎn)分布在同一洞段的不同位置，由于滲漏通道連通性較好，一個(gè)部位灌漿結(jié)束后，可能在其它部位重新揭露出水；全洞段的封閉灌漿可以避免多次堵水。

4 堵水灌漿技術(shù)變化

2008～2009年度揭露出水洞段7個(gè)，主要采用堵水灌漿的方法封堵出水點(diǎn)。具體出水洞段的施工時(shí)段及施工方法見表2。

表2 2008～2009年度出水洞段的施工時(shí)段及施工方法

序號(hào)工程部位施工時(shí)段主要施工方法1引(2)15+194～15+2222009-04-14～2009-04-20堵水灌漿2引(2)12+606～12+6142009-09-02～2009-09-25堵水灌漿3引(2)12+630～12+6602009-10-23～2009-12-02堵水灌漿4引(2)12+660～12+6752009-12-02～2009-12-10堵水灌漿5引(2)12+681～12+7052009-10-16～2009-12-11堵水灌漿6引(2)12+737～12+7442009-08-14～2009-09-13堵水灌漿7引(2)12+933～12+9852009-07-14～2009-07-26堵水灌漿

2010年度揭露出水洞段2個(gè)，主要采用淺層固結(jié)、堵水灌漿和阻水帷幕的方法進(jìn)行封堵。具體出水洞段的施工時(shí)段及采用的施工方法見表3。

表3 2010年度出水洞段的施工時(shí)段及施工方法

序號(hào)工程部位施工時(shí)段主要施工方法1引(1)12+7002010-07-22～2011-04-11淺層固結(jié)、堵水灌漿、阻水帷幕2引(2)13+8002010-04-22～2010-12-17淺層固結(jié)、堵水灌漿

2011年度揭露出水洞段10個(gè)，主要采用淺層固結(jié)、堵水灌漿和阻水帷幕的方法進(jìn)行封堵。具體出水洞段的施工時(shí)段及施工方法見表4。

表4 2011年度出水洞段的施工時(shí)段及施工方法

序號(hào)工程部位施工時(shí)段采用主要施工方法1引(1)7+359～7+3892011-10-20～2011-11-25淺層固結(jié)、堵水灌漿2引(1)10+334～10+3582011-03-29～2011-04-06堵水灌漿3引(1)10+407～10+4372011-04-06～2011-06-29淺層固結(jié)、堵水灌漿、阻水帷幕4引(1)10+388～10+3905引(1)14+525～14+6572011-06-04～2011-07-14堵水灌漿6引(1)14+530～14+5552011-07-19～2011-08-14堵水灌漿7引(1)14+555～14+5802011-08-01～2011-08-11堵水灌漿8引(1)15+160～15+1952011-09-13～2011-09-29堵水灌漿9引(2)10+060～10+0902011-07-13～2011-08-14堵水灌漿10引(2)10+300～10+3202011-06-24～2011-07-11堵水灌漿

2012年度揭露出水洞段12個(gè)，主要采用深孔封閉固結(jié)、堵水灌漿和阻水帷幕的方法進(jìn)行封堵，對(duì)集中出水點(diǎn)壓力和流量較大的部位實(shí)施引排施工。具體出水洞段的施工時(shí)段及施工方法見表5。

表5 2012年度出水洞段的施工時(shí)段及施工方法

2013年度揭露出水洞段4個(gè)，主要采用淺層固結(jié)、深孔封閉固結(jié)、堵水灌漿(分序施工)和阻水帷幕的方法進(jìn)行封堵。具體出水洞段的施工時(shí)段及施工方法見表6。

表6 2013年度出水洞段的施工時(shí)段及施工方法

總體上堵水經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段，第一階段采用單一堵水灌漿，第二階段淺層固結(jié)與堵水灌漿相結(jié)合，第三階段深孔封閉固結(jié)灌漿與堵水灌漿相結(jié)合。對(duì)于集中出水部位采用了阻水帷幕和引排技術(shù)。

采用堵水灌漿的階段，在一個(gè)出水部位封堵完成后，相鄰部位會(huì)重新出水。初期采用了淺層固結(jié)灌漿，形成了淺層封閉圈，但是在汛期到來之后，部分淺層封閉圈會(huì)被高壓水擊穿。在2012年之后開始試驗(yàn)深孔封閉固結(jié)灌漿，把隧洞涌水阻止到一定深度以外，在超高滲透壓力、超大流量條件下集中出水洞段采用了引排技術(shù)，同時(shí)采用阻水帷幕灌漿截?cái)嗟叵滤拇?lián)通道，取得較好的效果。

5 結(jié)語

錦屏二級(jí)水電站東端1#、2#引水隧洞埋深2525m，地表水和地下水發(fā)育，串聯(lián)性好，最大外水壓力達(dá)到10.2MPa。從2008年至2013年先后揭露了35個(gè)出水洞段，從單一的堵水灌漿，發(fā)展到淺層固結(jié)形成淺層封閉圈，最后形成了一套深孔封閉固結(jié)灌漿+堵水灌漿+阻水帷幕+引排(集中出水洞段)的地下水治理技術(shù)。該技術(shù)對(duì)錦屏二級(jí)水電站有較強(qiáng)的實(shí)用性，確保了錦屏二級(jí)水電站引水隧洞地下水的治理和襯砌施工的順利實(shí)施，特別是5+800m集中出水洞段的治理成功，保證了引水隧洞的運(yùn)行安全。

〔1〕張會(huì)遠(yuǎn)，穆靜靜.巖溶區(qū)大斷面隧道突泥突水的防治[J].鐵道建筑，2009，(6)：49～51.

〔2〕沈春林.地下防水工程實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

〔3〕關(guān)寶樹.隧道工程施工要點(diǎn)集[M].北京:人民交通出版社，2003.

〔4〕沈春林.地下防水工程實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

〔5〕馬國彥，常振華.巖體灌漿排水錨固理論與實(shí)踐[M].北京：中國水利水電出版社，2003.

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2095-1809(2015)05-0044-04

胡小順(1971-)，男，成都人，成都理工大學(xué)本科，高級(jí)工程師，從事水力水電施工技術(shù)管理工作。

王天西(1985-)，男，河南平頂山人，四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院?？疲魅?，助理工程師，從事水力水電施工技術(shù)管理工作。

李德兵(1986-)，男，四川德陽人，黃河水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院?？疲魅?，助理工程師，從事水力水電施工技術(shù)管理工作。