梁國清，毛 爽，肖煜林

（1.國網(wǎng)湖北省電力有限公司黃龍灘水力發(fā)電廠，湖北 十堰，442000；2.中國電建集團中南勘測設(shè)計研究院有限公司，湖南 長沙，410027）

0 引言

水利工程具有施工環(huán)境復(fù)雜、工程量大、施工難度高、工期長等特點，如何保證水利工程本質(zhì)安全是需要重點關(guān)注的問題。同時，水工隧洞工程規(guī)模不斷加大，并向著“大尺度、深埋深、大斷面”方向發(fā)展。目前國內(nèi)在建或已建的水工隧洞多采用混凝土襯砌結(jié)構(gòu)[1-3]，在防滲排水設(shè)計與施工中基本遵照“堵、截、排”的原則[4-6]進行處理。近些年，隨著“四新技術(shù)”的推廣和應(yīng)用，防滲技術(shù)得到了長足的發(fā)展[7]，但是水工隧洞滲水、漏水現(xiàn)象仍被稱為隧洞工程的第一大頑疾[8]?！笆砭怕钡恼f法不僅折射了“滲水之痛”，也充分說明了其普遍性和廣泛性。

隧洞滲漏會使混凝土產(chǎn)生溶蝕破壞，降低混凝土強度，引起并加速其他破壞的發(fā)生和發(fā)展。環(huán)境水對混凝土有侵蝕作用時，滲漏會使混凝土內(nèi)部破壞發(fā)展，鋼筋銹蝕，加速混凝土結(jié)構(gòu)老化，縮短使用壽命[9-10]。同時，滲漏除導(dǎo)致輸水隧洞水量損失外，還會引起邊坡穩(wěn)定問題，影響經(jīng)濟和社會效益[11]。

1 工程概況

本工程為已建水工隧洞的防滲堵漏和特種結(jié)構(gòu)補強加固，工程區(qū)位于黃龍灘水電站擴建工程4號機組引水系統(tǒng)。4號機組引水系統(tǒng)由進水口閘室段、混凝土襯砌段、鋼管段等組成。進水口平臺頂部高程254.0 m，底部高程205.0 m。混凝土襯砌段為圓形斷面，長度304.44 m，內(nèi)徑9 m，襯砌厚度0.6 m；鋼管段全長169.56 m，內(nèi)徑8.2 m，材質(zhì)為Q345C低合金結(jié)構(gòu)鋼，板厚18~40 mm，下平段底端高程為154.2 m。引水隧洞平面布置見圖1。

圖1 引水隧洞平面布置Fig.1 Plane of the diversion tunnel

根據(jù)黃龍灘水力發(fā)電廠水工分場對4號機組引水系統(tǒng)的檢查結(jié)果，發(fā)現(xiàn)進水口檢修閘門左側(cè)的側(cè)水封存在1處帶狀滲漏點，滲水約60 L/min。引水隧洞混凝土襯砌段頂部裂縫8處，共計10條；漏水量較大的集中滲漏點8處；各環(huán)型接縫處都伴有微漏現(xiàn)象，各個縱縫都有微滲現(xiàn)象，部分有鈣質(zhì)析出。靠近施工支洞附近區(qū)域滲漏點和環(huán)型接縫處的漏水量較大，呈噴射狀流出，總量約80 L/min。工程治理范圍為黃龍灘4號機組引水系統(tǒng)混凝土襯砌段較嚴(yán)重的18處環(huán)拱伸縮縫滲漏帶、10條裂縫滲漏、8個混凝土淘蝕孔洞滲漏及施工支洞堵頭滲漏的回填加固和灌漿處理。

2 施工技術(shù)特點與難點

（1）本工程為水工引水隧洞的防滲堵漏，需修補環(huán)拱伸縮縫滲漏、頂拱孔洞集中滲漏、混凝土裂縫滲漏和施工支洞雙堵頭滲漏，分布范圍廣。限于當(dāng)年C級檢修時的調(diào)查條件，無法有效預(yù)測圓形襯砌頂拱混凝土澆筑和灌漿充填情況，無法準(zhǔn)確定位滲漏點、滲漏通道的具體位置和貫穿狀況，同時施工工序多為登高、臨空作業(yè)，且工程質(zhì)量要求高。

