水電站引水隧洞滲水分析與治理

劉 堅

(云南大唐國際李仙江流域水電開發(fā)有限公司，云南 普洱 665000)

1 引水隧洞及滲水概況

某水電站引水隧洞檢查中發(fā)現(xiàn)引水隧洞漸變段裂縫滲漏量達(dá)180 L/s (對應(yīng)水庫水位605 m)，嚴(yán)重影響機組、流道檢修，長此以往可能會影響引水隧洞結(jié)構(gòu)安全。

引水隧洞長約450.871 m，為圓形，開挖洞徑12 m，其中樁號引0+000 m 至0+025 m 為漸變段。漸變段由6.5 m×12 m 矩形斷面漸變?yōu)橹睆?0 m圓形斷面。

漸變段一次支護(hù)采用噴混凝土C20，厚15 cm，系統(tǒng)錨桿φ25@2.0 m×2.0 m，長4.5 m，交錯布置，局部掛鋼筋網(wǎng)，φ6.5@0.15 m×0.15 m，其中樁號引0+000.0 m 至0+005.0 m 段采用鋼筋格構(gòu)架支護(hù)；二次支護(hù)采用1 m 厚C25 鋼筋混凝土襯砌。

2 滲水原因分析

2.1 滲水源排查

滲水部位緊靠左岸山體，距水庫僅10 m，初步判斷滲水可能來自水庫或巖體。

觀測滲水量發(fā)現(xiàn)，隨著水庫水位的上升，滲水量呈現(xiàn)緩慢上升趨勢；降雨對滲漏量無影響。

潛水員查找引水隧洞岸坡與水庫結(jié)合部位，發(fā)現(xiàn)兩處明顯滲漏點，通過臨時封堵，引水隧洞內(nèi)滲水明顯減小，30 min 后滲水混濁且滲水量恢復(fù)至封堵前狀態(tài)。從滲漏量與水庫水位變化關(guān)系可以確定滲水來自水庫；通過滲漏點排查及臨時封堵滲水變化情況看，滲漏點較多，且均分布在引水隧洞與岸坡接觸部位，所排查到的兩處滲漏點為其中最主要的集中滲漏點。

通過查閱建設(shè)期的地質(zhì)照片記錄，發(fā)現(xiàn)引水隧洞進(jìn)口區(qū)域在建設(shè)期開挖后存在局部巖體破碎、裂隙現(xiàn)象。查閱建設(shè)過程資料發(fā)現(xiàn)該部位未采取固結(jié)、回填灌漿等措施對巖體破碎、裂隙進(jìn)行封閉。

綜合上述分析，最終確定滲水來自于水庫，滲漏路徑為水庫→岸坡→引水隧洞漸變段襯砌混凝土裂縫→引水隧洞。

2.2 滲水原因

通過滲水源排查，找到了引水隧洞滲漏原因。

(1) 水電站建設(shè)期施工過程中對施工過程質(zhì)量管控不到位，引水隧洞洞口段爆破開挖未采取控制性爆破開挖，導(dǎo)致局部巖體破碎；施工期未對爆破產(chǎn)生的破壞及時采取補救措施，工程即投運。

(2) 運行過程中針對建設(shè)期存在的工程隱患問題移交不清，相應(yīng)的運行規(guī)程未及時調(diào)整，導(dǎo)致漸變段裂縫產(chǎn)生。

3 治理方案

結(jié)合滲水情況和滲漏路徑，決定采取化學(xué)聚氨酯灌漿封堵襯砌混凝土與巖體間縫隙，對滲漏路徑進(jìn)行硅酸鹽水泥灌漿補強。在實施治理前，通過發(fā)電將水庫水位降低至死水位(603 m)，降低滲漏量對施工過程的影響。考慮到引水隧洞襯砌結(jié)構(gòu)存在裂縫，為確保施工安全，通過核算得出水庫水位在610 m 時襯砌結(jié)構(gòu)存在異常變形風(fēng)險。

