水工隧洞防渗漏处理措施

水电站水工隧洞防渗漏处理措施
王云焱
摘要：水工隧洞在砼衬砌结束后，由于围岩裂隙水被封闭于砼衬砌
外，形成较高的水压，常常会在衬砌砼的薄弱部位渗出而影响砼的安全使用。

本文就如何防治和出现渗水后的处理问题进行简单论述。

关键词：隧洞衬砌砼施工缝渗水防治处理
1、概述
全断面砼衬砌埋藏式水工隧洞，在砼浇筑结束后，由于山体内地下水的渗流通道被封堵，形成较高的外水压力，使衬砌砼在施工缝、变形缝等薄弱位置产生渗漏。

这是因为：
在砼浇筑时没有采取有效的排水措施(如排水沟、排水孔等)进行外水导排减压。

在砼衬砌完成后，由于各种原因回填和固结灌浆不可能立即进行时，当衬砌砼水化热消失后，砼与岩体之间就会产生一定的空隙。

当围岩外水压力梯度尚不足以形成新的渗流通道时，外压力实际上是渗透水在围岩和衬砌中产生的体积力。

此时的外水压力迅速升高，并直接作于衬砌砼上，导致砼薄弱面渗水，而影响衬砌结构的安全。

因此在结构设计时如何控制外水压力引起构筑物的渗漏是十分重要的。

尤其是特殊的隧洞结构断面的衬砌（如断面形式、配筋限制等问题）不可能一次全断面衬砌成型时，必
须将底板和边顶拱分开施工，就形成了较多的施工缝，如不处理，将造成安全隐患，因此，砼施工缝止渗防治十分重要。

2、水工隧洞工程地质特性
试举玉林桥电站隧洞地质为例：峨边玉林桥电站(装机54MW)水工隧洞采用圆形针梁移动式全断面衬砌方式，全长6253米。

过水断面直径为5.2m，衬砌厚度为0.4-0.5m，单层或者双层配筋、衬砌砼单元长度为6 m、 12m 、15m。

衬砌砼标号C20、C25。

该隧洞地质状况为：以灰白色白云质灰岩、峨眉山玄武岩为主，整体呈块状结构，以III、Ⅳ类围岩为主。

其中震旦系上统灯影组白云岩，主要分布的隧洞地段为0+000 m—1+200 m、4+700 m—6+250 m，岩层产状为
N15~20W/SW45~50°，倾向上游偏坡内。

强风化带厚8.0~12.0m，弱风化带13.0~15.0m。

岩体中发育三组构造裂隙：（1）N50~60°E/NW ∠ 60~70°；（2）N40°W/SW或NE ∠40~60°；（3）N70~85°W/NE 或SW∠50~70°。

该隧洞在开挖过程中围岩较稳定，但地下水丰富，呈无压滴、线状渗出，局部呈有压股状，
标准衬砌砼段结构如下图：
玉林桥电站水工隧洞较长，分别由6m、12m、15m全断面针梁式衬砌台车置模，特殊地段（转弯段）采用人工置钢（木）模，罐车运输，泵送砼入仓一次性浇注完成，由于单元浇注仓号多（近800个浇注单元工程），加上施工过程中的各种原因（停电、停水、堵管等）也会造成各种施工缝，而每条结构缝的缝宽一般在2—3cm之间，施工缝在0.1～0.3 cm之间，每仓浇注循环时间在48小时（最快脱模时间为16小时，其脱模时的砼强度做了实验），可见，此时砼的强度远未达到28天的设计强度值。

因此，外水压力的存在对浇筑的砼极为不利。

3、产生渗水的原因分析及防治措施
全断面砼衬砌埋藏式水工隧洞，在砼浇筑结束后，由于山体内地下水的渗流通道被封堵，形成较高的外水压力，使衬砌砼在施工缝、变形缝的薄弱位置产生渗漏。

这是因为：（1）、在砼浇筑时没有采取有效的排水措施(如围岩超前灌浆、设置排水沟、排水孔等)进行外水导排减压。

在砼衬砌完成后，由于施工干扰、工序安排各种原因使得回填和固结灌浆不可能立即进行时，当衬砌砼水化热完成后，衬砌
与岩体之间就存在一定的空隙。

当围岩外水压力梯度尚不足以形成新的渗流通道时，外压力实际上是渗透水在围岩和衬砌中产生的体积力。

其计算公式为P=Byh、B=0.25-0.6。

此时的外水压力迅速升高，并直接作于衬砌砼上，导致砼薄弱面渗水，而影响衬砌结构的安全。

因此在结构设计时如何控制外水压力引起构筑物的渗漏是十分重要的。

尤其是有些特殊的隧洞结构断面的衬砌(如断面形式、配筋限制等问题)不可能一次全断面衬砌成型时，必须将底板和边顶拱分开施工，对形成的施工缝止渗防治是十分重要。

施工缝面作为新、老砼的结合部因其所处位置较低，在缝面的处理上及时采取冲毛、凿毛、设置键槽等工艺具有有效的防渗作用，但由于现场条件的限制还存在一定的问题，比如底、边、顶拱砼开仓前仓内还会有少量的积水和一些残渣难以彻底清除，再加上砼入仓后的摊铺往往不均匀、结合面振捣不密实等等因素的存在，使该部位成为一个较为薄弱的地方。

