某水庫輸水隧洞滲漏分析及其灌漿處理

文∕王春永、孫杰

1 前言

某一個(gè)水庫是屬于中等類型的水庫，建設(shè)在2008年，在已經(jīng)竣工的初始時(shí)期水庫正式運(yùn)行的階段，有工作人員發(fā)現(xiàn)整個(gè)水庫出現(xiàn)了蓄水以及滲漏的情況，在輸水洞前方的第五節(jié)洞壁上存在著環(huán)形的裂縫且都有著凹凸不平的沉陷問題，還發(fā)生了不一樣程度的噴射狀滲水情況。為了在第一時(shí)間處理此種問題，讓水庫可以完全體現(xiàn)出應(yīng)有的項(xiàng)目效益，防止產(chǎn)生更多的意外事故，就一定要真正從源頭上開始著手，消除安全隱患。

2 工程概況

該水庫屬Ⅲ等中型工程，水庫功能以防洪、供水為主，兼顧改善周邊環(huán)境等。主要建筑物有土壩、溢洪道及輸水隧道等。按照100年一遇洪水設(shè)計(jì)，1000年一遇洪水校核。設(shè)計(jì)正常蓄水位293.47m，校核洪水位293.63m。總庫容為5228 萬m3。大壩屬于黏土心墻石渣壩，最大壩高40.65m。輸水隧洞包括進(jìn)口引渠、涵洞及出水管等。涵洞進(jìn)口底板的最頂端高程是255.20m，出口底板的高程是254m。混凝土方涵的頂板厚度是0.8m，底板的厚度為1m。

隧洞工程穿越地層巖性為花崗斑巖，基本屬于弱風(fēng)化，工程地質(zhì)條件良好。輸水隧洞的第二到六節(jié)洞身基礎(chǔ)坐落在弱風(fēng)化花崗斑巖的上方，在基巖和混凝土墊層接觸方位之下0.5 到1m 的巖芯則呈現(xiàn)出碎塊狀況，ROD 數(shù)值就在百分之零到百分之三十以內(nèi)?；鶐r長時(shí)間受到上方荷載所帶來的壓力，在開展鉆探取樣的環(huán)節(jié)中會(huì)受到各種機(jī)械的影響以及本身應(yīng)力釋放而造成的雙重作用，從而出現(xiàn)破損情況。整個(gè)工程地質(zhì)的巖石比較軟，是屬于中硬度巖石，除了LS6 是屬于較軟性的巖石以外，其它所有孔巖石全部屬于中硬巖。據(jù)最新檢測(cè)結(jié)果表示，取水塔和土壩軸線以內(nèi)的第二到五節(jié)隧洞都有著不一樣程度的裂縫及滲漏，呈現(xiàn)出噴射現(xiàn)象，滲漏問題十分嚴(yán)重。而裂縫大多在每一節(jié)貼近結(jié)構(gòu)縫周邊的兩到五米處。第四節(jié)隧洞的滲漏情況尤為嚴(yán)重，頂端以及兩側(cè)都出現(xiàn)了三道環(huán)狀裂縫，這當(dāng)中側(cè)壁洞身部位的裂縫大致在兩到三毫米左右，底板處的裂縫大致在1.5 到4mm 左右。同時(shí)在第四個(gè)節(jié)點(diǎn)與第五個(gè)節(jié)點(diǎn)的洞子結(jié)構(gòu)縫處出現(xiàn)了豎向相對(duì)位移大致為2.5cm，第五個(gè)節(jié)點(diǎn)的位移十分大同時(shí)伴有下沉的情況。第五處節(jié)點(diǎn)有著兩道裂縫，頂板以及側(cè)壁上所存在的裂縫是一到二毫米，底板處的裂縫約為1.5mm。除此之外，輸水隧洞第二節(jié)點(diǎn)部位的涵洞又多了一處環(huán)向裂縫，第五處的節(jié)點(diǎn)也出現(xiàn)了兩個(gè)環(huán)向裂縫，第六個(gè)節(jié)點(diǎn)處裂縫的總數(shù)量更是有所提高，其表明輸水隧洞裂縫數(shù)量隨時(shí)間的增長呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。

