鋼管內(nèi)襯在水庫輸水隧洞應(yīng)急搶險(xiǎn)維修中的運(yùn)用

韋國偉

（橫州市校椅鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)水利站，廣西 南寧 530308）

六藍(lán)水庫位于橫州市校椅鎮(zhèn)六藍(lán)村委獨(dú)田村，始建于1958年08月，1960年07月竣工驗(yàn)收。最近一次水庫大壩安全鑒定于2007年11月完成，大壩鑒定為三類壩。最近一次除險(xiǎn)加固工程于2009年10月開工，蓄水驗(yàn)收時間2010年12月，2011年09月29日恢復(fù)正常蓄水。

水庫總庫容為9319萬m3，有效庫容為6600萬m3，正常蓄水位108.10m（珠江高程基準(zhǔn)面，下同）。大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)采用按100年一遇設(shè)計(jì)、1000年一遇校核，設(shè)計(jì)洪水位111.31m，校核洪水位112.71m，50年一遇洪水位111.60m，庫區(qū)土地征用水位111.50m，移民水位110.00m。防洪控制斷面為閘門式，安全泄量為1839m3/s。

水庫樞紐工程由主壩、泄洪閘、輸水隧洞、壩后水電站等組成。

1 輸水隧洞現(xiàn)場檢查情況

主要輸水隧洞，全長150m，洞徑2.2m。隧洞進(jìn)口底高程83.00m，由 2×10t 電動卷揚(yáng)式啟閉機(jī)控制。隧洞出口設(shè)有3m×2.5m（孔口尺寸）鋼機(jī)構(gòu)平板式閘門，采用液壓式啟閉機(jī)控制，閘底高程81.00m。輸水隧洞最大泄量19.0m3/s。

為了解決大壩輸水隧洞的滲漏問題，2015年初該工程施工單位曾對大壩放水設(shè)施的進(jìn)口控制閘、出口控制閘進(jìn)行維修加固，對輸水隧洞進(jìn)行了固結(jié)灌漿處理，取得了一定的堵漏效果。

2016年2月15日水庫壩后水電站運(yùn)行人員，關(guān)閉隧洞出口控制閘后，開啟隧洞進(jìn)口放水，輸水隧洞及發(fā)電支洞灌滿水后，開啟發(fā)電進(jìn)水管蝶閥，啟動機(jī)組發(fā)電后，突然發(fā)現(xiàn)輸水隧洞出口上部漿砌石體部位及發(fā)電支洞段漿砌石墻體出現(xiàn)滲漏，水庫管理單位立即于2月16日邀請縣水利局、南寧市水利電力設(shè)計(jì)院的水工、地質(zhì)專家到達(dá)現(xiàn)場勘查并進(jìn)洞檢查（當(dāng)時庫水位108.2m輸水隧洞內(nèi)水深約0.2～0.8m）。現(xiàn)場檢查情況如下：

1.1 進(jìn)口放水閘

圓筒閘門經(jīng)過除銹、維修后，漏水量有所減少但現(xiàn)場進(jìn)洞檢查發(fā)現(xiàn)閘門仍存在漏水現(xiàn)象。漏水量約 0.2 m3/s。

1.2 輸水隧洞

（1）輸水隧洞進(jìn)口及洞身段發(fā)現(xiàn)多處原砼襯砌分縫位置有水簾滴水現(xiàn)象，其中離洞進(jìn)口約40m有一處呈噴射狀漏水。還發(fā)現(xiàn)部分灌漿孔雖鉆孔但尚未進(jìn)行固結(jié)灌漿，部分灌漿孔雖已灌漿但尚未進(jìn)行封孔處理，導(dǎo)致這些灌漿孔有水滲出。

（2）隧洞出口段距洞出口2.8m處的原隧洞砼襯砌環(huán)向斷裂在2015年進(jìn)行過修補(bǔ)，本次現(xiàn)場進(jìn)洞勘查發(fā)現(xiàn)原修補(bǔ)的砼大部脫落，洞頂發(fā)現(xiàn)2～3道裂縫，環(huán)向斷裂使砼受損影響帶寬度為15～25cm，有一根環(huán)向鋼筋裸露并多處斷開。初步分析認(rèn)為本次隧洞出口段重新漏水原因主要是：上次壩后水電站機(jī)組停機(jī)導(dǎo)葉關(guān)閉時產(chǎn)生關(guān)閉水錘，隧洞內(nèi)水壓力增大，可能導(dǎo)致隧洞薄弱環(huán)節(jié)即原環(huán)向斷裂處新修補(bǔ)的砼受損，但尚未完全破壞，在本次隧洞充滿水重新啟動機(jī)組發(fā)電后，隧洞內(nèi)水壓力發(fā)生脈動，導(dǎo)致原環(huán)向斷裂處已受損的新修補(bǔ)砼進(jìn)一步受損而發(fā)生破壞、脫落，洞內(nèi)有壓水從裂縫外滲，由于內(nèi)水壓大，漏水量多，導(dǎo)致環(huán)向斷裂裂縫周圍的巖體或砌石體內(nèi)細(xì)顆粒被水帶出淘空，形成漏水通道，出口洞段及閘門附近的地基有可能發(fā)生輕微沉陷并加劇環(huán)向斷裂處新修補(bǔ)的砼破壞程度。詳見照片圖1～圖2

