第九水廠引水隧洞停水檢修情況分析及處理

周上梯，綦中躍，黃 楠，安 翼，左豐收

（北京市密云水庫管理處，北京 101512）

1 隧洞概況

第九水廠引水隧洞位于密云水庫九松山副壩以東約1 km處，是北京第九水廠二期取水工程，于1992年10月開工建設，1995年5月1日正式運用，設計最大日供水能力100萬m3，設計供水保證率為97%。該隧洞為圓形壓力隧洞，洞徑3.5 m，洞長3 078 m，進口高程117.0 m，采用鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度25～60cm，局部加強段襯砌厚70～100 cm。在樁號2+695處設檢修支洞，長 87 m，洞徑2.5 m，襯砌厚度0.4 m，為圓形壓力洞，出口高程106 m。

2 檢修情況

密云水庫是目前北京市唯一地表飲用水源地，該隧洞作為主要取水口，承擔著極其重要的供水任務。根據《水庫大壩安全管理條例》、《水庫大壩安全鑒定辦法》的要求，水庫大壩（包括附屬輸泄水建筑物）每6～10年需進行安全檢查，繼2001年后，該隧洞于2009年6月18日再次進行停水檢修，工期一個月。此次檢修工作主要包括洞身混凝土襯砌檢查檢測、水工金屬結構安全檢測、進出口水工建筑物安全復核、進口巖塞段潛水檢查及清淤、閘門防腐及水封更換等項目。以下重點對隧洞洞身情況進行分析和論述。

3 洞身檢查檢測情況分析

洞身檢查檢測工作于隧洞停水后開展，主要項目見表1。

3.1 裂縫

裂縫檢查以普查為主，共發現混凝土裂縫345條。裂縫以環形或半環形為主，縱向裂縫相對較少，主要為施工冷縫，大部分裂縫部位有白色析出物和附著物。部分伸縮縫有滲水現象，接縫處有白色析出物和附著物，少部分伸縮縫沖蝕較重，需進行修補。結合普查結果對重點裂縫進行了寬度檢測，檢測結果表明，大部分裂縫寬度較小，對隧洞襯砌結構安全無影響。裂縫分布情況見表2。

表1 隧洞洞身檢查檢測項目分布表Table 1 :Items of the tunnel inspection

表2 隧洞裂縫檢查情況統計Table 2 :Statistics of cracks on the tunnel

3.2 滲水點

主洞共發現滲水點130個，閘門區及漸變段存在少量滲水點，主洞拱頂位置的灌漿孔均有不同程度的漏水現象，其中個別漏水點呈噴射狀，滲水點區域分布見圖1。從圖1可以看出，主要集中在樁號 0＋000～0＋500、0＋500～1＋000 及 1＋500～2＋000 三個區域，靠近出口段的滲水點很少。結合隧洞布置情況和工程地質條件，分析原因主要有以下兩點：一是進口段離水庫較近，受庫水位壓力作用影響明顯；二是樁號 1＋500～2＋000段存在 F1 斷層，巖層裂隙發育，地下水存在滲漏通道。

圖1 引水隧洞滲水點分布圖Fig.1 Distribution of the seepage points on the tunnel

3.3 析出物成分分析

洞身析出物較多，主要分布在洞頂和洞壁上，其中洞頂析出物呈塊狀分布，洞壁析出物則呈帶狀，沿洞壁順直向下直至洞底。析出物顏色有三種，白色為主，黑色其次，另有少量呈紅色。分別取以上三種顏色試樣進行化學成分分析，檢測結果表明，析出物主要成分為碳酸鈣，其次為鋁酸三鈣，另有少量的氧化鐵。根據地質資料，隧洞所在山體無碳酸巖，因此析出物主要來自襯砌混凝土，析出物顏色不同是因為，白色為新鮮析出物，黑色為老舊析出物受水流沖刷所致，紅色則為析出物夾雜洞底底泥造成。

3.4 混凝土表面剝蝕

主要檢測混凝土表面剝蝕深度、剝蝕面積，確定剝蝕等級。現場檢測結果表明：閘門井、支洞段混凝土基本沒有剝蝕破壞發生；主洞混凝土總體外觀和整體質量較好，只有少數部分存在剝蝕現象，其中進口漸變段混凝土存在多處露筋部位（非受力主筋）；此外，主洞樁號 0＋370～0＋460 和 0＋580～0＋590段有多處露筋現象，所露鋼筋均為環向分布。

3.5 混凝土碳化和鋼筋銹蝕

主要檢測引水隧洞主洞、支洞、閘門井等部位混凝土的碳化深度、鋼筋銹蝕狀況，從檢測結果分析，主洞及支洞混凝土襯砌碳化程度較小，為2.0～4.0 mm，泄槽段及閘室段碳化值為 3.5～4.5 mm。引水隧洞混凝土標號為200號，抗滲要求為S6，混凝土較致密，襯砌結構長期浸于水中，使其碳化深度較小，低于鋼筋保護層厚度，不會引起鋼筋銹蝕。與2001年檢測結果進行比較，混凝土碳化深度沒有明顯的增加，2009年與2001年碳化情況對比見表3。

表3 混凝土碳化深度情況統計Table 3 :Statistics of concrete carbonization depth

鋼筋銹蝕檢測發現進口漸變段有部分露筋區域 （非受力主筋）， 同時主洞樁號0＋370～0＋460和0＋580～0＋590存在多處環向鋼筋外露，除以上露筋部位外，未見明顯銹蝕。結合碳化檢測結果和隧洞混凝土外觀檢查，判斷洞身鋼筋總體較好。

