有壓隧洞噴射混凝土襯砌滲漏水問題處理研究

張居東

摘 要：滲漏是隧洞的常見病患之一，一直以來都困擾著各種隧道以及隧洞的安全。隨著經濟的發展和對于公共安全的要求，政府對于隧洞安全建設越來越重視。引水式電站有壓隧洞是目前國內外水電站中廣泛采用的形式之一。其造價低，工程量小是其最大的優點。引水式水電站中有壓隧洞有較豐富地下水，對于噴射混凝土襯砌帶來了很大的施工難度和工程隱患。文章主要針對噴射混凝土襯砌滲透水問題研究出有針對性的噴射混凝土滲透水處理方法，供同類工程建設中借鑒和應用。

關鍵詞：滲透；有壓隧洞；引水式電站；噴射混凝土

1 引言

引水式水電站有壓隧洞已經在國內外水電站開發中廣泛應用，根據洞挖揭示的巖層分類不同，有壓隧洞襯砌方式主要分為混凝土襯砌和噴射混凝土襯砌，其中噴射混凝土襯砌的優點主要有施工便捷、節約投資及工期等，能給項目投資業主帶來直接的經濟效益。但是，在實際的應用中，由于有壓隧洞一般都深埋在山體中，較為豐富的地下水對噴射混凝土襯砌施工帶來了施工難度，也為工程安全帶來隱患。

本文主要是基于體力理論的相關觀點，提出有效的有壓隧洞噴射混凝土襯砌滲透設計方法。

2 噴射混凝土襯砌特點

噴射混凝土適用于圍巖較為堅硬、完整，抗風化能力和抗滲性較差的巖體，內水在壓力作用下外滲不會導致圍巖的脫落，造成嚴重的不良后果。所以對于噴射混凝土一般用于Ⅱ、Ⅲ類圍巖。噴射混凝土襯砌不能視作為“承力結構”，而是通過噴射混凝土到巖體表面以提高圍巖的自承能力，提高圍巖變形能力，形成由混凝土-圍巖（承力不夠時，可以在圍巖中加入錨桿、掛網等）聯合受力的柔性支護結構。這樣的聯合結構進度快、受力襯砌及時有效，施工簡單，但對于有高精度的施工開挖質量要求的工程不宜使用，其平整起伏大，沿程水損大，工程質量不好控制。由于近年來快速施工要求以及施工工藝水平的提高，隧洞開挖中已經和以前有很大不同，普遍采用光面爆破的方法，這樣可以大大提高巖體的平整度，可以降低噴射混凝土襯砌的粗糙率。在水電站發電時，減少摩擦引起的電能損耗，提高發電率，同時光面爆破也可以充分發揮圍巖的自穩能力，減少了爆破對圍巖強度的影響，提高了噴射混凝土襯砌的效果。噴射工藝的不同對于圍巖強度的影響也比較大，在施工精度高的情況下，可以采用濕噴工藝，增加噴射混凝土的結合能力和密實度，這樣提高噴射混凝土的施工質量。

3 滲透的解決方法

3.1 圍巖注漿（堵水）

在隧洞開挖以后，會在某些局部地方滲水量較大，在這些滲水量較大的區域采用注漿堵水的方法減小地下水的滲透是比較可行的方法。為了有相對較好的效果，需要采取必要措施。強化隧洞頂部范圍圍巖注漿。隧洞開挖會使得隧洞頂圍巖，滲透性增強。基于這個情況，在洞頂有滲水區域采用注漿堵水，形成洞頂圍巖不易透水的密室體。具體做法是在水流不斷的地段，先采用水玻璃混合水泥（水玻璃：水泥=0.3-0.5：1）進行灌漿止水，然后噴射混凝土將散步水流逼向同一點。

3.2 制作防水層（防水）

防水層可以有效降低水的滲透。在防水層制作期間，在防水層的一層噴射混凝土，另一側是后施工的二次襯砌混凝土。兩側雖然都是混凝土，但是施工工藝不同，粗糙度不相同。二次襯砌是人工結構，其整體性較好并且變形較小而噴射混凝土表面相對要粗糙，變形也大。提高平整度是提高混凝土防水層防水效果的首要條件，對于噴射混凝土而言，必須加強混凝土表面平整度。在防水層鋪設前，噴射混凝土不得有錨桿頭和外露鋼筋，不得有凹凸不平的孔洞和小坑，保證噴射混凝土表面平滑。這是保證防水效果的先決條件。同時可以采取改性防水板，或者采用較厚的土工布來防止防水層破壞和緩沖圍巖壓力。

