李艷艷

(韶關(guān)市曲江區(qū)羅坑水庫(kù)管理處,廣東 韶關(guān) 512100)

0 引言

輸水隧洞布置在溢洪道左側(cè),主要由輸水主洞、發(fā)電支洞、進(jìn)水塔和出水閘室構(gòu)成,擔(dān)負(fù)著灌溉、發(fā)電的輸水任務(wù)。主洞長(zhǎng)225.0 m,進(jìn)口底高程264.50 m,隧洞進(jìn)口段為一喇叭形漸變段,設(shè)一道攔污柵,進(jìn)口段設(shè)平板鋼閘門(mén)一道,啟閉機(jī)為電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī),進(jìn)口閘門(mén)槽后為方圓漸變段由4.0 m×4.0 m 方涵漸變至內(nèi)徑3.4 m 圓涵;出口底高程為250.47 m。隧洞內(nèi)徑3.4 m,隧洞末端設(shè)弧形控制閘門(mén)一道。發(fā)電支洞進(jìn)口底高程為250.60 m,長(zhǎng)度150 m,內(nèi)徑2.0 m?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)輸水隧洞啟閉閥門(mén),生銹老化,出水管口生銹老化,下部閘門(mén)為混凝土板,出現(xiàn)裂縫、侵蝕嚴(yán)重等問(wèn)題,急需進(jìn)行應(yīng)急除險(xiǎn)加固。

1 輸水隧洞工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

壓力輸水隧洞位于大壩的左岸,洞軸線與大壩軸線成49°角,長(zhǎng)225.0 m,內(nèi)徑3.4 m,輸水隧洞均位于燕山一期中粗粒斑狀花崗巖體上,隧洞穿越的主要構(gòu)造都為陡傾角壓扭性破碎斷層,與洞軸線交角為70°～80°,受斷層影響巖石較風(fēng)化破碎,節(jié)理裂隙發(fā)育。進(jìn)水塔和塔橋基礎(chǔ)均位于強(qiáng)風(fēng)化花崗巖體上,進(jìn)口段20 m 為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖,在龍?zhí)ь^上端由弱風(fēng)化過(guò)渡為微風(fēng)化,隧洞后部在發(fā)電支洞位置,由微風(fēng)化性過(guò)渡為弱風(fēng)化至出口,總的來(lái)講圍巖工程地質(zhì)條件較好[1]。

2 導(dǎo)流輸水隧洞滲漏原因及除險(xiǎn)加固建議分析

2.1 輸水涵洞結(jié)構(gòu)狀況

輸水隧洞于1975年冬動(dòng)工開(kāi)挖,1976年冬竣工,呈南北走向,位于大壩左岸,由鋼筋混凝土澆筑成型。洞軸線與壩軸線成49°角,主洞長(zhǎng)225.0 m,隧洞進(jìn)口段為喇叭形漸變段,洞口尺寸為4.0 m×4.0 m,進(jìn)口閘門(mén)為平板鋼閘門(mén),隧洞進(jìn)口尺寸由4.0 m×4.0 m矩形漸變?yōu)閮?nèi)徑3.4 m 圓形,出口閘門(mén)為弧形鋼閘門(mén)。發(fā)電支洞長(zhǎng)150 m,內(nèi)徑2.0 m。

