佟 童

新疆兵團勘測設(shè)計院集團股份有限公司 新疆 烏魯木齊 830000

1 工程概況

大銀甸水庫是一座以灌溉為主，兼顧防洪、城鎮(zhèn)供水等綜合利用的中型水庫。大銀甸水庫承擔(dān)著4.76萬畝農(nóng)田灌溉用水，在非常情況下作為備用水源保證縣城人飲用水需求的任務(wù)，并肩負著縣城、村鎮(zhèn)6萬人以及萬畝農(nóng)田的防洪任務(wù)。自1978年開工建設(shè)至1986年建成運行后，國家領(lǐng)導(dǎo)人對這一造福百姓的民生工程進行了高度贊揚，1987年經(jīng)水電部和國家工程建設(shè)質(zhì)量獎審定委員會驗收，評定為國優(yōu)、部優(yōu)工程，獲得1987年“國家優(yōu)質(zhì)工程銀獎”。大銀甸水庫總庫容在3995.40萬m3，工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型，設(shè)計洪水標準p=1%，校核洪水標準PMF，泄水建筑物消能防洪標準p=3.33%。水庫樞紐由主壩、副壩、輸水隧洞、泄洪隧洞、非常溢洪道組成。主壩為礫質(zhì)粘土心墻風(fēng)化料壩，壩長147.5m，最大壩高57.2m，壩頂高程1547.6m。輸水隧洞位于主壩右岸山體內(nèi)，為全段有壓隧洞，主要由進口明渠段、豎井前有壓隧洞段、檢修豎井段、豎井后有壓洞段、出口工作閘室段、出口擴散段及消力池段組成，隧洞軸線全長651.779m（至出口消力池尾坎）。其中，洞身段長610.479m，原設(shè)計輸水流量10m3/s，最大輸水流量20m3/s，除險加固后最大下泄流量24.20m3/s，輸水隧洞運行30余年來，為下游農(nóng)田灌溉發(fā)揮了重要作用，遇特殊情況也可宣泄少量洪水。

輸水隧洞位于泄洪隧洞之右側(cè)，穿越的山體地形多為斜坡，局部為陡坡，屬中等切割低山—中低山地形，構(gòu)造、剝蝕地貌。輸水隧洞沿線無滑坡、坍塌及泥石流等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象，山體穩(wěn)定。輸水隧洞工程區(qū)出露地層巖性較簡單，地表不連續(xù)分布第四系殘坡積含礫粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)土礫，厚度0～2.0m；下伏三疊系上統(tǒng)白土田組二層七段（T3ba2-2-7）中厚—厚層狀石英長石砂巖夾泥巖；三層（T3ba2-3）泥巖夾薄層泥質(zhì)粉砂巖；四層（T3ba2-4）粉砂巖夾粉砂質(zhì)泥巖、長石砂巖夾泥巖或粉砂巖透鏡體、中厚—厚層狀中粒石英長石砂巖。地質(zhì)構(gòu)造較簡單，未發(fā)現(xiàn)有斷裂構(gòu)造發(fā)育，受區(qū)域構(gòu)造與風(fēng)化作用的影響，巖層褶曲較強烈，構(gòu)造裂隙較發(fā)育。地下水主要為風(fēng)化裂隙水，靠大氣降水補給，水位埋深多位于隧洞底板以下。洞身段通過的強—弱風(fēng)化巖體主要為中等透水層，部分弱透水層。經(jīng)現(xiàn)場檢查與探地雷達檢測，輸水隧洞局部混凝土脫落、鋼筋外露，存在開裂，洞壁混凝土局部有滲水點及存在小空腔。

2 隧洞缺陷成因分析

2.1 干濕循環(huán)因素

大銀甸水庫地處云嶺山脈以東的西南暖濕氣流的背風(fēng)面，常年少雨干旱。氣候干燥，干濕季分明，屬中亞熱帶冬干夏濕低緯高原季風(fēng)氣候，主要氣候特點為“炎熱、干燥、少雨”。根據(jù)賓川縣氣象站觀測資料統(tǒng)計：多年平均降水量563.0mm，最大一日降水量91.9mm，最長連續(xù)降水日數(shù)18天，相應(yīng)降水量107.3mm；多年平均相對濕度62%；多年平均日照時數(shù)2681.2h；多年平均氣溫17.9℃，多年平均最高氣溫35.2℃，極端最高氣溫38.2℃（發(fā)生于1977年6月18日），多年平均最低氣溫3.2℃，極端最低氣溫-6.4℃（發(fā)生于1982年12月27日）；多年平均蒸發(fā)量2497.6mm；多年平均風(fēng)速1.8m/s；多年平均最大風(fēng)速14.6m/s；極端最大風(fēng)速29.5m/s。