圖1 隧洞出口段砼襯砌環(huán)向斷裂圖

圖2 出口段砼襯砌環(huán)向斷裂局部圖

2 對隧洞進(jìn)口段砼襯砌環(huán)向斷裂應(yīng)急處理的主要做法

考慮到輸水隧洞滲漏對大壩等建筑物安全存在隱患，必須及時處理消除隱患，確保整個工程的安全運(yùn)行，因此，我單位采取了以下的處理辦法。

（1）盡快對輸水隧洞出口段原砼襯砌環(huán)向斷裂裂縫進(jìn)行處理。先將環(huán)向斷裂裂縫影響范圍內(nèi)的洞壁損壞松動的砼清除干凈，然后對裂縫進(jìn)行鑿槽嵌補(bǔ)環(huán)氧砂漿處理。

（2）對輸水隧洞出口段11.2m長洞段及出口控制閘段附近地基進(jìn)行鉆孔試驗(yàn)檢查，根據(jù)鉆孔試驗(yàn)檢查情況，對輸水隧洞出口段及出口控制閘附近的地基進(jìn)行固結(jié)灌漿加固處理。固結(jié)灌漿范圍主要是輸水隧洞鋼管底部同心角120°范圍，沿輸水隧洞出口段至出口控制閘共設(shè)7排，排距2m，每排3個灌漿孔，灌漿深度不小于2m，可視實(shí)際情況（或鉆孔試驗(yàn)）調(diào)整。濯漿壓力取0.5MPa左右。

（3）對輸水隧洞出口段11.2m長洞段及發(fā)電支洞進(jìn)口段3m長洞段原砼襯砌內(nèi)面，先進(jìn)行鑿毛清理干凈，然后采用Q235-C級碳素結(jié)構(gòu)鋼直徑2000mm鋼管內(nèi)襯加固，經(jīng)計(jì)算鋼管壁厚取15mm。因輸水隧洞出口控制閘寬高僅為1.45m*1.45m，無法將鋼管運(yùn)入隧洞，可先將鋼管切割成塊，然后送入洞中拼裝焊縫連接。對內(nèi)襯鋼管和原砼襯砌之間的縫隙，采用水泥回填灌漿和接觸灌漿處理。

①回填灌漿：灌漿壓力為0.4～0.5MPa，材料為水泥。采用鋼板上預(yù)留灌漿孔的方式實(shí)施。

②接觸灌漿：灌漿壓力為0.2MPa，材料為水泥，采用鋼板上預(yù)留灌漿孔的方式實(shí)施。灌漿范圍主要是鋼管底部圓心角90°范圍及頂拱圓心角90°范圍。

（4）為了在關(guān)閉閘門對隧洞進(jìn)行充水時排出洞內(nèi)空氣或在發(fā)電機(jī)組關(guān)閘停機(jī)時補(bǔ)充洞內(nèi)空氣防止真空，避免引起氣蝕和振動，在出口控制閘前隧洞頂部應(yīng)設(shè)置通氣管。由于隧洞頂部空間較小，無法滿足安裝鉆孔機(jī)械的工作平臺，后改為在發(fā)電支管的鋼管頂部切割Φ200mm的管孔，然后焊接安裝上自動泄壓閥。輸水隧洞出口段加固設(shè)計(jì)、施工及效果見下圖3～圖5。

圖3 Q235-C級碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼管

圖4 鋼管壁回填灌漿

圖5 鋼管切割焊接后效果圖

3 搶險(xiǎn)維修中對施工工藝要求

3.1 內(nèi)襯鋼管材料和焊接要求

（1）按照GB700-2006《碳素結(jié)構(gòu)鋼》，壓力鋼管采用Q235-C級碳素結(jié)構(gòu)鋼；

（2）鋼板在工廠軋制成2m管段，運(yùn)至工地后先將鋼管用氧割切割成塊，然后送入洞中拼裝焊縫連接，連接時各管段的縱縫錯開，以避開橫斷面垂直直徑和水平直徑上應(yīng)力較大的部位，縱縫與軸線的夾角應(yīng)不小于10°；