（2）洞內(nèi)空間受限，不利于施工布置，行人和器材運輸條件差，遠(yuǎn)不及擴建施工期所具備的施工條件。機械設(shè)備和物料只能通過閘門井安裝升降機運送至洞內(nèi)。行人必須經(jīng)2號廠房，穿伸縮節(jié)人孔，在鋼襯下平段和斜井段搭設(shè)鋪墊排架和高陡腳手架斜梯方可到達(dá)施工場區(qū)，較大程度影響工作效率。閘門井井口至洞底高差50 m，斜井到下平段高差37 m，施工措施工程量大，周邊生產(chǎn)安全因素十分復(fù)雜，安全管理與防護措施要求嚴(yán)格。

（3）環(huán)氧化學(xué)修補材料存在易燃、易揮發(fā)彌散刺激性氣體等問題，對原材料運輸、存貯和使用過程中的安全管控構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

（4）洞內(nèi)通風(fēng)條件差，施工過程中無法避免的粉塵、化材揮發(fā)性氣體，容易造成消防安全和職業(yè)健康安全隱患。

因此，本工程施工條件差、技術(shù)難度大、精細(xì)化程度高、安全防護措施要求嚴(yán)。

3 治理方法與技術(shù)措施

（1）通過優(yōu)化比選，確定了設(shè)計治理方案：環(huán)形伸縮縫滲漏采用“水泥灌漿+化學(xué)灌漿+柔性環(huán)氧嵌縫膠充填”，裂縫滲漏采用“植筋+環(huán)氧砂漿填筑+化學(xué)灌漿”，混凝土淘蝕孔洞滲漏采用“水泥灌漿+化學(xué)灌漿”，以實現(xiàn)該引水隧洞混凝土襯砌段防滲堵漏、補強加固，提高鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)安全。

（2）施工階段現(xiàn)場跟蹤收集灌漿鉆孔資料，分析研究隧洞滲漏主要原因和關(guān)鍵部位，最終發(fā)現(xiàn)隧洞頂拱大范圍脫空和施工支洞雙堵頭貫穿性裂縫是滲漏問題的癥結(jié)所在，從而進一步明確了回填灌漿和防滲固結(jié)灌漿的重點部位，優(yōu)化了布孔方式、深度、灌漿壓力和施工技術(shù)要求。

（3）全面復(fù)核劃定施工支洞與主洞的交界面邊界，按照規(guī)范合理布置孔數(shù)，確定孔徑、孔深。

支洞邊界復(fù)核：在4號機引水隧洞內(nèi)對支洞與主洞的交界面位置進行調(diào)查，并對調(diào)查結(jié)果與施工圖位置進行復(fù)核，確定準(zhǔn)確的位置，以便進行防滲固結(jié)灌漿和化學(xué)灌漿。

水泥灌漿孔布置：沿施工支洞結(jié)構(gòu)邊線內(nèi)側(cè)1.0 m處，外側(cè)1.0 m、2.0 m處，每隔2.0 m布置梅花形灌漿孔，孔徑?56 mm，孔深8.0 m，孔斜75°，如圖2~5所示。

圖2 4號洞混凝土襯砌段施工支洞堵頭A灌漿孔布置Fig.2 Arrangement of grouting holes in plug A for construc-tion adit of the concrete lining section of water diversion tun-nel No.4

化學(xué)灌漿孔布置：沿施工支洞結(jié)構(gòu)邊線內(nèi)側(cè)0.5 m處，每隔2.0 m布置化學(xué)灌漿孔，孔徑?25 mm，孔深1.5 m，向結(jié)構(gòu)線方向傾斜。

圖3 4號洞混凝土襯砌段施工支洞堵頭A灌漿孔布置剖面Fig.3 Profile of grouting holes in plug A for construction adit of the concrete lining section of water diversion tunnelNo.4

（4）由于施工支洞雙堵頭引起4號引水洞復(fù)雜滲漏，在原定灌漿壓力、水灰比、化學(xué)灌漿材料配比基礎(chǔ)上，針對處理過程中漏漿問題，采取特定措施。

