引黃工程北干線(xiàn)1號(hào)洞管片接縫超標(biāo)處理方法

雷呂麗

（山西省萬(wàn)家寨引黃工程管理局，山西 太原 030012）

1 工程概況

山西省萬(wàn)家寨引黃工程北干線(xiàn)1號(hào)洞位于朔州市平魯區(qū)賈堡至中溝灣間，洞長(zhǎng)43.6 km，引水流量22.2 m3/s。主體分為3個(gè)標(biāo)，Ⅰ，Ⅱ標(biāo)采用鉆爆法施工，Ⅲ標(biāo)采用全斷面掘進(jìn)機(jī)施工，均為圓形斷面。Ⅲ標(biāo)采用1臺(tái)掘進(jìn)機(jī)從1號(hào)洞出口向上游掘進(jìn)，襯砌為六角形預(yù)制鋼筋混凝土管片，厚25 cm，寬1.2 m。每環(huán)襯砌由4塊管片組成，管片與圍巖間用豆礫石充填后進(jìn)行水泥灌漿，對(duì)管片起到支撐作用。

2 管片安裝接縫要求

應(yīng)采取一切必要手段，將管片環(huán)向接縫控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，并盡可能減小縱向接縫的寬度。

通過(guò)機(jī)械連接件和安裝機(jī)械的控制，保證管片接縫平滑平順，管片襯砌環(huán)應(yīng)盡可能達(dá)到精確的圓形。管片襯砌環(huán)安裝允許誤差為：徑向允許誤差±20 mm；管片的內(nèi)部接縫寬度不大于5 mm，否則豆礫石回填灌漿取芯實(shí)驗(yàn)和壓水實(shí)驗(yàn)需滿(mǎn)足有關(guān)規(guī)定和要求；接縫處的最大平整度不大于5 mm。

3 管片安裝后存在問(wèn)題

質(zhì)量檢查后發(fā)現(xiàn)存在如下缺陷：部分管片間接縫錯(cuò)臺(tái)較大，削弱了管片的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和承載能力；部分洞段洞線(xiàn)低于設(shè)計(jì)高程，影響隧洞輸水能力；部分管片存在裂縫，運(yùn)行期會(huì)造成內(nèi)水外滲和鋼筋銹蝕，影響管片的使用壽命；部分管片接縫不嚴(yán)，存在滲漏問(wèn)題，不僅造成水量損失，而且將惡化洞周?chē)鷰r的地質(zhì)條件；溶洞段通過(guò)后未做進(jìn)一步處理，影響隧洞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及永久運(yùn)行。

4 管片襯砌縱環(huán)縫超標(biāo)處理

4.1 接縫超標(biāo)處理的必要性

隧洞襯砌采用預(yù)制管片拼裝式襯砌，每環(huán)管片由4個(gè)管片鑲嵌而成，管片環(huán)縫之間由定位銷(xiāo)聯(lián)結(jié)，縱縫之間設(shè)導(dǎo)向桿。根據(jù)結(jié)構(gòu)分析，整個(gè)管片為空間受力狀態(tài)，環(huán)內(nèi)、環(huán)間互相通過(guò)縱縫傳遞襯砌內(nèi)力，因此縱縫的張開(kāi)程度對(duì)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定可靠起到至關(guān)重要的作用，但環(huán)縫的張開(kāi)度對(duì)結(jié)構(gòu)影響稍差。此外，隧洞管片襯砌采用內(nèi)嵌止水條形成封閉的防滲系統(tǒng)，縱環(huán)縫的張開(kāi)度、平整度直接決定了縱縫的壓實(shí)和接觸程度，進(jìn)而決定了管片襯砌的防滲可靠性和止水系統(tǒng)的承受內(nèi)外水壓能力。

由于掘進(jìn)過(guò)程中受施工控制質(zhì)量及特殊圍巖條件影響，會(huì)產(chǎn)生一定的管片接縫錯(cuò)臺(tái)和張開(kāi)。較為突出的原因是管片制作過(guò)程中模具變形、安裝過(guò)程中未完全到位、豆礫石回填灌漿不及時(shí)造成管片襯砌不穩(wěn)定。此外，在掘進(jìn)過(guò)程中遇到的不良地質(zhì)洞段如軟巖、溶洞、斷層、人為因素造成的塌方段及彎道等，也可能使管片襯砌產(chǎn)生較大的錯(cuò)動(dòng)變形，造成接縫超標(biāo)。