2.2 輸水涵洞滲流問(wèn)題

隧洞整體均位于燕山一期中粗粒斑狀花崗巖體上,隧洞穿越的主要構(gòu)造都為陡傾角壓扭性破碎斷層,與洞軸線交角為70°～80°,受斷層影響巖石較風(fēng)化破碎,節(jié)理裂隙發(fā)育。進(jìn)水塔和塔橋基礎(chǔ)均位于強(qiáng)風(fēng)化花崗巖體上,進(jìn)口段20 m為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖,在龍?zhí)ь^上端由弱風(fēng)化過(guò)渡為微風(fēng)化,隧洞后部在發(fā)電支洞位置,由微風(fēng)化性過(guò)渡為弱風(fēng)化至出口,總的來(lái)講圍巖工程地質(zhì)條件較好[2]。1984年4月隧洞放水試驗(yàn)時(shí),隧洞出現(xiàn)嚴(yán)重漏水,縣水利局立即委托施工單位對(duì)其進(jìn)行全面水泥灌漿處理,經(jīng)此次灌漿,隧洞漏水問(wèn)題得到基本解決。1992年隧洞后閘豎井側(cè)出現(xiàn)了較大的潤(rùn)濕并漏水,當(dāng)隧洞沒(méi)水時(shí),漏水現(xiàn)象消失。2003年大壩安全鑒定進(jìn)洞檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)輸水隧洞洞身多處鋼筋出露,蜂窩嚴(yán)重,靠近豎井的洞身有多處孔隙且伴有滲水。2010年安全加固工程對(duì)隧洞進(jìn)行鋼筋混凝土襯砌并對(duì)洞身進(jìn)行回填灌漿、對(duì)隧洞圍巖進(jìn)行固結(jié)灌漿處理,但處理效果不明顯,滲漏問(wèn)題至今仍然存在。

2.3 滲流原因及處理建議

本次除險(xiǎn)加固,現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)入隧洞檢查發(fā)現(xiàn),混凝土隧洞結(jié)構(gòu)基本完整,洞內(nèi)無(wú)土粒沉積,距離輸水隧洞出水口側(cè)斜坡段起點(diǎn)25 m 位置,隧洞頂部出現(xiàn)滲漏,有水柱噴出,其余部位個(gè)別位置存在輕微的腐蝕、破損、輕微露筋,一處分縫部位隧洞底部止水橡膠外露。隧洞內(nèi)壁布滿貝殼,底部沉積貝殼,最高處約20cm。原因分析是由于隧洞施工時(shí)在混凝土澆筑的過(guò)程中沒(méi)有對(duì)上部地下水處理,在地下水集中的地方將未凝固的水泥漿帶走,以致洞身多處澆筑砼成蜂窩而滲漏,2010年安全加固時(shí)處理不徹底,導(dǎo)致滲漏問(wèn)題未得到解決。羅坑水庫(kù)輸水隧洞滲流性態(tài)基本安全,為防止漏水現(xiàn)象繼續(xù)惡化,危及隧洞安全,建議對(duì)隧洞進(jìn)行灌漿修復(fù)處理、清除洞壁貝殼生物和更換相關(guān)止水設(shè)施[3]。

3 輸水隧洞應(yīng)急除險(xiǎn)加固施工要點(diǎn)

輸水隧洞出口段頂部固結(jié)灌漿,局部破損處采用化學(xué)漿液砂漿修補(bǔ);輸水隧洞渠道進(jìn)行修復(fù)處理;輸水隧洞放水塔處增加步級(jí)以便觀察水尺。施工項(xiàng)目主要為輸水隧洞出口段50 m進(jìn)行固結(jié)灌漿[5]。

3.1 施工交通組織

羅坑水庫(kù)位于北江一級(jí)支流樟市河上游約23 km,壩址距曲江區(qū)約38 km,距羅坑鎮(zhèn)約9 km,交通總體較為方便。根據(jù)現(xiàn)有交通條件,擬定以公路為對(duì)外交通方案,水庫(kù)大壩至羅坑鎮(zhèn)、曲江區(qū)均有水泥路面連接,水庫(kù)對(duì)外交通較便利。對(duì)于場(chǎng)內(nèi)施工,臨時(shí)交通現(xiàn)狀有道路的,盡量利用原有道路。根據(jù)水庫(kù)各施工建筑物分布于不同高程和部位, 需新建約0.3 km 臨時(shí)施工道路,路面設(shè)計(jì)為泥結(jié)石路面,寬3 m。