改變漿液濃度：根據(jù)造孔揭露的實際地質(zhì)情況及壓水試驗結(jié)果，確定各孔灌漿水泥漿液水灰比。漿液單孔注入量達(dá)300 L以上或灌注時間達(dá)1 h以上，而灌漿壓力或注入率均無改變或改變不顯著時，改濃一級水灰比的漿液灌注。當(dāng)注入率大于30 L/min時，根據(jù)具體情況，采取越級變濃漿液。

低壓、限流、限量：進一步降低灌漿壓力，控制吸漿率不超過5 L/(min·m)，以減小漿液在縫隙里的流動速度，促使盡快沉積。

圖4 4號洞混凝土襯砌段施工支洞堵頭B灌漿孔布置Fig.4 Arrangement of grouting holes in plug B for construction adit of the concrete lining section of water diversion tunnelNo.4

圖5 4號洞混凝土襯砌段施工支洞堵頭B灌漿孔布置剖面Fig.5 Profile of grouting holes in plug B for construction adit of the concrete lining section of water diversion tunnelNo.4

采用間歇灌漿提高效率：為促使?jié){液在靜止?fàn)顟B(tài)下沉積，將滲漏通道堵住，視地質(zhì)條件等確定每次間歇前應(yīng)灌入的材料數(shù)量和停歇時間，一般可按每次灌入300~500 kg/m、停歇2~6 h掌握。結(jié)束時不必強迫達(dá)到設(shè)計壓力，但如能達(dá)到則必須達(dá)到。若到此壓力就發(fā)生冒漿或大量吃漿，可在較低壓力下結(jié)束。但凡在低壓結(jié)束的，待凝一段時間以后，應(yīng)再將孔掃開復(fù)灌一次，復(fù)灌中爭取達(dá)到設(shè)計灌漿壓力。

漿液中摻加速凝劑，灌注穩(wěn)定漿液或混合漿液：在最稠的水泥漿中摻入速凝劑促使盡快凝結(jié)；灌注混合漿液（如摻適量干海帶）；灌注更稠的水泥砂漿。

4 實施效果檢查

為評價滲漏處理效果，按規(guī)范要求布置了相應(yīng)的檢查孔，并進行了取芯、復(fù)灌和壓水試驗。灌漿質(zhì)量檢查孔主要布置在處理前滲漏較嚴(yán)重部位、頂拱脫空區(qū)，以及巖石較破碎、鉆探坍孔、掉塊、透水率較大的地層和對原灌漿質(zhì)量存疑的地段，由監(jiān)理工程師現(xiàn)場確認(rèn)。質(zhì)量檢查在本施工支洞堵頭灌漿處理結(jié)束3~7 d后進行。灌漿質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)為：壓水試驗的透水率q≤3 Lu?？锥魏细衤试?5%以上，不合格孔段的透水率不超過設(shè)計值的150%，且不集中出現(xiàn)。壓水試驗透水率結(jié)果為2.29 Lu，表明全面滿足灌漿質(zhì)量要求，且合同工程量范圍內(nèi)的所有滲漏處理全部達(dá)到了防滲堵漏的技術(shù)質(zhì)量要求。本項目一次性通過竣工驗收，工程質(zhì)量評定為優(yōu)良級。

5 結(jié)語

對黃龍灘水電站擴建工程4號機組引水系統(tǒng)防滲堵漏治理工程進行總結(jié)，得到以下結(jié)論：

（1）水工隧洞不僅承擔(dān)圍巖壓力，還承擔(dān)內(nèi)外水壓力。在水利工程施工建設(shè)中，水工隧洞防滲堵漏施工是非常重要的一環(huán)。

（2）滲水、漏水在水工隧洞建設(shè)和維修中具有普遍性和廣泛性，因此在設(shè)計和施工中應(yīng)進行專項設(shè)計，必要時需進行專家論證。

（3）施工階段通過收集灌漿鉆孔資料，發(fā)現(xiàn)隧洞頂拱大范圍脫空和施工支洞雙堵頭貫穿性裂縫是滲漏的癥結(jié)所在，進一步明確了回填灌漿和防滲固結(jié)的重點部位，優(yōu)化了布孔方式、孔深、灌漿壓力和施工技術(shù)要求。黃龍灘水力發(fā)電站4號機組引水系統(tǒng)混凝土襯砌滲漏處理工程起到了良好的效果，可為其他工程提供參考。