水利水電工程水工隧洞滲水問題探討

馮楚深

摘要：水利水電工程作為一項(xiàng)利國利民的民生工程，對(duì)我國社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展以及保障群眾安居樂業(yè)有著重要意義。為有效滿足其建筑過水需求，需要針對(duì)性設(shè)計(jì)水工隧洞，以保障水利水電工程的使用效果。在水利水電工程中，水工涵洞發(fā)揮了關(guān)鍵作用。但多數(shù)水工涵洞建設(shè)中存在一定質(zhì)量問題，包括但不限于出現(xiàn)滲水情況，對(duì)水利水電工程的整體建設(shè)及使用安全造成威脅。作為水利水電工程中的關(guān)鍵構(gòu)成部分，水工涵洞主要兼顧了泄洪及引水的關(guān)鍵效果。若水工涵洞出現(xiàn)滲水問題，繼而將會(huì)導(dǎo)致水利水電工程的整體建設(shè)質(zhì)量下降，埋下安全隱患，導(dǎo)致嚴(yán)重的后果?；诖耍P者針對(duì)水利水電工程水工隧洞的滲水問題設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，繼而提出科學(xué)合理的解決策略，從而有效發(fā)揮水工涵洞的關(guān)鍵作用，切實(shí)保障水利水電工程的整體建設(shè)穩(wěn)定性及安全性，促進(jìn)其建設(shè)質(zhì)量提升，保障我國民生工程持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：水利水電工程；水工隧洞；滲水；問題；探討

0 引言

為切實(shí)保障水利水電工程中水工隧洞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及安全質(zhì)量，多數(shù)設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)中會(huì)選擇使用襯砌技術(shù)。但在針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行襯砌的過程中，發(fā)生水工隧洞滲漏的概率將會(huì)大大增加。這種概率同時(shí)伴隨著季節(jié)天氣的影響，一般在雨天或較為潮濕的季節(jié)將更容易發(fā)生滲漏。若水工隧洞發(fā)生滲水情況，輕則會(huì)導(dǎo)致對(duì)水利水電工程的整體設(shè)計(jì)穩(wěn)定性及設(shè)計(jì)質(zhì)量造成影響，延緩整體的設(shè)計(jì)進(jìn)度；重則會(huì)導(dǎo)致埋下一系列安全隱患，對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅，從而發(fā)生安全事故?；诖耍谒姽こ趟に矶吹脑O(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)單位要及時(shí)針對(duì)水工隧洞的滲水問題進(jìn)行查明，找出發(fā)生滲水問題的原因，繼而采取針對(duì)性的問題解決策略及處理策略，提升水利水電工程的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及安全性，保障其后期設(shè)計(jì)質(zhì)量提升。

1 水利水電工程水工隧洞滲水

基于水利水電工程的實(shí)際特點(diǎn)及建設(shè)情況，過水的建筑基本多采取隧洞結(jié)構(gòu)，例如我們常見的導(dǎo)流洞、泄洪洞等。現(xiàn)階段我國建筑完成的水工隧洞，在工作及使用過程中發(fā)生滲水問題的情況普遍存在，且占據(jù)比例較高。在襯砌完成后的水工隧洞發(fā)生滲漏時(shí)，一般表現(xiàn)為襯砌的混凝土結(jié)構(gòu)層發(fā)生滲水問題，且會(huì)在建筑材料的縫隙乃至結(jié)構(gòu)縫隙發(fā)生滲水。而在雨季的時(shí)候，一般滲水量較大，且滲水點(diǎn)分布較廣，滲水情況嚴(yán)重；在干旱或炎熱季節(jié)滲水情況較少且較輕。襯砌式混凝土結(jié)構(gòu)的滲水情況發(fā)生時(shí)，部分滲水為局部點(diǎn)狀，部分為線狀或成片狀滴落，淋水或者環(huán)狀滲水等，大多數(shù)情況下是表面滲水，以及沿結(jié)構(gòu)縫隙及材料縫隙滲水[1]。