3.2 施工技術(shù)參數(shù)核算

為確保輸水涵洞應(yīng)急除銹劑加固工程計(jì)劃采取的頂部固結(jié)灌漿,局部破損處采用化學(xué)漿液砂漿修補(bǔ)等措施能夠滿足加固需求,施工前工程單位需要組織人員對(duì)輸水涵洞的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行核對(duì),確認(rèn)既有配筋能夠滿足實(shí)際需求,避免后續(xù)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)斷裂、滲漏等異常情況。

3.2.1 斷面參數(shù)

根據(jù)羅坑水庫(kù)地質(zhì)報(bào)告和圖紙等資料,可以將隧洞分類如下表,隧洞結(jié)構(gòu)計(jì)算按表中斷面分別進(jìn)行。

表1 輸水隧洞斷面參數(shù)匯總表

表2 荷載組合表

3.2.2 工況及荷載組合

根據(jù)《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 279-2016),作用在襯砌上的荷載分為永久荷載、可變荷載和偶然荷載。不同的荷載組合見(jiàn)表2,其中基本荷載組合最不利工況為③設(shè)計(jì)水位(管內(nèi)滿水),特殊荷載組合最不利工況為⑤校核水位(管內(nèi)滿水),本次施工技術(shù)參數(shù)核對(duì)需對(duì)此2種最不利工況進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算[4]。

3.2.3 計(jì)算參數(shù)

設(shè)計(jì)洪水位287.31 m,校核洪水位289.00 m,襯砌彈性模量25 500 MPa,混凝土保護(hù)層厚度40 mm,承載力安全系數(shù)K取值見(jiàn)表3。

表3 混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力安全系數(shù)K

根據(jù)規(guī)范,偏壓計(jì)算時(shí)e0/h0≤0.55的偏心受壓構(gòu)件在正常使用階段裂縫寬度很小,可不必驗(yàn)算裂縫寬度。結(jié)果表明,當(dāng)前斷面配筋符合現(xiàn)場(chǎng)輸水涵洞運(yùn)行需求,無(wú)需在施工階段進(jìn)行額外配筋加固處理。根據(jù)以上施工技術(shù)參數(shù)計(jì)算,應(yīng)用于加固工程施工中,具體輸水隧洞加固施工如下。

3.3 固結(jié)灌漿施工

3.3.1 灌漿孔定位鉆孔

固結(jié)灌漿施工主要涉及定位灌漿孔位、鉆孔、洗孔、壓水試驗(yàn)、灌漿封孔等工序流程。在本工程定位過(guò)程中,施工人員通常需要在隧洞頂拱中心角90°～120°區(qū)域內(nèi)布置灌漿孔,安裝梅花形將灌漿孔分為兩序并分序加密,按先一序孔后二序孔,先低端孔后高端孔順序依次灌漿。鉆孔期間,施工人員需要嚴(yán)格控制鉆機(jī)角度,避免開(kāi)孔位置與設(shè)計(jì)不符,同時(shí)做好鉆孔深度、襯砌混凝土厚度等相關(guān)數(shù)據(jù);針對(duì)鋼筋阻擋等異常情況,則需要在10 cm范圍內(nèi)通過(guò)移動(dòng)進(jìn)行規(guī)避,避免對(duì)鋼筋造成損傷;鉆孔人員需要對(duì)鉆進(jìn)速度、壓力等參數(shù)進(jìn)行控制,結(jié)合參數(shù)變化情況、斷層地質(zhì)結(jié)構(gòu)分布情況進(jìn)行參數(shù)控制。

3.3.2 灌漿孔清洗及灌漿檢測(cè)

鉆孔完畢后,施工人員可通過(guò)壓力水對(duì)裂隙及孔壁部位進(jìn)行清晰,水壓參數(shù)需要結(jié)合灌漿壓力進(jìn)行調(diào)整,前者通常需要達(dá)到后者最大值的80%,沖洗終止時(shí)間需要在回水澄清的基礎(chǔ)上繼續(xù)沖洗10 min,沖洗期間應(yīng)避免出現(xiàn)異物落入孔內(nèi)堵塞等異常情況。灌漿施工需要借助灌漿泵開(kāi)展,施工人員需要對(duì)灌漿壓力參數(shù)合理控制,避免壓力超限造成儀器損壞等問(wèn)題;為確保灌注施工質(zhì)量,工作人員需要合理應(yīng)用漿液攪拌機(jī),確保漿液連續(xù)、均勻提供;對(duì)于灌漿孔口、進(jìn)漿管路、灌漿泵等部位需要配置壓力檢測(cè)儀表,同時(shí)做好儀表與管路間的隔漿控制,避免造成儀表?yè)p傷影響讀數(shù)準(zhǔn)確性,還需要定期對(duì)儀表精度進(jìn)行檢測(cè),避免影響施工質(zhì)量。

