王浩軍，張 濤，徐 輝

（浙江省水利水電勘測設(shè)計院，浙江 杭州 310002）

1 問題的提出

近年來，隨著浙江省水利工程標準化管理工作不斷推進，工程安全隱患檢查工作愈加受到工程管理單位的重視。目前，水庫、水閘、堤防等工程安全隱患檢查工作均可通過目視、耳聽、手摸等直觀方法，輔以錘、釬、鋼卷尺、放大鏡及水下機器人等工具、器材進行外部檢查，同時采用人工探測、電法探測、鉆探等有效的儀器、工具，對工程結(jié)構(gòu)內(nèi)部進行探測檢查。但引水隧洞特別是長距離引水隧洞工程的安全隱患檢測工作由于缺乏合適的檢測設(shè)備，仍需采用人工探測的方式進行。由于隧洞內(nèi)通風(fēng)條件差，危險因素較多，為保證探測過程中檢測人員人身安全以及安全隱患探測工作的順利開展，制定相應(yīng)的探測實施方案尤為必要。本文結(jié)合麗水市玉溪引水工程引水隧洞的特點，提出操作性較強的安全隱患探測方案，為本工程引水隧洞后期隱患探測工作順利開展提供技術(shù)支持。

2 工程概況

麗水市城鄉(xiāng)玉溪供水引水工程主要通過隧洞、埋管重力自流引水，與水庫聯(lián)合調(diào)度，為城市規(guī)劃區(qū)及周邊多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水。該工程供水規(guī)模40萬t/d，設(shè)計引水流量4.63m3/s，引水方式為有壓引水，主要建筑物有進水口、引水隧洞、埋管等，引水線路總長24.01km，其中隧洞長22707.10m，鋼筋混凝土管長707.93m，鋼管長390.62m[1]。引水隧洞按照不同的圍巖地質(zhì)條件，設(shè)計分別采用雙筋混凝土襯砌（A型）、單筋混凝土襯砌（B型）、錨噴（C型）、素噴（D型）、不襯砌（E型）5種型式：A、B型采用C20W4鋼筋混凝土襯砌，襯厚30～ 35cm，并進行回填灌漿和固結(jié)灌漿；C、D型洞底采用C15抹底，混凝土抹底厚30cm，其余洞周采用C25W4噴混凝土，C型采用錨桿支護，并進行固結(jié)灌漿；E型洞底采用C15抹底，混凝土抹底厚30cm。經(jīng)統(tǒng)計，A、B型鋼筋混凝土襯砌段占引水隧洞總長的34.15%，C型錨噴混凝土襯砌段占16.52%，D型噴混凝土襯砌段占23.33%，E型不襯砌段占26.00%[2]。

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，麗水市版圖南擴，經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)和工業(yè)園區(qū)沿該引水工程引水線路建設(shè)。受上述開發(fā)建設(shè)活動影響，洞線下游末端7.00km段，洞頂?shù)匦?、地貌、地下水位等客觀條件發(fā)生明顯變化，可能引起隧洞圍巖壓力不足和洞頂滲水，導(dǎo)致隧道存在安全隱患。為消除隧洞安全隱患，亟需對隧洞開展安全隱患排查并進行安全評估。

3 探測內(nèi)容

結(jié)合工程實際情況，對上游約17.00km洞段進行一般檢查，重點對下游約7.00km洞段進行安全隱患排查、探測。

3.1 隱患檢查

對前17.00km和后7.00km洞段，均進行下列檢查。檢查隧洞進水口、集石坑、支管、支洞等部位的淤積、圍巖裂縫、構(gòu)造及掉塊、崩塌等狀況，并對不同襯護型式進行查勘、排查安全隱患情況。

（1）混凝土襯砌隧洞段。檢查、排查內(nèi)容：結(jié)構(gòu)外觀缺陷（包括混凝土蜂窩、麻面、沖蝕、剝落、露筋、掉塊等）；混凝土裂縫、伸縮縫錯臺、止水破損情況；洞內(nèi)底部淤積物分布情況（顆粒級配、厚度等）；洞壁附著物情況等。