况且边、顶拱砼浇完以后其强度增长还需要一定的时间，在此时间内，外水压力迅速增加必然从该处渗出。

针对这一问题，采用“底部开沟（埋管）、周边开槽、顶部开孔”的方法，能取得一定的效果。

底部开沟主要是对比较大的地下水进行引排，避免砼的水灰比产生变化，以减少对砼强度的影响；周边开槽引排主要是避免地下水进入仓内，同时减少外水压力，顶部开孔也是同样的目的；以上三种方法，使无规的渗漏水变为有序的卸压排水导流。

延长砼的凝固时间，确保砼的质量，最后通过注浆封闭导水孔达到止渗的目的，其具体作法：
1、底部地下水量大时，在隧洞侧面开一暗渠，比如峨边杨村电站（装机66MW，洞直径5.4m），由于在3#支洞（里程2+400m）以下地段地质情况复杂，裂隙发育，地下水丰富，考虑到砼浇注容易受到很大的影响，即在结构外洞轴线左侧重新开挖一条0.4m×0.4m—0.8m ×0.8m的矩形暗涵，顶部用0.12 m *0.12 m的钢筋砼封闭，起到了很好永久排水作用，该股水最后直接从4#支洞排出，供当地引水灌溉农田，既保证了工程安全又充分利用了地下水资源。

如下图：
2、隧洞拱肩段有散装水时，可在出水点位置沿岩壁开槽，集中出水点规在槽内，槽内埋管（根据水量采用Ф=5cm以上的“PVC”管），以不小于1%的坡降引至浇注仓外，减少仓内水，保证砼的浇注质量，比如峨边鹅颈项电站3#洞上游（里程5+300m—5+430m）的地下水的处理方式就是这样进行的。

3、顶拱段的地下水一般采用开孔加埋导管（ PVC”管）接排进台车内，由于台车顶部为钢板封闭，可以在适当位置开孔，孔径一般42 m m，孔深50cm即可，孔口用棉纱或砂浆或锚固剂堵塞，如果
顶拱出水点多，则需接长导管至开孔处，避免一个出水点就开一个孔，损坏台车钢模，造成不必要的损失。

该孔可尽量考虑和回填灌浆孔结合使用。

4、 在砼浇筑结束、模板拆出后，立即清理顶部预埋的回填灌浆孔，帮助排水减压。

5、 对留在孔内的骨料的处理，可在最后进行隧洞回填灌浆时，根据情况将该处埋的PVC 排水管清除后，沿埋孔进行灌浆处理。

4、结构、施工缝的渗漏处理
浇注仓之间的结构缝一般采用沥青杉木板（2.5cm ）加橡胶止水带止水，比如峨边杨村电站，也有在低水头地段采用沥青杉木板加四粘三油（油毛粘、黄油）处理，比如峨边玉林桥电站，鹅颈项电站的隧洞上段就采用的这样的方式；施工缝一般是开凿键槽或在缝里加灌围岩
围岩
洞轴线沥青杉木板
回填灌浆孔橡胶止水带
C20砼
软管
出水点
化学材料，根据实验其缝口的回填化学材料与砼粘结强度≥0.5mpa，经压水试验检查，透水率Q<5Lu。

5、结果与讨论
在地下水丰富的围岩段水工隧洞的施工，应充分意识到地下水对工程的影响。

尤其是当施工难度增加时，现实的施工条件无法达到施工组织设计的操作要求时，对该类水工隧洞的设计应考虑以下几个问题：
1、全断面衬砌台车可以减少施工缝的数量，台车可以考虑长度在12m—15m之间，设计段长可以根据施工情况调整修改，不一定就单一考虑为10 m为一段，对于特殊地段也可以缩短段长，同时，围岩分类时也要考虑施工情况，便于钢筋结构的衔接。

2、如因结构需要（如城门洞型、马蹄型等）施工缝需设在拱肩附近，可考虑在分缝位置上设置沿洞轴线方向的止水措施（如固定的橡胶止水条）。

3、对隧洞的衬砌设计应对固结灌浆和回填灌浆压力根据工程特点调整，充分利用围岩与衬砌体共同受力、减少配筋。

4、如出现渗漏，也可以采用化学灌浆结合水泥注浆进行防渗补强，以达到后处理的目的，确保工程使用效果。

5、根据水工隧洞和围岩地下水丰富的特点，在设计时可从结构上考虑如何控制砼的收缩产生的渗漏。

不但确保工程质量，同时可大大减少后处理的费用。

二 0 0八年五月。