某水库输水隧洞渗漏分析及其灌浆处理

文∕王春永、孙杰

1 前言

某一个水库是属于中等类型的水库，建设在2008年，在已经竣工的初始时期水库正式运行的阶段，有工作人员发现整个水库出现了蓄水以及渗漏的情况，在输水洞前方的第五节洞壁上存在着环形的裂缝且都有着凹凸不平的沉陷问题，还发生了不一样程度的喷射状渗水情况。为了在第一时间处理此种问题，让水库可以完全体现出应有的项目效益，防止产生更多的意外事故，就一定要真正从源头上开始着手，消除安全隐患。

2 工程概况

该水库属Ⅲ等中型工程，水库功能以防洪、供水为主，兼顾改善周边环境等。主要建筑物有土坝、溢洪道及输水隧道等。按照100年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核。设计正常蓄水位293.47m，校核洪水位293.63m。总库容为5228 万m3。大坝属于黏土心墙石渣坝，最大坝高40.65m。输水隧洞包括进口引渠、涵洞及出水管等。涵洞进口底板的最顶端高程是255.20m，出口底板的高程是254m。混凝土方涵的顶板厚度是0.8m，底板的厚度为1m。

隧洞工程穿越地层岩性为花岗斑岩，基本属于弱风化，工程地质条件良好。输水隧洞的第二到六节洞身基础坐落在弱风化花岗斑岩的上方，在基岩和混凝土垫层接触方位之下0.5 到1m 的岩芯则呈现出碎块状况，ROD 数值就在百分之零到百分之三十以内。基岩长时间受到上方荷载所带来的压力，在开展钻探取样的环节中会受到各种机械的影响以及本身应力释放而造成的双重作用，从而出现破损情况。整个工程地质的岩石比较软，是属于中硬度岩石，除了LS6 是属于较软性的岩石以外，其它所有孔岩石全部属于中硬岩。据最新检测结果表示，取水塔和土坝轴线以内的第二到五节隧洞都有着不一样程度的裂缝及渗漏，呈现出喷射现象，渗漏问题十分严重。而裂缝大多在每一节贴近结构缝周边的两到五米处。第四节隧洞的渗漏情况尤为严重，顶端以及两侧都出现了三道环状裂缝，这当中侧壁洞身部位的裂缝大致在两到三毫米左右，底板处的裂缝大致在1.5 到4mm 左右。同时在第四个节点与第五个节点的洞子结构缝处出现了竖向相对位移大致为2.5cm，第五个节点的位移十分大同时伴有下沉的情况。第五处节点有着两道裂缝，顶板以及侧壁上所存在的裂缝是一到二毫米，底板处的裂缝约为1.5mm。除此之外，输水隧洞第二节点部位的涵洞又多了一处环向裂缝，第五处的节点也出现了两个环向裂缝，第六个节点处裂缝的总数量更是有所提高，其表明输水隧洞裂缝数量随时间的增长呈现出上升趋势。

3 水库输水隧洞渗漏原因分析

输水隧洞出现渗漏情况关键是在不均匀荷载所造成的影响下，所发生的不均匀沉陷，再加上洞身混凝土或者是垫层的混凝土原本强度并不是很高，洞身主要的承载力数值较差，就导致洞身发生下沉。出现裂缝的因素有以下几种：其一就是，借助钻芯法来对整个输水隧洞的洞身进行检验以后，发现其平均强度却只有C17，混凝土的强度则有着C25。洞身上的混凝土实际强度无法满足设计标准，再加上洞壁出现了不相同类型的沉陷，这就让以往洞身结构最基本的受力状况出现了一定的变化，远远超过了结构设计的具体工况，也让洞身的纵向承受了较强压力；洞身混凝土原本的强度并不是很高，所受到的拉应力也大大超过了钢筋混凝土自身的拉应力，而混凝土也遭到了相应的剪切损坏，应力也就在多个裂缝处被完全释放，进而致使洞身出现了大量的环向裂缝。

其二因为施工周期尤为紧张，对垫层混凝土开展的施工被设置在十月下半旬左右，为了在有限的时间内完成任务，就开始在昼夜进行施工，而夜晚最低气温却远远在零度以下。一些垫层混凝土并没有根据冬季建设标准来开展，在第二年春季四月最下旬就可以看出一些垫层混凝土最表面受到气温的影响而变酥，整个垫层的实际强度也达不到预期，在对表层进行清除以后再次浇筑一定量的垫层混凝土。垫层混凝土的粗骨料就产生了十分集中的情况，粗骨料非常少，且尤为不均匀，这就致使垫层混凝土本身的强度数值特别低。所设计的输水隧洞的垫层混凝土实际强度是C15。对整个垫层混凝土具体的抗压能力进行检验，就可以发现数值在C9.5 到C19.7 之间，折算到28d以后，其平均强度则是C9.9。