（2）不襯砌隧洞段。檢查、排查內(nèi)容：結(jié)構(gòu)外觀缺陷（包括粗糙度、坍塌、掉塊、沖刷、淤積物堆積情況等），圍巖裂隙、節(jié)理發(fā)育開展情況、圍巖穩(wěn)定情況等。

（3）鋼筋混凝土管道段。檢查、排查內(nèi)容：結(jié)構(gòu)外觀缺陷（包括管壁露筋、麻面、沖刷、變形、承插口及管口與襯護混凝土的結(jié)合情況等），管身裂縫等。

（4）鋼管段。檢查、排查內(nèi)容：鋼管外觀（包括管壁銹蝕、磨損、結(jié)垢、淤積情況；焊縫、管道變形、圓度變形等），鋼管與混凝土結(jié)構(gòu)連接密封情況等。

3.2 后7.00k m洞段隱患探測

（1）混凝土襯砌段。檢測內(nèi)容：對出現(xiàn)裂縫或空洞部位選取典型位置進行混凝土襯砌密實度、厚度、均勻度、碳化深度、強度、鋼筋銹蝕及保護層厚度進行檢測，對圍巖完整性進行探測。

（2）不襯砌隧洞段。檢測內(nèi)容：對出現(xiàn)裂縫、滲水嚴重部位選取典型位置對圍巖裂隙、節(jié)理及完整性進行探測，并查明其發(fā)育程度和范圍。

（3）鋼筋混凝土管道段。檢測內(nèi)容：管壁混凝土強度、保護層厚度檢測。

（4）鋼管段。檢測內(nèi)容：焊縫檢測、壁厚檢測。

（5）外部調(diào)查。找出洞內(nèi)滲漏位置，查明上部洞頂主要滲漏點位置或者滲漏通道。

4 隱患探測的主要方法

4.1 現(xiàn)場常規(guī)檢查

現(xiàn)場常規(guī)檢查方法主要包括眼看、手摸、鼻嗅、腳踩等直觀方法，輔以鋼絲刷、剛卷尺、照相機、測距儀等簡單測量器材，對工程結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量進行檢查。

本次主要采用現(xiàn)場常規(guī)檢查法對隧洞未襯砌段圍巖結(jié)構(gòu)和襯砌段混凝土結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量、隧洞淤積情況進行檢查，查看結(jié)構(gòu)之間有無錯動、裂縫、滲漏、混凝土溶蝕和鈣化及洞內(nèi)淤積情況；對襯砌段混凝土裂縫進行調(diào)查、編號，檢查記錄裂縫形式、寬度、長度、深度、滲漏情況及發(fā)生部位，并對裂縫成因及危害性進行分析，調(diào)查裂縫附近混凝土表面的干濕狀態(tài)、污物和剝蝕情況，對比較嚴重的裂縫、混凝土剝落或者脫空部位，應(yīng)確定缺陷深度、面積及可能的缺陷性質(zhì)；對鋼筋混凝土管道段結(jié)構(gòu)外觀缺陷及管身裂縫進行檢查；對鋼管段外觀及鋼管與混凝土結(jié)構(gòu)連接密封情況進行檢查。

4.2 探地雷達檢測法

探地雷達檢測法，主要通過探地雷達發(fā)射電磁波在介質(zhì)中傳播的路徑、電磁場強度與波形來判斷隧洞襯砌密實度，脫空情況及外部圍巖缺陷等，同時可從宏觀上查明隧洞外圍較大的破碎帶或松動巖體等不良地質(zhì)所在位置和大小[3]。

本次主要采用探地雷達法對混凝土襯砌段混凝土襯砌密實度、厚度、均勻度和圍巖完整性，以及不襯砌隧洞段出現(xiàn)裂縫、滲水嚴重部位的圍巖裂隙、節(jié)理及完整性進行探測。

4.3 酚酞試劑測定法

酚酞試劑測定法主要采用濃度為1%的酚酞酒精溶液對水工建筑物混凝土進行碳化深度檢測，分析混凝土的老化、劣化情況，從耐久性方面評價水工建筑物混凝土質(zhì)量[4]。