“熱、干、濕、風(fēng)”是這一地區(qū)的主要特點，使得輸水隧洞不可避免地受季節(jié)性干濕循環(huán)影響。在干濕循環(huán)周期長、含水率大的環(huán)境下，造成隧洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化而導(dǎo)致混凝土抗拉、抗壓強度減小而產(chǎn)生裂縫。干期風(fēng)速大，蒸發(fā)量高，使施工期混凝土表面失水易產(chǎn)生干縮裂縫，隧洞內(nèi)部的穿堂風(fēng)進一步加劇裂縫。

圖1 混凝土脫落

圖2 混凝土裂縫

圖4 混凝土滲水點

圖5 施工結(jié)合縫橡膠止水老化

圖6 頂拱滲漏

2.2 老化因素

隧洞長年運行后，伸縮縫的填縫材料、止水材料不可避免地老化，效果降低，伸縮縫普遍出現(xiàn)了破損和滲漏水情況。由于內(nèi)部壓力變化，混凝土出現(xiàn)了較多裂縫，裂縫、伸縮縫相互耦合影響，使得滲漏區(qū)域不斷擴大。

2.3 磨蝕因素[1]

對于輸水隧洞，一般水質(zhì)較清，懸移質(zhì)和推移質(zhì)較少，而且洞內(nèi)流速不大，但日積月累，懸移質(zhì)和推移質(zhì)會對隧洞底板、邊墻混凝土造成一定的磨蝕破壞，混凝土表面出現(xiàn)沖蝕破損等缺陷。

3 除險加固措施

隧洞滲水將導(dǎo)致襯砌壁后的粉砂巖膠結(jié)松散、泥巖風(fēng)化崩解，對隧洞圍巖穩(wěn)定和安全運行帶來較大隱患，亟需進行修補加固處理，以保證隧洞安全穩(wěn)定和提高過流能力。

除險加固主要施工流程為：建筑物測量放線及縱橫剖面測量→裂縫、滲水點化學(xué)灌漿→施工縫、伸縮縫處理→鑿除原襯砌表層沖蝕磨損處→環(huán)氧砂漿修復(fù)處理→聚合物水泥基防護涂料→完工驗收。

為避免對下游供水任務(wù)產(chǎn)生較大影響，在施工過程中要科學(xué)合理安排隧洞施工程序，抓好工序銜接，組織“平面多工序、立體多層次”協(xié)調(diào)有序的施工作業(yè)；抓住“路”、“料”、“機”進行合理規(guī)劃配置；布置通暢便捷的施工道路；規(guī)劃好棄渣場以及砂漿拌和站等；制定合理的施工程序，以保證施工的順利進行。

3.1 裂縫、滲水點處理措施

對混凝土裂縫、滲水點進行化學(xué)灌漿，干燥裂縫選用高滲透環(huán)氧樹脂灌漿材料，對于有明水滲流的裂縫，選用水溶性聚氨酯灌漿材料，最終達到防滲堵漏及結(jié)構(gòu)補強的雙重效果。

裂縫、滲水點化學(xué)灌漿施工工藝[2]：裂縫性狀檢查描述→布孔，采用斜孔交叉布置，灌漿孔布置在距離處理點30cm處，傾角30度，布孔間距以45cm布置，布孔直徑為Φ14mm，孔深60cm→鉆孔→洗孔，用吹風(fēng)機將孔內(nèi)的粉塵及雜質(zhì)吹出→安裝止水針頭，埋設(shè)注漿嘴→灌漿→封孔修整，包括清孔、配制環(huán)氧砂漿作為封孔材料、將封孔材料嵌填至孔內(nèi)，封添密實→質(zhì)量檢查與驗收。

3.2 施工縫、伸縮縫處理

對施工縫、伸縮縫兩側(cè)一定范圍的混凝土進行打磨，去除表面附著物，鑿除清理縫內(nèi)原嵌填物，然后重新嵌填填縫材料。

施工縫、伸縮縫處理施工工藝：縫面清理，將縫內(nèi)粉塵雜物吹除干凈，填充高壓閉孔板至縫面4cm深處→涂刷混凝土基層處理劑→配置聚氨酯密封膠材料→待界面劑表干后，將聚氨酯密封膠材料嵌入伸縮縫中，縫內(nèi)封膠材料應(yīng)按壓密實，避免斷頭空洞，表面修飾光滑飽滿→質(zhì)量檢查與驗收。