3 水庫輸水隧洞滲漏原因分析

輸水隧洞出現(xiàn)滲漏情況關(guān)鍵是在不均勻荷載所造成的影響下，所發(fā)生的不均勻沉陷，再加上洞身混凝土或者是墊層的混凝土原本強(qiáng)度并不是很高，洞身主要的承載力數(shù)值較差，就導(dǎo)致洞身發(fā)生下沉。出現(xiàn)裂縫的因素有以下幾種：其一就是，借助鉆芯法來對(duì)整個(gè)輸水隧洞的洞身進(jìn)行檢驗(yàn)以后，發(fā)現(xiàn)其平均強(qiáng)度卻只有C17，混凝土的強(qiáng)度則有著C25。洞身上的混凝土實(shí)際強(qiáng)度無法滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，再加上洞壁出現(xiàn)了不相同類型的沉陷，這就讓以往洞身結(jié)構(gòu)最基本的受力狀況出現(xiàn)了一定的變化，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體工況，也讓洞身的縱向承受了較強(qiáng)壓力；洞身混凝土原本的強(qiáng)度并不是很高，所受到的拉應(yīng)力也大大超過了鋼筋混凝土自身的拉應(yīng)力，而混凝土也遭到了相應(yīng)的剪切損壞，應(yīng)力也就在多個(gè)裂縫處被完全釋放，進(jìn)而致使洞身出現(xiàn)了大量的環(huán)向裂縫。

其二因?yàn)槭┕ぶ芷谟葹榫o張，對(duì)墊層混凝土開展的施工被設(shè)置在十月下半旬左右，為了在有限的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)，就開始在晝夜進(jìn)行施工，而夜晚最低氣溫卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)在零度以下。一些墊層混凝土并沒有根據(jù)冬季建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)來開展，在第二年春季四月最下旬就可以看出一些墊層混凝土最表面受到氣溫的影響而變酥，整個(gè)墊層的實(shí)際強(qiáng)度也達(dá)不到預(yù)期，在對(duì)表層進(jìn)行清除以后再次澆筑一定量的墊層混凝土。墊層混凝土的粗骨料就產(chǎn)生了十分集中的情況，粗骨料非常少，且尤為不均勻，這就致使墊層混凝土本身的強(qiáng)度數(shù)值特別低。所設(shè)計(jì)的輸水隧洞的墊層混凝土實(shí)際強(qiáng)度是C15。對(duì)整個(gè)墊層混凝土具體的抗壓能力進(jìn)行檢驗(yàn)，就可以發(fā)現(xiàn)數(shù)值在C9.5 到C19.7 之間，折算到28d以后，其平均強(qiáng)度則是C9.9。

其三輸水隧洞的整個(gè)洞身位于弱風(fēng)化花崗斑巖之上，在基巖和混凝土墊層接觸方位之下零點(diǎn)五米到一點(diǎn)零米的巖心則呈現(xiàn)出碎塊狀，RQD 數(shù)值就在零到百分之三十之間，基礎(chǔ)巖石地基本身的承載力并不是很強(qiáng)，極易出現(xiàn)凹凸不平的沉陷。其四建基面十分不均勻且不平整，混凝土墊層的實(shí)際厚度也并不相同，墊層混凝土所受到的拉應(yīng)力也有著較大的差異，非常容易出現(xiàn)不均勻的沉陷。其五輸水隧洞在運(yùn)行多年以后，并未對(duì)洞口使用保溫策略，所以在溫度應(yīng)力造成的影響下，就會(huì)出現(xiàn)部分非常微小的裂縫。