（3）焊接時按有關(guān)壓力鋼管焊接規(guī)程規(guī)范規(guī)定執(zhí)行，焊縫的間距不小于500mm，以免焊縫效應(yīng)互相影響。管壁的縱縫和環(huán)縫按第一類焊縫施焊，并按第一類焊縫規(guī)定進(jìn)行探傷質(zhì)量檢查，要求超聲波的探傷抽查率為100%；

（4）焊接完成后對鋼管內(nèi)壁進(jìn)行除銹防腐處理，涂刷兩底一面防銹漆。

3.2 固結(jié)灌漿、回填灌漿及接觸灌漿施工要求

（1）鋼管壁上預(yù)設(shè)灌漿孔，在管外焊接補(bǔ)強(qiáng)板。為防止發(fā)生鋼管失穩(wěn)事故，在灌漿過程中，進(jìn)行加強(qiáng)監(jiān)測。灌漿后，隨即將灌漿孔清理干凈，用水泥砂漿填充密實(shí)，全部灌漿孔均應(yīng)嚴(yán)密封堵（用厚度鋼板焊接封堵）。

（2）回填灌漿、接觸灌漿與固結(jié)灌漿均在同一鉆孔中分序進(jìn)行，在進(jìn)行固結(jié)灌漿時，設(shè)置了封堵栓塞。

（3）灌漿孔深、孔距排距、灌漿壓力、漿液稠度及灌漿時間等技術(shù)參數(shù)，均根據(jù)現(xiàn)場灌漿試驗(yàn)調(diào)整。

（4）整個工程灌漿結(jié)束，混凝土養(yǎng)護(hù)達(dá)14d后，用壓水試驗(yàn)，進(jìn)行灌漿質(zhì)量檢查。

4 施工安全和質(zhì)量的控制

（1）由于洞內(nèi)施工，場地狹窄，環(huán)境條件較差，認(rèn)真落實(shí)做好了通風(fēng)、照明、安全防護(hù)設(shè)施及安全標(biāo)志；同時，加強(qiáng)對施工人員安全意識教育，確保用電安全、施工安全，杜絕了安全事故發(fā)生。

（2）加強(qiáng)施工質(zhì)量全過程控制，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙和要求，以及有關(guān)施工規(guī)程規(guī)范進(jìn)行施工，確保了工程質(zhì)量。

（3）隧洞除險(xiǎn)加固是關(guān)鍵部位，施工質(zhì)量至關(guān)重要，業(yè)主代表施工旁站監(jiān)督，嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)，并督促施工單位做好施工（尤其是灌漿）原始記錄和施工資料（包括施工記錄、照片各類驗(yàn)收簽證等）整理工作。

5 工程運(yùn)行現(xiàn)狀及效益

六藍(lán)水庫輸水隧洞搶險(xiǎn)維修工作，從2016年2月16日專家現(xiàn)場勘查開始，到除險(xiǎn)加固方案的設(shè)計(jì)和工程施工和驗(yàn)收，直至2016年4月28日投入輸水灌溉及發(fā)電歷時僅需72d。總投資23.12萬元，完成主要工程量有：（1）內(nèi)襯壓力鋼管14.2m，共9.996t；（2）管道回填灌漿88m2；（3）隧洞固結(jié)灌漿52.5m；（4）接觸灌漿46m2。

目前，輸水隧洞運(yùn)行狀況良好，當(dāng)年壩后電站發(fā)電量達(dá)到336.2萬kWh，水庫灌區(qū)6866.67多hm2的農(nóng)業(yè)灌溉用水得到保障，水庫管理單位總收入仍達(dá)到正常年景的水平。

6 結(jié)語

通過上述經(jīng)驗(yàn)介紹，水庫輸水隧洞出現(xiàn)環(huán)向斷裂時，采用鋼管內(nèi)襯加固進(jìn)行應(yīng)急搶險(xiǎn)處理的措施切實(shí)有效可行。當(dāng)險(xiǎn)情發(fā)生后，我們只要做好事前的科學(xué)研判和論證設(shè)計(jì)、規(guī)范好搶險(xiǎn)過程中的各類施工工藝、把控好安全與質(zhì)量監(jiān)督這三個環(huán)節(jié)，水庫輸水隧洞的搶險(xiǎn)維修就能達(dá)到預(yù)期效果。該方法具有投資少、見效快、堅(jiān)固實(shí)用的特點(diǎn)，適合當(dāng)前水庫輸水隧洞應(yīng)急搶險(xiǎn)維修的實(shí)際，應(yīng)值得推廣。