其三输水隧洞的整个洞身位于弱风化花岗斑岩之上，在基岩和混凝土垫层接触方位之下零点五米到一点零米的岩心则呈现出碎块状，RQD 数值就在零到百分之三十之间，基础岩石地基本身的承载力并不是很强，极易出现凹凸不平的沉陷。其四建基面十分不均匀且不平整，混凝土垫层的实际厚度也并不相同，垫层混凝土所受到的拉应力也有着较大的差异，非常容易出现不均匀的沉陷。其五输水隧洞在运行多年以后，并未对洞口使用保温策略，所以在温度应力造成的影响下，就会出现部分非常微小的裂缝。

4 水库输水隧洞渗漏处理措施

4.1 回填灌浆

在对原输水隧洞的第一节到第十二节涵洞的钢筋混凝土内壁进行凿毛以后绑扎好钢筋，需要应用二级钢筋。分阶段借助泵送混凝土对整个钢管外开展高自密实性能的混凝土回填，高自密实性能混凝土拥有较强的高流动性以及填充性，其所完成的填充密度十分高。混凝土本身的具体强度数值为C25，抗冻标号是F200，抗渗漏标号是W8。回填灌浆的实际范畴是整个钢管顶端的一百二十度角度，回填灌浆需要设置成三排，一共要有一百零一个孔，孔的大致深度要到已有钢筋的混凝土壁。在浇筑混凝土以前就应该完成好预埋DN40 的回填灌浆管工作，一定要分成两序孔进行施工，从十分低的部分开始，然后朝着较高的部分做好推进，要将灌浆压力调整到0.30MPa。钢管和所有外包混凝土之间一定要接触灌浆，因为混凝土达成凝固以及冷却收缩的周期尤为漫长，所以接触灌浆最好在衬砌混凝土且结束浇筑的六十天以后开展。钢衬接触灌浆的实际部位与灌浆孔的实际部位必须要在现场经过严格的敲击与检测。对面积超过0.5m2的脱空区域做好灌浆，对所有单独的脱空区域进行布孔都应该不少于两个，最低的区域与最高的区域都需要做好布孔工作。在钢衬上进行钻孔且灌浆的时候可以借助磁座电钻，孔径则为 20mm。 接触灌浆的压力要调整至0.08MPa。使用浓水泥浆，水灰之间的比例是0.5∶1。在结束灌浆以后需要使用丝堵加焊或者是补法封孔，孔口应该借助砂轮进行打磨，做好防腐处理工作。

4.2 基础固结灌浆措施

输水隧洞所浇筑的钢筋混凝土实际方含地板的厚度为0.8m～1m，下部底端的混凝土垫层具体厚度是0.8m～3.6m，其下部分则是弱风化花岗斑岩。因为地基有着凹凸不平的沉陷情况，若是想增强岩体本身的抗变形能力就一定要对输水隧洞做好固结灌浆工作。要将灌浆孔设计成长方形，设置成两排，灌浆则要秉持着分序加密的准则开展，沿着河水的流动方向分为两序进行施工。发现在洞内使用钻机开展施工的空间非常狭窄的时候，要把排与排之间的距离制定为1.7m，灌浆孔则要距离混凝土洞壁有着0.3m。灌浆孔之间的距离必须是1.85m 到2m，一共要设置160 个孔。对于实际沉陷程度十分大、裂缝非常多的第二到七节洞底板灌浆则要设置成密实的钻孔，孔与孔之间的距离要有1.85m；对于沉陷程度尤为小、裂缝并不是很多的第八到十三节和一节洞底板灌浆就要设置成疏松的钻孔，孔与孔之间的距离为两米。在意识到输水隧洞方涵的主要宽度是2.3m 时，就要尽量扩大基础岩石的实际灌浆范畴，要将灌浆孔的钻孔制定成倾斜角度，竖向倾斜度必须是五到十度。灌浆孔的所有灌浆段长度一定要在2m～5m，这当中钻孔编号是1～120 的垫层混凝土下灌浆段的主要长度则为5m，竖向倾斜度需要设计成五度；钻孔编号是120～160 的灌浆段长度要维持在2m，竖向倾斜度是十度。按照先导孔的具体灌浆情况，像是岩石碎裂程度太大、节理缝隙太多等等，灌浆段的孔深就能够从两米扩大到5m。

5 结语

总而言之，在对水库输水隧洞渗漏问题做好处理施工以后，经过两年的周期，输水隧洞的运行情况仍旧良好，水库的整个蓄水位也逐渐达到278m 之上，渗漏问题也获得了有效地解决，在对大坝进行长时间的观察后发现并未产生渗漏通道。并且还完善了洞身断面，洞径也有着一定的缩小。安全隐患确实得到了彻底的根除，也防止大型事故再次出现。