沖沙隧洞底板破壞涌水原因分析及處理

周 政

(遵義市水務投資(集團)有限責任公司，貴州 遵義 563002)

?

沖沙隧洞底板破壞涌水原因分析及處理

周 政

(遵義市水務投資(集團)有限責任公司，貴州 遵義 563002)

文章闡述了遵義中橋水庫工程沖沙隧洞底板破壞涌水原因分析，論述了處理措施方案，總結了處理效果。在涌水處理過程中，參建各方都了解水庫的整體布置和建筑物結構情況，深刻認識涌水的原因，最后提出具有針對性的處理方案，處理效果很好。

水庫沖沙隧洞；底板破壞；涌水處理；原因分析；處理效果

0 前 言

在水利工程規劃建設 “十二五”期末，新建、改建、擴建了一大批中小型水庫工程，在水庫下閘蓄水試運行中，沖沙隧洞的施工圖設計、施工管理和運行管理等對工程的運行安全具有重要意義。在工程實際運用中，由于各種單一或組合因素，水庫試運行時造成隧洞底板破壞、底板破裂、洞身出現涌水現象比較常見。根據這種情況，設計、施工、監理、質監及建設單位需對涌水原因進行分析總結，方能提出合理有效的處理方案。

本文主要以遵義市某水庫工程項目為實例，對相關問題進行闡述。該水庫項目的最大壩高達到56m，樞紐型建筑物都是混凝土面板堆石壩、左岸放水隧洞等構成。其中水庫功能，主要的給城市供水以及農田灌溉等提供條件，項目是一種人畜共用的飲水功能型水庫。水庫正常蓄水位812.0m，正常蓄水位庫容為5570.0萬m3，水庫總庫容7380.0萬m3。沖沙隧洞工程于2014年5月下閘蓄水后試運行，但沖沙隧洞龍抬頭段溢流面鋼筋混凝土未及時施工完成，因7月上旬水庫上游持續降雨，移民交通便民設施未完善，造成長時間、高頻率、多次數的日常放水運行模式。在7月下旬時間段內，項目不論是施工、監理，都必須要對隧道洞進行檢查，但是在檢查的過程中發現，部分隧洞出現了底板破壞等問題，而且還涌水。

1 沖沙洞底板破壞涌水原因分析

1.1 沖沙洞的布置模式以及沖沙洞的結構設計

從工程項目的建設情況來看，中橋水庫的沖沙隧洞布置到大壩又岸邊位置，這種布置模式可以更好的實現導流，讓隧洞更在短時間內實現改建。在進水口方面，項目所用的進水口采用了塔式的建筑結構，控制了進口底板位置的高程。

1.2 設計階段水力學試驗情況

水力學試驗情況見表1。

表1 水力學模型試驗成果表

水力學模型試驗成果，在水庫不同運行工況下，放空兼沖沙隧洞泄流能力與理論計算流量基本一致，進口無吸氣漩渦等不良流態出現，各部位的水流流態平順。

1.3 水庫運行

2014年6月15日，按中橋水庫下閘蓄水計劃，水庫下閘蓄水并對導流隧洞實施封堵。7月16日，受上游持續強降雨影響，水庫水位短時間內迅速上漲，10h左右庫水位從797.0m上升至803.5m高程，形成庫容2390萬m3，受庫區移民交通便民設施遺留問題的影響，為滿足群眾需求，水庫沖沙隧洞被迫開閘放水，導流洞(兼沖沙隧洞)內一直處于放水狀態。截至水庫水位796.9m時，即7月23日關閉沖沙孔恢復蓄水，7月 24日上午對隧洞進行檢查時發現隧洞底板樁號(0+92-0+95.2大壩帷幕線庫內)出現涌水現象，進而損壞混凝土，影響整體施工質量。從實際情況分析，其底板出現破裂，長度約在2m×3m。現場勘查分析，其鋼筋混凝土保護層已經被沖壞，下部出現掏空。這種情況說明側墻與底板受到腐蝕，不同程度的氣蝕現象，在隧洞的其他區域，無明顯病害。

7月25日，建設單位組織參建各方對隧洞現場再查看，分析隧洞底板樁號(0+92-0+95.2)出現混凝土損壞及涌水產生原因和制定搶修方案，通過現場查看，對施工圖紙、地質剖面圖，工程驗收資料，施工照片等資料分析后認為，原工程施工質量符合設計圖紙要求。