本次主要采用酚酞試劑測定法對混凝土襯砌段混凝土碳化深度進行檢測。

4.4 回彈法

回彈法是用一彈簧驅(qū)動的重錘，通過彈擊桿，彈擊混凝土表面，并測出重錘被反彈回來的距離，以回彈值作為與強度相關(guān)的指標，來推定混凝土強度值[3]。檢測時應(yīng)選取具有代表性的測區(qū)，進行混凝土回彈測試，評價混凝土強度[5]。

本次主要采用回彈法對混凝土襯砌段混凝土及鋼筋混凝土管道段管壁混凝土強度進行檢測。

4.5 半電池電位法

半電池電位法主要通過其檢測的電位結(jié)果對各處水工建筑物等混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的鋼（錨）筋銹蝕狀態(tài)進行評判，目前在檢測水工混凝土鋼筋銹蝕狀態(tài)已獲得了廣泛應(yīng)用。

本次主要采用半電池電位法對混凝土襯砌段混凝土中鋼筋銹蝕狀態(tài)進行檢測。

4.6 電磁感應(yīng)法

鋼筋保護層厚度采用電磁感應(yīng)法檢測，將探頭安置于需要進行保護層厚度測定的測點，即可通過主機獲取該測點的鋼筋保護層厚度。當檢測到某處混凝土中鋼筋銹蝕較為嚴重時，則不宜采用電磁感應(yīng)法進行鋼筋保護層厚度檢測，宜采用鉆孔、剔鑿法進行檢測。

本次主要采用電磁感應(yīng)法對混凝土襯砌段鋼筋保護層厚度進行檢測。

4.7 超聲波法

超聲波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處，并由一截面進入另一截面時，在界面邊緣發(fā)生反射的特點來檢查零件缺陷的一種方法，當超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內(nèi)部，遇到缺陷與零件底面時就分別產(chǎn)生反射波，在熒光屏上形成脈沖波形，根據(jù)這些脈沖波形來判斷缺陷位置和大小。

超聲波法檢測混凝土裂縫深度主要采用帶波形顯示功能的超聲波檢測儀，測量超聲脈沖波在混凝土中的傳播速度（簡稱聲速），首波幅度（簡稱波幅）和接收信號主頻率（簡稱主頻）等聲學(xué)參數(shù)并根據(jù)這些參數(shù)及其相對變化，判斷混凝土中裂縫深度情況[6]。

本次檢測工作中鋼管段鋼管焊縫質(zhì)量、鋼管壁厚以及混凝土裂縫深度檢測主要采用超聲波法。

4.8 水文地質(zhì)調(diào)查

對隧洞軸線頂部兩側(cè)各500.00m范圍內(nèi)的圍巖厚度、破碎松動及裂隙、斷層等分布情況進行系統(tǒng)調(diào)查，對可能的外水入滲通道分布情況進行標記，并就“削山”后隧洞圍巖厚度變化對洞身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定造成的安全影響進行復(fù)核計算。

調(diào)查隧洞沿線的溝渠、河流及山塘的分布情況，對水體流向、地下水位及周邊污染企業(yè)污水排放情況進行調(diào)查。

5 隱患探測工作安全保障措施

5.1 空氣通風(fēng)置換

（1）首先打開施工支洞（或進人孔），施工支洞（或進人孔）打開后，由消防人員在洞口（或進人孔）位置測定易燃氣體和氧氣的含量；在確認無可燃氣體或含量小于其爆炸極限后，在洞口（或進人孔）處設(shè)置大功率的鼓風(fēng)機，對隧洞進行長時間的單向通風(fēng)（進口鼓風(fēng)、出口排風(fēng)）。