3.3 混凝土沖蝕磨損處理

為確保修補層與老混凝土的結(jié)合，對缺陷混凝土進行鑿除處理，之后涂刷環(huán)氧膩子界面劑，最后使用環(huán)氧砂漿進行修復(fù)。

沖蝕磨損混凝土修復(fù)處理施工工藝：鑿除沖蝕磨損的缺陷混凝土，直至露出新鮮、密實的骨料?！媲謇恚褂酶邏核畼寷_洗松動顆粒和粉塵，再使用大功率吹風(fēng)機將基面表面吹干清潔，保證基面無雜物、粉塵等?！缑鎰┩克?，環(huán)氧砂漿修補前，必須保證基面干燥、清潔，然后在基面上滾涂底層環(huán)氧膩子界面劑，盡可能做到薄而均勻、不流淌、不堆積、不漏刷。→環(huán)氧砂漿拌制→環(huán)氧砂漿修補，將拌制好的環(huán)氧砂漿涂抹到已刷好界面劑的基面上，涂抹時盡可能同方向連續(xù)攤料，并注意銜接處壓實排氣，邊涂抹、邊壓實找平，平均厚度達到2cm?！善繁Ｗo，環(huán)氧砂漿涂抹完畢后，24h以內(nèi)禁止人員踩踏或被重物撞擊。

3.4 混凝土降糙處理

通過混凝土表面的降糙措施，增大隧洞過流能力。在對洞內(nèi)裂縫、伸縮縫以及修補沖蝕磨損混凝土工序完成后，再進行聚合物水泥防護涂料處理。

基面鑿除施工工藝：使用電鎬或風(fēng)鎬對襯砌混凝土整體進行鑿除處理直至堅硬密實的砼基面，鑿除深度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)狀襯砌混凝土實際情況而定，平均深度2cm。為確保修補層與老混凝土的結(jié)合度，用角磨機或鋼絲輪將需修補的，鑿除處理好的基面的污染物、松散顆粒打磨干凈，直至露出新鮮、密實的骨料?；炷帘砻嬗谐銎矫婢植客蛊穑媒悄C磨平；混凝土表面有蜂窩、麻面等缺陷，用切割機切除薄弱部分。

基面清理施工工藝：對于鑿除合格的基面先使用高壓水槍對其沖洗松動顆粒和粉塵，再使用大功率吹風(fēng)機對基面表面吹干清潔，必須保證基面干燥、無雜物、粉塵、油污等，必要時可使用烤槍進行干燥處理。

涂聚合物水泥基防護涂料施工工藝：基面處理→涂料拌制，拌制好的涂料應(yīng)色澤均勻，無粉團、沉淀?！苛陷佂浚繉討?yīng)分層多道涂刷完成，涂刷3～4遍，厚度不小于2mm，輥涂時應(yīng)來回多輥幾次，以使涂料與基層之間不留氣泡，粘結(jié)牢固，每遍涂刷宜交替改變涂層的涂刷方向。

4 結(jié)語

針對大銀甸水庫泄洪隧洞現(xiàn)狀情況，由于輸水隧洞為已建混凝土建筑物，隧洞本身泄洪能力下降，若采取內(nèi)襯方案勢必會侵占行洪斷面進一步影響隧洞的泄流能力，按照上述設(shè)計方案進行除險加固處理，取得了顯著效果，隧洞混凝土表面平整度提高、表面糙率降低、涂層無脫落、無磨蝕，施工縫、伸縮縫和洞身部位的滲水現(xiàn)象消除，混凝土抗?jié)B性增強，隧洞結(jié)構(gòu)安全性得到提高，過水能力得以提升，修補加固處理效果顯著，同時能夠有效縮短施工工期，在施工便捷性上相對于傳統(tǒng)修復(fù)方案具有明顯優(yōu)勢，尤其適用于工期緊張的除險加固項目。除險加固后輸水隧洞最大下泄流量達到24.20m3/s，遇特殊情況還可宣泄少量洪水。本工程結(jié)合輸水隧洞的具體情況，設(shè)計經(jīng)濟合理的除險加固方案，充分挖掘和發(fā)揮現(xiàn)有隧洞輸水能力，保證水庫的安全運行，最大限度提高水利工程的社會與經(jīng)濟效益。我國很多老舊水庫都存在類似的問題，本文的研究成果可為水庫除險加固工程提供一定的技術(shù)參考和借鑒。