3.1 聚氨酯灌漿

根據(jù)DL/T 5406—2010《水工建筑物化學(xué)灌漿施工規(guī)范》要求，放空引水隧洞，在引水隧洞內(nèi)裂縫兩側(cè)梅花形布置聚氨酯注漿孔，并將注漿管路布置至603 m 高程以上平臺進(jìn)行化學(xué)聚氨酯灌漿，灌漿壓力控制在0.2～0.5 MPa，當(dāng)漿液注入量小于0.01 L/min 后結(jié)束灌漿。

3.2 水泥灌漿補強

根據(jù)DL/T 5148—2012《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》要求，水泥灌漿原則是對漸變段襯砌混凝土和圍巖裂隙部位進(jìn)行固結(jié)灌漿，形成整體結(jié)構(gòu)，提高圍巖襯砌聯(lián)合承受水壓能力。左、右側(cè)灌漿孔距離引水隧洞漸變段襯砌外邊界距離初步定為0.75 m，該距離可根據(jù)后期施工情況適當(dāng)靠向襯砌外邊緣，以40 cm 左右為宜。

由于漸變段向下游底部高程逐漸降低，灌漿深度為底部深入底板襯砌混凝土不少于3 m 位置至579.50 m 高程，灌漿頂部高程為605.00 m，控制底部灌漿孔間距1.5 m，左側(cè)灌漿孔設(shè)兩排，排距1.5 m，右側(cè)灌漿孔設(shè)一排。

灌漿平臺考慮充分利用漸變段左側(cè)塔基平臺及614.00 m 馬道?？拷髠?cè)襯砌邊緣第一排7 個灌漿孔中心線為漸變段左側(cè)襯砌外邊緣左側(cè)0.75 m位置，可根據(jù)灌漿鉆孔效果適當(dāng)靠近襯砌外邊緣，以40 cm 左右為宜。第一個灌漿孔(7 號孔)距離引0+000.00 m 位置下游側(cè)0.8 m，6 號灌漿孔距離7 號灌漿孔距離0.7 m，自上游向下游側(cè)6 號至3 號灌漿孔沿灌漿孔中心線方向依次間距1.5 m 布設(shè)，2，3 號灌漿孔分別距離其上游臨近灌漿孔距離0.7 m，其中3～6 號打設(shè)鉆孔沿灌漿孔方向鉛直向下，1，2 號灌漿孔沿灌漿孔中心線方向向下游分別傾斜2.652°，1.329°，7 號灌漿孔沿灌漿孔中心線方向向上游傾斜1.329°(該位置為理想位置，施工過程可將該位置稍微向下游偏移或以鉆孔碰到襯砌結(jié)構(gòu)為準(zhǔn)結(jié)束鉆孔開始灌漿)，以保證在灌漿底部高程575.50 m 的灌漿孔間距為1.5 m。施工過程應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況避免打孔到錨索。引水隧洞左邊墻外側(cè)第二排固結(jié)灌漿孔在灌漿底部與第一排呈梅花形交錯布置。引水隧洞右邊墻灌漿孔與左邊墻第一排灌漿孔關(guān)于漸變段中心線對稱。

4 治理效果

2018年6月，龍馬水電站引水隧洞漸變段化學(xué)灌漿及固結(jié)灌漿施工完成，參建方相關(guān)專家對引水隧洞漸變段灌漿效果進(jìn)行放空檢查，治理完成后，漸變段滲水量由180 L/s 降低至0.01 L/s (水庫水位609.3 m)，最終水位控制在610 m 以下。

通過查閱現(xiàn)場施工資料得知，固結(jié)灌漿后圍巖整體性得到了加強，起到了減少滲漏量的作用，并提高了引水隧洞漸變安全穩(wěn)定性，而引水隧洞進(jìn)口段作為擋水建筑物的組成部分，有效促進(jìn)了大壩安全穩(wěn)定性的提升。