4 水庫輸水隧洞滲漏處理措施

4.1 回填灌漿

在對(duì)原輸水隧洞的第一節(jié)到第十二節(jié)涵洞的鋼筋混凝土內(nèi)壁進(jìn)行鑿毛以后綁扎好鋼筋，需要應(yīng)用二級(jí)鋼筋。分階段借助泵送混凝土對(duì)整個(gè)鋼管外開展高自密實(shí)性能的混凝土回填，高自密實(shí)性能混凝土擁有較強(qiáng)的高流動(dòng)性以及填充性，其所完成的填充密度十分高?；炷帘旧淼木唧w強(qiáng)度數(shù)值為C25，抗凍標(biāo)號(hào)是F200，抗?jié)B漏標(biāo)號(hào)是W8?；靥罟酀{的實(shí)際范疇是整個(gè)鋼管頂端的一百二十度角度，回填灌漿需要設(shè)置成三排，一共要有一百零一個(gè)孔，孔的大致深度要到已有鋼筋的混凝土壁。在澆筑混凝土以前就應(yīng)該完成好預(yù)埋DN40 的回填灌漿管工作，一定要分成兩序孔進(jìn)行施工，從十分低的部分開始，然后朝著較高的部分做好推進(jìn)，要將灌漿壓力調(diào)整到0.30MPa。鋼管和所有外包混凝土之間一定要接觸灌漿，因?yàn)榛炷吝_(dá)成凝固以及冷卻收縮的周期尤為漫長，所以接觸灌漿最好在襯砌混凝土且結(jié)束澆筑的六十天以后開展。鋼襯接觸灌漿的實(shí)際部位與灌漿孔的實(shí)際部位必須要在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過嚴(yán)格的敲擊與檢測(cè)。對(duì)面積超過0.5m2的脫空區(qū)域做好灌漿，對(duì)所有單獨(dú)的脫空區(qū)域進(jìn)行布孔都應(yīng)該不少于兩個(gè)，最低的區(qū)域與最高的區(qū)域都需要做好布孔工作。在鋼襯上進(jìn)行鉆孔且灌漿的時(shí)候可以借助磁座電鉆，孔徑則為 20mm。 接觸灌漿的壓力要調(diào)整至0.08MPa。使用濃水泥漿，水灰之間的比例是0.5∶1。在結(jié)束灌漿以后需要使用絲堵加焊或者是補(bǔ)法封孔，孔口應(yīng)該借助砂輪進(jìn)行打磨，做好防腐處理工作。

4.2 基礎(chǔ)固結(jié)灌漿措施

輸水隧洞所澆筑的鋼筋混凝土實(shí)際方含地板的厚度為0.8m～1m，下部底端的混凝土墊層具體厚度是0.8m～3.6m，其下部分則是弱風(fēng)化花崗斑巖。因?yàn)榈鼗兄纪共黄降某料萸闆r，若是想增強(qiáng)巖體本身的抗變形能力就一定要對(duì)輸水隧洞做好固結(jié)灌漿工作。要將灌漿孔設(shè)計(jì)成長方形，設(shè)置成兩排，灌漿則要秉持著分序加密的準(zhǔn)則開展，沿著河水的流動(dòng)方向分為兩序進(jìn)行施工。發(fā)現(xiàn)在洞內(nèi)使用鉆機(jī)開展施工的空間非常狹窄的時(shí)候，要把排與排之間的距離制定為1.7m，灌漿孔則要距離混凝土洞壁有著0.3m。灌漿孔之間的距離必須是1.85m 到2m，一共要設(shè)置160 個(gè)孔。對(duì)于實(shí)際沉陷程度十分大、裂縫非常多的第二到七節(jié)洞底板灌漿則要設(shè)置成密實(shí)的鉆孔，孔與孔之間的距離要有1.85m；對(duì)于沉陷程度尤為小、裂縫并不是很多的第八到十三節(jié)和一節(jié)洞底板灌漿就要設(shè)置成疏松的鉆孔，孔與孔之間的距離為兩米。在意識(shí)到輸水隧洞方涵的主要寬度是2.3m 時(shí)，就要盡量擴(kuò)大基礎(chǔ)巖石的實(shí)際灌漿范疇，要將灌漿孔的鉆孔制定成傾斜角度，豎向傾斜度必須是五到十度。灌漿孔的所有灌漿段長度一定要在2m～5m，這當(dāng)中鉆孔編號(hào)是1～120 的墊層混凝土下灌漿段的主要長度則為5m，豎向傾斜度需要設(shè)計(jì)成五度；鉆孔編號(hào)是120～160 的灌漿段長度要維持在2m，豎向傾斜度是十度。按照先導(dǎo)孔的具體灌漿情況，像是巖石碎裂程度太大、節(jié)理縫隙太多等等，灌漿段的孔深就能夠從兩米擴(kuò)大到5m。

5 結(jié)語

總而言之，在對(duì)水庫輸水隧洞滲漏問題做好處理施工以后，經(jīng)過兩年的周期，輸水隧洞的運(yùn)行情況仍舊良好，水庫的整個(gè)蓄水位也逐漸達(dá)到278m 之上，滲漏問題也獲得了有效地解決，在對(duì)大壩進(jìn)行長時(shí)間的觀察后發(fā)現(xiàn)并未產(chǎn)生滲漏通道。并且還完善了洞身斷面，洞徑也有著一定的縮小。安全隱患確實(shí)得到了徹底的根除，也防止大型事故再次出現(xiàn)。