2 水利水電工程水工隧洞滲水的危險(xiǎn)性

首先，水工隧洞發(fā)生滲水問題，會(huì)間接導(dǎo)致周邊水泥砂漿受到影響，在發(fā)生較大滲水或出水量時(shí)，例如周邊發(fā)生點(diǎn)狀出水或者片狀出水，會(huì)帶落大量的水泥砂漿，導(dǎo)致在混凝土結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)滲水通路。一方面降低了混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及安全性，另一方面會(huì)導(dǎo)致整體混凝土結(jié)構(gòu)被架空，產(chǎn)生縫隙通道，影響整體完成，易發(fā)生安全隱患或安全事故，甚至產(chǎn)生倒塌。其次，在水工隧道襯砌技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用后，水工隧洞發(fā)生滲漏問題時(shí)，會(huì)導(dǎo)致混凝土被鈣化，擴(kuò)大滲水涌水通路面積。在水利水電工程開始使用后，滲水面積會(huì)持續(xù)淅出混凝土，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋或固定件受損腐蝕，架空混凝土內(nèi)部空間面積，形成孔洞，大大減弱了混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)被破壞。此外，水工隧洞發(fā)生滲水問題，會(huì)間接導(dǎo)致周邊止水帶，及混凝土的凝膠材料受到腐蝕或破壞，降低了實(shí)際的防水壽命，致使其防水能力下降，并導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)縫隙處產(chǎn)生滲水，影響結(jié)構(gòu)安全。最后，在水利水電工程水工隧洞輸水配水的過程中，會(huì)導(dǎo)致從外向內(nèi)滲水。在水利水電工程輸水及配水中，會(huì)產(chǎn)生較大滲水量。若情況較為嚴(yán)重，會(huì)直接導(dǎo)致周邊地質(zhì)及邊坡穩(wěn)定性受到影響，繼而引發(fā)一系列如滑坡、泥石流或塌陷等危險(xiǎn)事故。同時(shí)會(huì)影響周邊居住者的飲水，對(duì)飲用水造成污染。

3 水工隧洞發(fā)生滲漏的常見原因

3.1 前期工程設(shè)計(jì)存在缺陷

首先，由于水利水電工程水工隧洞前期選址調(diào)研過程中，建筑企業(yè)技術(shù)人員選址不嚴(yán)謹(jǐn)，導(dǎo)致水工隧道在建造中，處于山溝零散地帶，或處于山體斷面處，同時(shí)沒有在做好防滲水設(shè)計(jì)，以及鋪設(shè)合理的排水通路，導(dǎo)致地面水大量滲透到地下，繼而導(dǎo)致水工隧洞發(fā)生滲漏。其次，在進(jìn)行水工隧洞設(shè)計(jì)中，沒有針對(duì)實(shí)際選址處的地基結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘探，部分不穩(wěn)固的地基沒有進(jìn)行沉降處理或者提升其基礎(chǔ)受力，由于基礎(chǔ)受力不平衡在設(shè)計(jì)后發(fā)生沉降。導(dǎo)致混凝土襯砌結(jié)構(gòu)處發(fā)生裂縫或裂痕，引發(fā)滲水問題[2]。最后，在水工隧洞設(shè)計(jì)結(jié)束后，拆除模板支架的時(shí)間較早，在混凝土襯砌結(jié)構(gòu)沒有穩(wěn)固后就進(jìn)行拆除。由于水工隧洞外部的壓力過大，超出襯砌結(jié)構(gòu)的承重能力，導(dǎo)致混凝土襯砌結(jié)構(gòu)承擔(dān)了過大的壓力，在壓迫下產(chǎn)生了裂縫，由此引發(fā)滲水問題。

3.2 未設(shè)計(jì)好埋管引排的方案

現(xiàn)階段，除水利水電工程水工隧洞發(fā)生滲水問題較為常見外，設(shè)計(jì)單位埋管引排設(shè)計(jì)方案也不夠全面，具體原因體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。首先，片狀、條狀滲水無法進(jìn)行埋管引排，且水工隧洞在發(fā)生單點(diǎn)或者多點(diǎn)滲水的情況下，安裝引排管道時(shí)容易受到鋼筋安裝或者澆筑混凝土的影響而導(dǎo)致位置發(fā)生變化。其次，多數(shù)設(shè)計(jì)單位及設(shè)計(jì)人員，對(duì)水工隧洞的防滲水設(shè)計(jì)缺乏意識(shí)，尚未意識(shí)到水工隧洞防滲水的重要性，因此多數(shù)設(shè)計(jì)人員在參與埋管引排工作時(shí)的熱情度不高，常常發(fā)生位置不準(zhǔn)確的情況，或其他設(shè)計(jì)問題，導(dǎo)致埋管引排的實(shí)際效果下降。最后，水工隧洞埋管引排過程中，需要設(shè)計(jì)人員進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)管，但一些駐場設(shè)計(jì)人員由于缺乏良好的崗位責(zé)任，對(duì)待防滲水工作缺乏重視性，工作中較為簡單敷衍，沒有盡到應(yīng)盡的責(zé)任，缺乏崗位奉獻(xiàn)精神。

