水電站引水隧洞滲水分析與治理

劉 堅

(云南大唐國際李仙江流域水電開發有限公司，云南 普洱 665000)

1 引水隧洞及滲水概況

某水電站引水隧洞檢查中發現引水隧洞漸變段裂縫滲漏量達180 L/s (對應水庫水位605 m)，嚴重影響機組、流道檢修，長此以往可能會影響引水隧洞結構安全。

引水隧洞長約450.871 m，為圓形，開挖洞徑12 m，其中樁號引0+000 m 至0+025 m 為漸變段。漸變段由6.5 m×12 m 矩形斷面漸變為直徑10 m圓形斷面。

漸變段一次支護采用噴混凝土C20，厚15 cm，系統錨桿φ25@2.0 m×2.0 m，長4.5 m，交錯布置，局部掛鋼筋網，φ6.5@0.15 m×0.15 m，其中樁號引0+000.0 m 至0+005.0 m 段采用鋼筋格構架支護；二次支護采用1 m 厚C25 鋼筋混凝土襯砌。

2 滲水原因分析

2.1 滲水源排查

滲水部位緊靠左岸山體，距水庫僅10 m，初步判斷滲水可能來自水庫或巖體。

觀測滲水量發現，隨著水庫水位的上升，滲水量呈現緩慢上升趨勢；降雨對滲漏量無影響。

潛水員查找引水隧洞岸坡與水庫結合部位，發現兩處明顯滲漏點，通過臨時封堵，引水隧洞內滲水明顯減小，30 min 后滲水混濁且滲水量恢復至封堵前狀態。從滲漏量與水庫水位變化關系可以確定滲水來自水庫；通過滲漏點排查及臨時封堵滲水變化情況看，滲漏點較多，且均分布在引水隧洞與岸坡接觸部位，所排查到的兩處滲漏點為其中最主要的集中滲漏點。

通過查閱建設期的地質照片記錄，發現引水隧洞進口區域在建設期開挖后存在局部巖體破碎、裂隙現象。查閱建設過程資料發現該部位未采取固結、回填灌漿等措施對巖體破碎、裂隙進行封閉。

綜合上述分析，最終確定滲水來自于水庫，滲漏路徑為水庫→岸坡→引水隧洞漸變段襯砌混凝土裂縫→引水隧洞。

2.2 滲水原因

通過滲水源排查，找到了引水隧洞滲漏原因。

(1) 水電站建設期施工過程中對施工過程質量管控不到位，引水隧洞洞口段爆破開挖未采取控制性爆破開挖，導致局部巖體破碎；施工期未對爆破產生的破壞及時采取補救措施，工程即投運。

(2) 運行過程中針對建設期存在的工程隱患問題移交不清，相應的運行規程未及時調整，導致漸變段裂縫產生。

3 治理方案

結合滲水情況和滲漏路徑，決定采取化學聚氨酯灌漿封堵襯砌混凝土與巖體間縫隙，對滲漏路徑進行硅酸鹽水泥灌漿補強。在實施治理前，通過發電將水庫水位降低至死水位(603 m)，降低滲漏量對施工過程的影響。考慮到引水隧洞襯砌結構存在裂縫，為確保施工安全，通過核算得出水庫水位在610 m 時襯砌結構存在異常變形風險。

3.1 聚氨酯灌漿

根據DL/T 5406—2010《水工建筑物化學灌漿施工規范》要求，放空引水隧洞，在引水隧洞內裂縫兩側梅花形布置聚氨酯注漿孔，并將注漿管路布置至603 m 高程以上平臺進行化學聚氨酯灌漿，灌漿壓力控制在0.2～0.5 MPa，當漿液注入量小于0.01 L/min 后結束灌漿。

3.2 水泥灌漿補強

根據DL/T 5148—2012《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》要求，水泥灌漿原則是對漸變段襯砌混凝土和圍巖裂隙部位進行固結灌漿，形成整體結構，提高圍巖襯砌聯合承受水壓能力。左、右側灌漿孔距離引水隧洞漸變段襯砌外邊界距離初步定為0.75 m，該距離可根據后期施工情況適當靠向襯砌外邊緣，以40 cm 左右為宜。

由于漸變段向下游底部高程逐漸降低，灌漿深度為底部深入底板襯砌混凝土不少于3 m 位置至579.50 m 高程，灌漿頂部高程為605.00 m，控制底部灌漿孔間距1.5 m，左側灌漿孔設兩排，排距1.5 m，右側灌漿孔設一排。

灌漿平臺考慮充分利用漸變段左側塔基平臺及614.00 m 馬道。靠近左側襯砌邊緣第一排7 個灌漿孔中心線為漸變段左側襯砌外邊緣左側0.75 m位置，可根據灌漿鉆孔效果適當靠近襯砌外邊緣，以40 cm 左右為宜。第一個灌漿孔(7 號孔)距離引0+000.00 m 位置下游側0.8 m，6 號灌漿孔距離7 號灌漿孔距離0.7 m，自上游向下游側6 號至3 號灌漿孔沿灌漿孔中心線方向依次間距1.5 m 布設，2，3 號灌漿孔分別距離其上游臨近灌漿孔距離0.7 m，其中3～6 號打設鉆孔沿灌漿孔方向鉛直向下，1，2 號灌漿孔沿灌漿孔中心線方向向下游分別傾斜2.652°，1.329°，7 號灌漿孔沿灌漿孔中心線方向向上游傾斜1.329°(該位置為理想位置，施工過程可將該位置稍微向下游偏移或以鉆孔碰到襯砌結構為準結束鉆孔開始灌漿)，以保證在灌漿底部高程575.50 m 的灌漿孔間距為1.5 m。施工過程應根據現場實際情況避免打孔到錨索。引水隧洞左邊墻外側第二排固結灌漿孔在灌漿底部與第一排呈梅花形交錯布置。引水隧洞右邊墻灌漿孔與左邊墻第一排灌漿孔關于漸變段中心線對稱。

4 治理效果

2018年6月，龍馬水電站引水隧洞漸變段化學灌漿及固結灌漿施工完成，參建方相關專家對引水隧洞漸變段灌漿效果進行放空檢查，治理完成后，漸變段滲水量由180 L/s 降低至0.01 L/s (水庫水位609.3 m)，最終水位控制在610 m 以下。

通過查閱現場施工資料得知，固結灌漿后圍巖整體性得到了加強，起到了減少滲漏量的作用，并提高了引水隧洞漸變安全穩定性，而引水隧洞進口段作為擋水建筑物的組成部分，有效促進了大壩安全穩定性的提升。