有壓隧洞噴射混凝土襯砌滲漏水問(wèn)題處理研究

張居?xùn)|

摘 要：滲漏是隧洞的常見(jiàn)病患之一，一直以來(lái)都困擾著各種隧道以及隧洞的安全。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和對(duì)于公共安全的要求，政府對(duì)于隧洞安全建設(shè)越來(lái)越重視。引水式電站有壓隧洞是目前國(guó)內(nèi)外水電站中廣泛采用的形式之一。其造價(jià)低，工程量小是其最大的優(yōu)點(diǎn)。引水式水電站中有壓隧洞有較豐富地下水，對(duì)于噴射混凝土襯砌帶來(lái)了很大的施工難度和工程隱患。文章主要針對(duì)噴射混凝土襯砌滲透水問(wèn)題研究出有針對(duì)性的噴射混凝土滲透水處理方法，供同類工程建設(shè)中借鑒和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：滲透；有壓隧洞；引水式電站；噴射混凝土

1 引言

引水式水電站有壓隧洞已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外水電站開(kāi)發(fā)中廣泛應(yīng)用，根據(jù)洞挖揭示的巖層分類不同，有壓隧洞襯砌方式主要分為混凝土襯砌和噴射混凝土襯砌，其中噴射混凝土襯砌的優(yōu)點(diǎn)主要有施工便捷、節(jié)約投資及工期等，能給項(xiàng)目投資業(yè)主帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)效益。但是，在實(shí)際的應(yīng)用中，由于有壓隧洞一般都深埋在山體中，較為豐富的地下水對(duì)噴射混凝土襯砌施工帶來(lái)了施工難度，也為工程安全帶來(lái)隱患。

本文主要是基于體力理論的相關(guān)觀點(diǎn)，提出有效的有壓隧洞噴射混凝土襯砌滲透設(shè)計(jì)方法。

2 噴射混凝土襯砌特點(diǎn)

噴射混凝土適用于圍巖較為堅(jiān)硬、完整，抗風(fēng)化能力和抗?jié)B性較差的巖體，內(nèi)水在壓力作用下外滲不會(huì)導(dǎo)致圍巖的脫落，造成嚴(yán)重的不良后果。所以對(duì)于噴射混凝土一般用于Ⅱ、Ⅲ類圍巖。噴射混凝土襯砌不能視作為“承力結(jié)構(gòu)”，而是通過(guò)噴射混凝土到巖體表面以提高圍巖的自承能力，提高圍巖變形能力，形成由混凝土-圍巖（承力不夠時(shí)，可以在圍巖中加入錨桿、掛網(wǎng)等）聯(lián)合受力的柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)。這樣的聯(lián)合結(jié)構(gòu)進(jìn)度快、受力襯砌及時(shí)有效，施工簡(jiǎn)單，但對(duì)于有高精度的施工開(kāi)挖質(zhì)量要求的工程不宜使用，其平整起伏大，沿程水損大，工程質(zhì)量不好控制。由于近年來(lái)快速施工要求以及施工工藝水平的提高，隧洞開(kāi)挖中已經(jīng)和以前有很大不同，普遍采用光面爆破的方法，這樣可以大大提高巖體的平整度，可以降低噴射混凝土襯砌的粗糙率。在水電站發(fā)電時(shí)，減少摩擦引起的電能損耗，提高發(fā)電率，同時(shí)光面爆破也可以充分發(fā)揮圍巖的自穩(wěn)能力，減少了爆破對(duì)圍巖強(qiáng)度的影響，提高了噴射混凝土襯砌的效果。噴射工藝的不同對(duì)于圍巖強(qiáng)度的影響也比較大，在施工精度高的情況下，可以采用濕噴工藝，增加噴射混凝土的結(jié)合能力和密實(shí)度，這樣提高噴射混凝土的施工質(zhì)量。

3 滲透的解決方法

3.1 圍巖注漿（堵水）

在隧洞開(kāi)挖以后，會(huì)在某些局部地方滲水量較大，在這些滲水量較大的區(qū)域采用注漿堵水的方法減小地下水的滲透是比較可行的方法。為了有相對(duì)較好的效果，需要采取必要措施。強(qiáng)化隧洞頂部范圍圍巖注漿。隧洞開(kāi)挖會(huì)使得隧洞頂圍巖，滲透性增強(qiáng)?；谶@個(gè)情況，在洞頂有滲水區(qū)域采用注漿堵水，形成洞頂圍巖不易透水的密室體。具體做法是在水流不斷的地段，先采用水玻璃混合水泥（水玻璃：水泥=0.3-0.5：1）進(jìn)行灌漿止水，然后噴射混凝土將散步水流逼向同一點(diǎn)。

3.2 制作防水層（防水）

防水層可以有效降低水的滲透。在防水層制作期間，在防水層的一層噴射混凝土，另一側(cè)是后施工的二次襯砌混凝土。兩側(cè)雖然都是混凝土，但是施工工藝不同，粗糙度不相同。二次襯砌是人工結(jié)構(gòu)，其整體性較好并且變形較小而噴射混凝土表面相對(duì)要粗糙，變形也大。提高平整度是提高混凝土防水層防水效果的首要條件，對(duì)于噴射混凝土而言，必須加強(qiáng)混凝土表面平整度。在防水層鋪設(shè)前，噴射混凝土不得有錨桿頭和外露鋼筋，不得有凹凸不平的孔洞和小坑，保證噴射混凝土表面平滑。這是保證防水效果的先決條件。同時(shí)可以采取改性防水板，或者采用較厚的土工布來(lái)防止防水層破壞和緩沖圍巖壓力。