3.3 混凝土襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不完善

為切實(shí)保障水利水電工程水工隧洞的設(shè)計(jì)穩(wěn)定性及后期使用質(zhì)量，在針對(duì)水工隧洞進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，要嚴(yán)格按照其規(guī)范設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)原則進(jìn)行。例如，在水工隧洞防水技術(shù)設(shè)計(jì)方面，通常設(shè)計(jì)單位會(huì)使用設(shè)計(jì)縫止水辦法。主要通過應(yīng)用止水條，在水工隧洞設(shè)計(jì)中，先設(shè)計(jì)完成混凝土澆筑作業(yè)后，再進(jìn)行止水條安裝。在此過程中需要設(shè)計(jì)人員采取人工方式進(jìn)行切筑，形成切槽。結(jié)合止水條遇水膨脹固化的特性，將襯砌混凝土結(jié)構(gòu)之間的縫隙進(jìn)行有效封堵，減少后期滲水情況的發(fā)生，但是之后還要進(jìn)行澆筑設(shè)計(jì)[3]。但是，這種采用止水條的設(shè)計(jì)方式，在水工隧洞防水方面的效果通常較差，或者低于事前預(yù)期。其根本原因是往往在混凝土切槽處需要2～4d方才能夠達(dá)到要求強(qiáng)度。而由于水工隧洞內(nèi)實(shí)際條件影響，采取的是隧道內(nèi)后退澆筑方式，因此混凝土凝固期較短，難以為混凝土留出較長時(shí)間的凝固時(shí)間。而如果繼續(xù)安裝止水條，則勢必會(huì)導(dǎo)致其方式性能下降。如果不能采取有效方式固定止水條，受到后澆塊的設(shè)計(jì)影響，可能會(huì)導(dǎo)致止水條發(fā)生位移現(xiàn)象。而水工隧洞內(nèi)部襯砌混凝土結(jié)構(gòu)的縫隙中填充鋼筋時(shí)，一般會(huì)采取借助木方拼裝的方式進(jìn)行，但是會(huì)導(dǎo)致止水條切槽處的平整性較差，間接影響了后期的防水止水效果。此外，由于混凝土結(jié)構(gòu)的特殊性，即使在水工隧洞襯砌結(jié)束后，也會(huì)存在較多的縫隙，而單純依靠止水條進(jìn)行防滲水的意義較小，無法完全規(guī)避水工隧道內(nèi)的滲水漏水現(xiàn)象。

4 水利水電工程水工隧洞滲水問題解決方案

4.1 回填及固結(jié)灌漿處理技術(shù)設(shè)計(jì)

在水工隧道滲水問題的處理過程中，混凝土襯砌結(jié)構(gòu)可結(jié)合回填及固結(jié)灌漿處理技術(shù)進(jìn)行。對(duì)于易發(fā)生滲水問題的位置，結(jié)合灌漿孔封堵滲水部位，若防水效果不能滿足實(shí)際的使用需求，設(shè)計(jì)人員需應(yīng)用化學(xué)灌漿處理。通過對(duì)水利水電工程項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)研，在應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)的過程中，需要科學(xué)設(shè)置灌漿孔，并使其處于平均的分布范圍，控制各項(xiàng)間距保持在2M以上。其次，灌漿孔形狀需要設(shè)置為梅花形，孔位偏差需要嚴(yán)格明確。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，利用水泥漿液灌漿時(shí)要控制好壓力，使其處于0.2～0.4Mpa內(nèi)。但由于實(shí)際設(shè)計(jì)過程中的灌漿壓力控制難度較大，會(huì)影響實(shí)際的防滲水及堵水效果。且水工隧道防滲水應(yīng)用回填灌漿技術(shù)會(huì)提升設(shè)計(jì)單位實(shí)際成本，灌漿技術(shù)同時(shí)需要設(shè)計(jì)單位強(qiáng)化設(shè)計(jì)技術(shù)的使用。加之該項(xiàng)技術(shù)的隱秘性較強(qiáng)，多數(shù)設(shè)計(jì)單位沒有嚴(yán)格落實(shí)灌漿設(shè)計(jì)技術(shù)細(xì)則，并掌握實(shí)際的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，因而降低了最終防水質(zhì)量[4]。此外，在水工隧洞出現(xiàn)片狀或點(diǎn)狀分布的滲水情況后，若應(yīng)用回填灌漿處理技術(shù)，會(huì)導(dǎo)致孔洞范圍較大，使內(nèi)部襯砌混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受到影響。