3.6 混凝土強度

主洞襯砌抽檢頻率為每300 m抽取一段進行回彈檢測，同時對閘門井、漸變段、支洞襯砌進行回彈檢測。檢測結果如表4所示。

檢測結果表明，隧洞襯砌、閘門井胸墻、漸變段混凝土的回彈平均強度及推定值均達到或高于設計強度指標（混凝土標號200號），引水隧洞各混凝土建筑結構整體質量較好。

表4 混凝土強度回彈檢測統計表Table 4 :Result of the rebound strength testing of the concrete

4 工程處理措施

根據隧洞洞身檢查檢測結果，采取了相應的工程處理措施。對洞身襯砌用高壓水槍進行全面清理，鑿除表層析出物，并對滲水點及有析出物部位做好詳細記錄。對滲漏集中部位，先采用臨時堵漏，再高壓灌注水溶性聚氨酯，然后抹10 mm厚的SPC聚合物水泥砂漿。對滲漏嚴重的伸縮縫，首先進行灌漿止水，然后對伸縮縫兩側混凝土進行修補處理，再嵌填BW橡膠膨脹止水條，表層用聚合物水泥砂漿填平。整個工程共計完成洞身沖洗清理2 939 m，滲水點堵漏70處，伸縮縫修補100 m。堵漏情況見表5。

表5 隧洞洞身主要滲漏點處理分布表Table5 :Distributionoftheseepagepointsonthetunnelandtreatment

4.1 灌漿處理工藝

選用LW水溶性聚氨酯進行灌漿處理。該材料具有較強的防滲堵漏能力，親水性好，遇水反應，具有二次擴散能力，特別適合于動水情況。材料毒性和刺激性都非常小，對人體和環境不會產生不良影響。

具體施工工藝如下。

（1）鉆孔：根據裂縫走向、滲漏狀況布設鉆孔，鉆孔間距控制在30～40 cm左右，采用電錘打斜孔，鉆孔直徑14 mm，深度30～40 cm，鉆孔應穿越縫面，采用壓力水(0.3～0.4 MPa)清理干凈鉆孔內的塵土。

（2）安裝灌漿嘴：將灌漿嘴安裝在鉆孔內擰緊，使灌漿嘴與鉆孔之間無空隙，防止漏水漏漿。

（3）洗縫：用高壓水（6 MPa）向灌漿嘴內注入一定量的清潔水，使縫內保持濕潤，裂縫內部通暢。

（4）灌漿：灌漿從下至上或從一端向另一端逐孔依次進行。為了保證漿液在裂縫內充分擴散和充填，灌漿壓力控制在10～11 MPa范圍內，由低向高逐漸上升，直至灌漿結束。記錄有關技術參數，主要包括灌漿壓力、灌漿量等。

（5）灌漿結束標準：當相鄰灌漿嘴出漿或裂縫表面出漿時，保持壓力3～5 min即可結束本孔灌漿。

（6）表面處理：灌漿結束7 d后，去除灌漿嘴，將混凝土表面清理干凈。

4.2 SPC聚合物砂漿封堵

對上述滲漏較嚴重的部位，在灌漿止水后，采用SPC聚合物水泥砂漿進行防滲抹面處理，砂漿厚度10 mm左右。對滲漏較嚴重的伸縮縫，將原縫兩側混凝土鑿除約20～30 mm，深50 mm，采用SPC聚合物砂漿進行修補處理，再嵌填20×30 mmBW橡膠膨脹止水條，表層采用20～30 mm聚合物砂漿封堵。

主要施工工藝如下。

（1）基礎處理：采用人工鑿毛或打磨工藝對滲漏較嚴重的部位、伸縮縫兩側混凝土進行處理，將表面的疏松、風化、剝蝕層清理至堅硬、牢固、新鮮的混凝土基面。用高壓水將混凝土表面沖洗干凈。

（2）抹面施工：充分濕潤混凝土表面，均勻涂刷一道SPC界面劑，抹SPC聚合物砂漿，抹面厚度10 mm左右。

（3）養護：抹面后潮濕養護 3 d。

（4）刮涂SPC聚合物涂層：潮濕養護結束后，刮涂一道SPC聚合物涂層。

（5）嵌填BW止水條：對修整后的伸縮縫嵌填BW止水條，表層再用20～30 mm聚合物砂漿封堵。

5 結論與建議

結合洞身檢查情況及對比分析結果，對存在問題部位采取了工程處理措施，滲水點堵漏效果良好。對伸縮縫進行了修補處理，其它附屬設施檢查、檢測、復核結果均正常，表明隧洞總體安全，可以正常供水。考慮到隧洞的重要性，在今后的運行維護中，應建立更加完備的工程技術檔案，形成系統的檢修資料，以便下次檢修時參照和對比。

[1]北京市水利規劃設計研究院.2009年密云水庫第九水廠引水隧洞停水檢修技術方案[R].2009.

[2]北京市水利科學研究所.北京市第九水廠引水隧洞2009年停水檢修混凝土及鋼管段檢測報告[R].2009.

[3]北京市密云水庫管理處.密云水庫工程技術手冊[S].2009.

[4]水利部.水庫大壩安全鑒定辦法[S].2003.