3.3 排水

3.3.1 排水半管打孔

在有壓隧洞防排水系統中采用排水半管法是我國引進的先進施工技術。主要是在噴射混凝土表面和內部在架設支護初期，每一個相同間距都環向布設一些排水管。在施工中可以發現，由于圍巖中水流沒有規律，而用排水半管法是按固定位置布設，很難將圍巖中水全部排走。

因此需要改進排水半管方法技術。所謂半管，就是橫斷面是“Ω”型的排水彈簧管，彈簧弧側有塑料膜，面側開口。要求是強度能夠承受噴射混凝土的沖擊力不損壞、不變形且縱向比較柔軟，適應圍巖變形和噴射混凝土表面不平整。與井點降水法類似，在巖體中打一口井，井口周圍的水會向井口集中，抽取井口的水以降低地下水深度。同樣，在設置了排水半管的地方巖體處打一小孔，由于水的毛細作用，孔周圍水會向孔口集中，從而達到排水的目的。按照這樣的方法，需要在排水半管環向位置設置8個左右的等間距孔（也可實際按照隧洞形狀靈活安排），孔深度約為半米左右，優化排水半管方法的排水作用。對于滲漏水較大較集中的部位，打排水孔，安裝排水半管并安裝止回閥，止回閥主要就是為了防止排水半管中的介質水倒流回滲水位置，防止泵及驅動電動機反轉，保證排水的通暢。對于頂拱位置，排水甚為重要。封拱混凝土澆筑入口應留在拱頂正中位置，入口間距大約1.5米，入口設置止回閥門。止回閥規格應根據滲水量大小和壓力進行選擇，洞內滿流時，內水壓力作用可使止回閥自動關閉，避免內水外滲，洞內放空時，可使山體水滲漏至洞內。這樣可以避免噴射混凝土和圍巖因為滲透水而發生垮塌事故，維持圍巖和噴射混凝土的壓力場效應。

比較發現，在圍巖相同的條件下，打孔后的排水半管水流量明顯大于沒有打孔的排水半管，說明排水性能得到了優化。

3.3.2 在防水層和襯砌之間設排水管

隧洞防排水是層層設防，層層排泄。目前設計中防水層和襯砌之間并沒有排水通道，導致排水不暢。所以在圍巖滲透量大的地方，在防水層和襯砌之間設置環向排水管。方法比較簡單，用土工布包裹帶孔20mm排水管，再用專用膠粘在防水層表面即可。

3.3.3 波形排水管

一般縱向排水管坡度與隧洞坡度一致，坡度范圍一般在0.3%-3%內。這樣的坡度容易出現兩個問題：一是水流管速慢，特別在低溫條件下結冰，水更沒有辦法流動；二是施工誤差造成排水管兩橫向之間的縱向排水管下凹，使用后因為泥沙的原因導致流水不暢。針對這樣的問題，可以設置縱向波形排水管，提高水流攜帶泥沙的能力，減小了水堵可能性。

3.4 合理安排施工工序和施工方法

施工工序的合理安全可以減小滲透水堵。特別是二次噴射混凝土時應將邊墻底角的回彈清洗干凈，滲透水采用先排后堵的工序，使得兩次噴射混凝土緊密結合防止滲水。噴射混凝土初凝和終凝時間太長時，應增加速凝劑的用量，保證噴射混凝土能夠快速硬化。對于大面積點滲水形成噴射混凝土表層龜裂部位處理，通過試驗調整配合比，增加水玻璃等，使噴射混凝土在較短的時間內達到初凝并止水的效果，減少因為這個原因導致的其他情況發生。

4 結束語

利用勘探摸清隧洞底層地質條件和類別，對施工工序和施工方法進行優化升級，對隧洞防排水系統進行整體設計和規劃。對于噴射混凝土的凝結時間有一定把握，找出導致隧洞滲漏的原因和區域，給出滲水不暢的方式方法，進行綜合治理，這樣才能對有壓隧洞噴射混凝土襯砌的滲漏水處理得當，避免安全事故的發生，保障施工工人的安全。

參考文獻

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