3.3 排水

3.3.1 排水半管打孔

在有壓隧洞防排水系統(tǒng)中采用排水半管法是我國(guó)引進(jìn)的先進(jìn)施工技術(shù)。主要是在噴射混凝土表面和內(nèi)部在架設(shè)支護(hù)初期，每一個(gè)相同間距都環(huán)向布設(shè)一些排水管。在施工中可以發(fā)現(xiàn)，由于圍巖中水流沒(méi)有規(guī)律，而用排水半管法是按固定位置布設(shè)，很難將圍巖中水全部排走。

因此需要改進(jìn)排水半管方法技術(shù)。所謂半管，就是橫斷面是“Ω”型的排水彈簧管，彈簧弧側(cè)有塑料膜，面?zhèn)乳_(kāi)口。要求是強(qiáng)度能夠承受?chē)娚浠炷恋臎_擊力不損壞、不變形且縱向比較柔軟，適應(yīng)圍巖變形和噴射混凝土表面不平整。與井點(diǎn)降水法類似，在巖體中打一口井，井口周?chē)乃畷?huì)向井口集中，抽取井口的水以降低地下水深度。同樣，在設(shè)置了排水半管的地方巖體處打一小孔，由于水的毛細(xì)作用，孔周?chē)畷?huì)向孔口集中，從而達(dá)到排水的目的。按照這樣的方法，需要在排水半管環(huán)向位置設(shè)置8個(gè)左右的等間距孔（也可實(shí)際按照隧洞形狀靈活安排），孔深度約為半米左右，優(yōu)化排水半管方法的排水作用。對(duì)于滲漏水較大較集中的部位，打排水孔，安裝排水半管并安裝止回閥，止回閥主要就是為了防止排水半管中的介質(zhì)水倒流回滲水位置，防止泵及驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，保證排水的通暢。對(duì)于頂拱位置，排水甚為重要。封拱混凝土澆筑入口應(yīng)留在拱頂正中位置，入口間距大約1.5米，入口設(shè)置止回閥門(mén)。止回閥規(guī)格應(yīng)根據(jù)滲水量大小和壓力進(jìn)行選擇，洞內(nèi)滿流時(shí)，內(nèi)水壓力作用可使止回閥自動(dòng)關(guān)閉，避免內(nèi)水外滲，洞內(nèi)放空時(shí)，可使山體水滲漏至洞內(nèi)。這樣可以避免噴射混凝土和圍巖因?yàn)闈B透水而發(fā)生垮塌事故，維持圍巖和噴射混凝土的壓力場(chǎng)效應(yīng)。

比較發(fā)現(xiàn)，在圍巖相同的條件下，打孔后的排水半管水流量明顯大于沒(méi)有打孔的排水半管，說(shuō)明排水性能得到了優(yōu)化。

3.3.2 在防水層和襯砌之間設(shè)排水管

隧洞防排水是層層設(shè)防，層層排泄。目前設(shè)計(jì)中防水層和襯砌之間并沒(méi)有排水通道，導(dǎo)致排水不暢。所以在圍巖滲透量大的地方，在防水層和襯砌之間設(shè)置環(huán)向排水管。方法比較簡(jiǎn)單，用土工布包裹帶孔20mm排水管，再用專用膠粘在防水層表面即可。

3.3.3 波形排水管

一般縱向排水管坡度與隧洞坡度一致，坡度范圍一般在0.3%-3%內(nèi)。這樣的坡度容易出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題：一是水流管速慢，特別在低溫條件下結(jié)冰，水更沒(méi)有辦法流動(dòng)；二是施工誤差造成排水管兩橫向之間的縱向排水管下凹，使用后因?yàn)槟嗌车脑驅(qū)е铝魉粫场ａ槍?duì)這樣的問(wèn)題，可以設(shè)置縱向波形排水管，提高水流攜帶泥沙的能力，減小了水堵可能性。

3.4 合理安排施工工序和施工方法

施工工序的合理安全可以減小滲透水堵。特別是二次噴射混凝土?xí)r應(yīng)將邊墻底角的回彈清洗干凈，滲透水采用先排后堵的工序，使得兩次噴射混凝土緊密結(jié)合防止?jié)B水。噴射混凝土初凝和終凝時(shí)間太長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)增加速凝劑的用量，保證噴射混凝土能夠快速硬化。對(duì)于大面積點(diǎn)滲水形成噴射混凝土表層龜裂部位處理，通過(guò)試驗(yàn)調(diào)整配合比，增加水玻璃等，使噴射混凝土在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到初凝并止水的效果，減少因?yàn)檫@個(gè)原因?qū)е碌钠渌闆r發(fā)生。

4 結(jié)束語(yǔ)

利用勘探摸清隧洞底層地質(zhì)條件和類別，對(duì)施工工序和施工方法進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，對(duì)隧洞防排水系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)和規(guī)劃。對(duì)于噴射混凝土的凝結(jié)時(shí)間有一定把握，找出導(dǎo)致隧洞滲漏的原因和區(qū)域，給出滲水不暢的方式方法，進(jìn)行綜合治理，這樣才能對(duì)有壓隧洞噴射混凝土襯砌的滲漏水處理得當(dāng)，避免安全事故的發(fā)生，保障施工工人的安全。

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