（2）隧洞單向通風(fēng)5h后，消防人員進入隧洞，進行有害氣體和氧氣含量檢測，并按間距50.00m做逐次的測定和記錄。

（3）有害氣體和氧氣量檢測過程中，如發(fā)現(xiàn)有害氣體，消防人員應(yīng)立即撤出，重復(fù)第（2）步工作內(nèi)容。

（4）待隧洞內(nèi)空氣質(zhì)量滿足進場開展探測工作時，探測人員進入隧洞進行隱患探測檢查工作，探測人員至少應(yīng)攜帶2支氧氣含量測定儀，隨時檢測空氣中氧氣含量。

（5）在探測工作結(jié)束之前，空氣通風(fēng)置換工作必須持續(xù)進行。

5.2 照明、通訊及安全防護措施

（1）探測作業(yè)所用儀器設(shè)備的電源，采用電池、蓄電池等直流電源。

（2）在施工支洞口或進人孔處，設(shè)置大功率照明設(shè)施。

（3）各檢測人員必須配備口哨1支，以備緊急呼救使用。

（4）照明采用便攜式手電筒、礦工頭燈，應(yīng)確保每名隊員有礦用頭燈1只，配備備用礦用頭燈和手電筒各1只。

（5）鼓風(fēng)機或其它必需采用交流電源的設(shè)備，應(yīng)確保其電源線路的可靠，避免因漏電造成安全事故[7]。

（6）進洞隊員應(yīng)頭戴安全帽身著齊腰防水服，上身著自發(fā)光反光背心，背防水雙肩包[8]。

6 工程隱患處理措施及建議

（1）對隧洞沿線的工程建設(shè)項目應(yīng)提出限制措施，確保隧洞及外部圍巖結(jié)構(gòu)安全；對交通道路、埋管、開挖溝渠等有可能損壞隧洞結(jié)構(gòu)安全的行為應(yīng)加以干預(yù)和制止。

（2）加快水系連通工程建設(shè)，確保水體能通暢排向下游以適當降低地下水位。

（3）對探測檢查中發(fā)現(xiàn)的滲水嚴重圍巖地段，采取灌漿加固處理等措施。

（4）對探測檢查中發(fā)現(xiàn)的裂縫較多、滲水嚴重的洞段，采取裂縫修補、混凝土襯砌加固等措施。

7 結(jié) 語

（1）本文結(jié)合麗水市玉溪引水工程引水隧洞的特點，提出操作性較強的安全隱患探測方案，為本工程引水隧洞后期隱患探測工作順利開展提供技術(shù)支持，也為類似工程開展安全隱患排查工作提供參考。

（2）通過對引水隧洞進行安全隱患探測及安全評價分析，可為后續(xù)采取相應(yīng)措施提供決策支持，同時為工程管理單位的運行維護工作提供實踐依據(jù)。

（3）由于該探測方案需在隧洞停止輸水的工況下進行，對城市供水造成一定影響。若采用人工智能水下機器人進行長距離引水隧洞安全隱患探測，不僅不影響隧洞供水工程正常運轉(zhuǎn)，還可規(guī)避諸多人工探測工作存在的安全風(fēng)險。

[1] 浙江省水利水電勘測設(shè)計院.麗水市城市總體規(guī)劃對麗水市玉溪引水工程運行安全的影響評價報批（HB1005GB）[R].杭州：浙江省水利水電勘測設(shè)計院，2013.

[2] 浙江省水利水電勘測設(shè)計院.麗水城鄉(xiāng)供水玉溪引水工程竣工驗收（13.GS1041S04）[R].杭州：浙江省水利水電勘測設(shè)計院，2013.

[3] 祁小冬，淺談混凝土檢測的常見問題及應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015(6)：213.

[4] 李江林，關(guān)淑萍.探地雷達在隧洞襯砌質(zhì)量檢測中的應(yīng)用[J].隧道建設(shè)，2010(1)：1- 5.

[5] 羅斌.關(guān)于建筑質(zhì)量檢測中混凝土檢測探討[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2016(6)：45- 46.

[6] 趙鳴夫.試論混凝土檢測的方法與注意事項[J].科技尚品，2016(2)：35.

[7] 梁福明，黃德益.淺談隧洞施工安全管理措施[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2008(14)：72.

[8] 申選龍.隧洞施工安全管理[J].科技資訊，2014(12)：12.