3.3.3 漿液制備

在漿液制備階段,施工人員需要結(jié)合施工方案、設(shè)計(jì)規(guī)范要求合理選用水泥、外加劑、摻合料等材料,通過(guò)配合比測(cè)試、試驗(yàn)段試驗(yàn)等方式,經(jīng)檢測(cè)材料及配比合格后方可用于后續(xù)施工,配置漿液期間也需要對(duì)各材料的用量進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量,避免存在5%以上的用量誤差。施工人員需要嚴(yán)格控制漿液攪拌的均勻性,定時(shí)對(duì)漿液密度相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量記錄,當(dāng)應(yīng)用高速攪拌機(jī)對(duì)水泥漿液進(jìn)行拌制時(shí),需要避免時(shí)間過(guò)短,應(yīng)維持在30 s以上,同時(shí)也需要避免時(shí)間超出4 h;為提升細(xì)水泥漿液的穩(wěn)定性,施工人員需要適當(dāng)應(yīng)用減水劑,并結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)合理控制攪拌時(shí)間,最終攪拌制作時(shí)間需要控制在2 h范圍內(nèi)。

3.3.4 灌漿方法

3.3.5 異常情況處置

在本項(xiàng)工程中,工程單位針對(duì)固結(jié)灌漿期間出現(xiàn)的漏漿、冒漿等異常情況,需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行問(wèn)題處理,常用的解決方法主要為間歇灌漿、漿液濃度提升、降低灌漿壓力、封堵表面、嵌縫等。對(duì)于竄漿問(wèn)題,現(xiàn)場(chǎng)人員可以通過(guò)并聯(lián)灌漿的方式同時(shí)對(duì)相互竄漿的孔進(jìn)行灌漿處理,必要時(shí)先將竄漿的孔位封堵,待相應(yīng)施工完成后對(duì)該孔進(jìn)行處理。針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的回漿變濃問(wèn)題,施工人員需要灌注新漿液,漿液的水灰比需要保持相同,當(dāng)回漿變濃無(wú)法解決時(shí)則需要在持續(xù)灌漿3 0min后終止灌漿;灌漿的連續(xù)性對(duì)施工質(zhì)量具有較大影響,在現(xiàn)場(chǎng)施工階段如有異常中斷問(wèn)題,則需要對(duì)中斷時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格控制,避免灌漿間隔時(shí)長(zhǎng)過(guò)大;當(dāng)間隔時(shí)長(zhǎng)超出30 min時(shí),施工人員需要進(jìn)行洗孔或掃孔處理;中斷后重新灌漿時(shí),則需要結(jié)合耗漿量等參數(shù)選用水灰比等不同類型的漿液灌漿。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,本工程完成后,輸水隧洞應(yīng)急除險(xiǎn)加工工程解決了羅坑水庫(kù)周邊的灌溉、用電及防洪問(wèn)題,對(duì)改善該地區(qū)生產(chǎn)生活環(huán)境、促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定均衡發(fā)展具有積極意義。在未考慮社會(huì)效益的情況下,計(jì)算所得的經(jīng)濟(jì)內(nèi)部回收率大于國(guó)家對(duì)水利項(xiàng)目回收率8%的要求,說(shuō)明該項(xiàng)目從經(jīng)濟(jì)上來(lái)說(shuō)是可行的,具有良好的經(jīng)濟(jì)效果,建議抓緊實(shí)施。