4.2 強(qiáng)化水工隧洞設(shè)計(jì)水平

水工隧洞設(shè)計(jì)過程中，需嚴(yán)格按照實(shí)際的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)原則進(jìn)行，落實(shí)好各項(xiàng)規(guī)章制度。禁止在沒有通過現(xiàn)場勘察或?qū)嵺`的情況下開展設(shè)計(jì)工作，要具體分析計(jì)算后再進(jìn)行設(shè)計(jì)。若由于新設(shè)計(jì)技術(shù)引進(jìn)或水工隧洞設(shè)計(jì)中的特殊情況，在實(shí)際的設(shè)計(jì)規(guī)范中沒有涵蓋的問題，導(dǎo)致部分規(guī)范不符合設(shè)計(jì)流程。水工隧洞設(shè)計(jì)部門需要結(jié)合實(shí)地測試及演示，并匯總相關(guān)意見報(bào)告，且需要在設(shè)計(jì)設(shè)施及設(shè)計(jì)材料配備完成后進(jìn)行執(zhí)行。水工隧洞設(shè)計(jì)中，隧道線位置的選擇是重點(diǎn)內(nèi)容，也是設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。因此，需要設(shè)計(jì)部門出臺(tái)多套設(shè)計(jì)方案，并結(jié)合實(shí)地進(jìn)行現(xiàn)場勘察后，針對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行選擇，達(dá)到有效控制成本的作用，保障前期預(yù)算達(dá)到要求。其次，隧道線與實(shí)際地層之間，由于水工隧洞與地層之間存在斷裂面，因此會(huì)產(chǎn)生一定夾角。在地面壓力作用下，隧洞內(nèi)隧道頂部的地質(zhì)巖體應(yīng)具備充足壓力，若隧道內(nèi)部不能滿足實(shí)際的承載需求，則需要針對(duì)隧道進(jìn)行加固處理，采取相關(guān)設(shè)計(jì)措施保障周邊地質(zhì)層級(jí)圍層的穩(wěn)定性和承載性能。在水工隧洞設(shè)計(jì)中，要應(yīng)用相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)加固周邊地質(zhì)巖層，并保障巖層穩(wěn)定性。為保障周邊巖層滿足承載量，需要結(jié)合加固措施及圍巖共同構(gòu)建內(nèi)外承載結(jié)構(gòu)，一方面防止外部壓力過大導(dǎo)致水工隧道承載力下降，發(fā)生滲水現(xiàn)象；另一方面需要保障水工隧洞內(nèi)部的水壓滿足實(shí)際承載需求。充分結(jié)合周邊圍巖的承載能力，在設(shè)計(jì)中具體體現(xiàn)其作用。應(yīng)用周邊地質(zhì)及地質(zhì)特點(diǎn)，經(jīng)過綜合計(jì)算處理后，得出具體的加固方式及措施，并通過實(shí)際的設(shè)計(jì)過程來確定加固方式?？偟膩碚f，水工隧洞的前期設(shè)計(jì)方案對(duì)后期設(shè)計(jì)水平、設(shè)計(jì)質(zhì)量及設(shè)計(jì)安全性有著極大的關(guān)聯(lián)，因此設(shè)計(jì)單位要針對(duì)設(shè)計(jì)層面提升重視程度，能夠有效保障后期預(yù)算及造價(jià)滿足實(shí)際需求，達(dá)到良好的設(shè)計(jì)成本控制作用[5]。在水工隧洞實(shí)際設(shè)計(jì)開始后，設(shè)計(jì)部門也要結(jié)合具體的設(shè)計(jì)情況及周邊地質(zhì)情況，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使其適應(yīng)實(shí)際設(shè)計(jì)過程。

4.3 處理大面積滲水問題

若水工涵洞內(nèi)混凝土的密實(shí)程度較差，將會(huì)導(dǎo)致發(fā)生大面積滲水的情況。出現(xiàn)大面積滲水情況，則需要合理選用防水材料，封堵混凝土襯砌結(jié)構(gòu)的滲漏層。設(shè)計(jì)單位需要結(jié)合水泥灌漿及化學(xué)灌漿兩種方式，而在處理大面積滲水情況時(shí)，需結(jié)合混凝土噴射方式進(jìn)行。實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，導(dǎo)滲工作具有一定重要性?？蓱?yīng)用導(dǎo)滲工作處理混凝土襯砌結(jié)構(gòu)，開展鑿孔作業(yè)，清除存在的積水，降低混凝土壓力，避免由于滲水產(chǎn)生水壓破壞情況。

5 結(jié)語

綜上所述，為切實(shí)保障水利水電工程水工隧洞設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少水工隧洞滲水問題的發(fā)生，強(qiáng)化內(nèi)部混凝土襯砌層穩(wěn)定性。在前期設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)單位務(wù)必要重視防水及排水措施的設(shè)計(jì)重要性，重視水工隧洞內(nèi)部滲水問題的處理。并結(jié)合實(shí)地現(xiàn)場勘察，制定可行的優(yōu)化變更設(shè)計(jì)方案，根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)程及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，并定制防滲水的專項(xiàng)設(shè)計(jì)，從而有效減少水工隧洞內(nèi)部滲水問題的發(fā)生，使水利水電工程始終處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

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