4.2 接縫張開(kāi)處理目的、原則和方法

4.2.1 處理目的

改善管片有缺陷縱縫的傳力性能，保證結(jié)構(gòu)處于合理承載狀態(tài)；恢復(fù)縱環(huán)縫原有的防滲性能，保證結(jié)構(gòu)在接縫處承受內(nèi)外水壓力滿(mǎn)足要求。

4.2.2 處理原則

首先判斷接縫對(duì)結(jié)構(gòu)的危害程度，確定處理方法，然后根據(jù)結(jié)構(gòu)所處圍巖條件和外水情況確定加固方法、表面處理方式及材料的性能指標(biāo)。

4.2.3 縱向接縫超寬缺陷處理方法

第一，無(wú)外水洞段Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ類(lèi)圍巖縱向接縫超寬處理。無(wú)外水洞段Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ類(lèi)圍巖管片襯砌主要起防滲作用，圍巖自承能力及抗?jié)B性能較好。經(jīng)計(jì)算，管片應(yīng)力未超過(guò)混凝土允許應(yīng)力，管片襯砌接縫張開(kāi)應(yīng)滿(mǎn)足防滲要求。處理原則為只對(duì)設(shè)計(jì)水位以下及以上500 mm部分進(jìn)行接縫表面涂柔性防滲涂料封閉處理，涂刷厚度1.5 mm。涂刷范圍為涂料覆蓋接縫左右各60 mm。

第二，無(wú)外水洞段Ⅳ，Ⅴ類(lèi)圍巖縱向接縫超寬處理。無(wú)外水洞段Ⅳ，Ⅴ類(lèi)圍巖洞段管片襯砌承受荷載較大，管片應(yīng)力超過(guò)混凝土允許應(yīng)力，管片縱縫應(yīng)按結(jié)構(gòu)縫處理。處理方法為：首先對(duì)接縫表面封閉，然后采用微膨脹水泥灌漿方法來(lái)填實(shí)接縫。必要時(shí)縫兩側(cè)管片加設(shè)錨桿加固。每片管片設(shè)2根錨桿，鉆孔利用管片機(jī)械安裝孔進(jìn)行。錨桿長(zhǎng)3 m，采用直徑22 mm的Ⅱ級(jí)螺紋鋼筋，錨桿端部加墊板和螺栓，墊圈固定于管片內(nèi)表面。墊板為A3鋼板，方形，邊長(zhǎng)20 cm，厚10 mm，螺栓尾部用高標(biāo)號(hào)水泥砂漿包裹抹平順。

第三，溶洞段縱向接縫超寬處理。此部分洞段接縫均應(yīng)滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)受力和防滲要求，對(duì)需要拆除管片現(xiàn)澆混凝土的溶洞段，接縫不再處理。其他縱縫處理時(shí)，首先應(yīng)進(jìn)行接縫水泥灌漿處理，將接縫灌實(shí)，然后在接縫表面左右各60 mm范圍涂刷柔性防滲涂料，涂刷厚度1.5 mm。

第四，外水頭小于60 m洞段縱向接縫超寬處理。首先對(duì)所有超標(biāo)縫采用微膨脹水泥灌實(shí)，然后對(duì)Ⅳ，Ⅴ類(lèi)圍巖洞段管片加固，加固參數(shù)同無(wú)外水洞段Ⅳ，Ⅴ類(lèi)圍巖接縫超寬處理。

第五，外水頭大于60 m洞段縱向接縫超寬處理。首先對(duì)接縫表面封閉處理后采用水泥灌漿方法來(lái)填實(shí)接縫，然后對(duì)超寬接縫縫周管片加設(shè)錨桿加固，加固參數(shù)同前。此外，對(duì)Ⅳ，Ⅴ類(lèi)圍巖洞段管片連續(xù)三環(huán)以上縫寬超標(biāo)的洞段進(jìn)行固結(jié)灌漿。灌漿孔深6 m，排距2.4 m，在灌漿加固范圍內(nèi)設(shè)排水孔，孔深2 m，每環(huán)4孔，環(huán)間交錯(cuò)布置。

另外，轉(zhuǎn)彎段縱向接縫超寬處理可按上述五種情況進(jìn)行實(shí)施。

4.2.4 環(huán)向接縫超寬缺陷處理方法

鑒于環(huán)縫對(duì)結(jié)構(gòu)受力方面影響不大，處理方法以防滲為主、結(jié)構(gòu)為輔。處理時(shí)首先剔除原管片結(jié)構(gòu)縫表面砂漿，其次對(duì)有滲水洞段采用堵漏劑堵水，然后嵌填TK聚合物砂漿。對(duì)高外水洞段，先處理高外水，然后按上述方法處理。