1.4 破壞段地質

項目的破壞段，對項目整體施工質量產生了巨大的影響。經過檢查發現，項目前期的施工勘察資源和項目前期所掌握的各種施工地質資料都不夠完善。最終導致出現地段破壞的根本原因，就是因為隧洞底板施工條件、地質條件不夠理想，導致項目建設過程中不斷的會粗線裂縫等地質問題。這些地質問題如果不能在最短的時間內加以解決，導致產生了底標沖溝地形。項目工程大壩右段位置的河床在開挖時，裂隙強發育，而且還存在一些溶蝕裂隙相連的問題，所以從該角度來看，隧洞巖體不論是溶隙發育還是巖石破碎，都是比較嚴重的誘因[1]。

1.5 破壞原因分析

通過涌水處情況與洞身內部的氣蝕情況，分析隧洞主要的破壞原因：隧洞底板破壞段地質條件構造特殊、有沖溝、斷層交匯，溶槽、裂隙發育并存在巖溶通道。由于地質條件復雜，在導流洞混凝土襯砌完成后，原設計方案中未考慮對隧洞底板作固結灌漿處理，擬在運行過程中視情況再作處理，由于水位短時間內漲幅較大，隧洞在放水運行時流速較大，當遇到了隧洞底板局部地質缺陷部位時，致使底板不能承受較大的壓力而導致底板破壞。沖砂隧洞屬于導流洞，并以此進行進行改建。如果下閘遭到封堵后，那么未完成施工可能會形成梯坎狀，并在高速水流的作用下下泄。這種情況導致，底部得不到氣體補充，能夠形成負壓空腔，高速水流后會出現較大的負壓。

在上述雙重作用下引發底板混凝土破壞并涌水帶走斷層巖溶通道內充填物，形成漏水通道，在底板上部表層混凝土形成的凹坑，與局部地質缺陷部位形成疊加效應，致使底板不能承受外水壓力而加重了破壞程度。

2 方案的研究及實施過程

由于中橋水庫地理位置靠近遵義市中心城區，針對水庫中存在的問題，在產生問題前，應具體舉例分析，并羅列問題，避免事件真正發生時引發恐慌，導致不良影響。針對這些問題的處理，為了有效避免隧洞底板的破壞情況繼續加重，需要參建方能夠聯合各個單位，召集緊急方案。例如使用常規的編織物進行堵塞，但是這種方法無法針對涌水量大的情況。施工人員還可以采用疏排、預留排水通道的方式，對周圍進行有效加固，封堵滲水區。最后從地表通過坐標定位法鉆孔，用流態混凝土和水泥漿進行灌注等綜合處理方案。

施工過程如下：

1)根據洞內漏水的實際情況，先沿破壞處向上游澆筑5m長0.5m厚的C35早強混凝土，便于引水管安裝。

2)待混凝土早期強度達到75%后，要優先利用隧洞寬度與長度，針對破壞較大的區域，選擇有效的方法進行壓堵。例如在鋼板上需要有效利用鋼管，作為封堵前的排水通道，并將出口設置在閘閥處。一般情況下，涌水量與水壓力都比較大，鋼板很難壓住涌水區域，需要及時施加壓力，可以接入8個千斤頂，最后確保鋼板與隧洞底板緊貼，最后實現涌水有鋼管集中排出。

3)經試算復核，在漏水段鋼板上澆筑厚度為1m的C35膨脹鋼筋混凝土，主要用于灌漿壓重；混凝土澆筑完成后，再用φ100加厚鍍鋅鋼管加固壓重，設置3排鋼管支撐，每排3根鋼管；灌漿完成后，再人工拆除鋼管支撐架和上部分1.0m厚的混凝土。

4)待澆筑的C35膨脹鋼筋混凝土強度達到75%后，在隧洞兩側地表通過坐標定位法進行鉆孔，用流態混凝土和加壓灌漿進行處理。針對水庫中上游方向的漏水情況，要及時選用充填灌漿堵塞，有效處理滲水通路，以及掏空底部部位。這種情況下鉆孔的深度，和隧洞的底板相比，必須要保證始終超過隧洞的底板，只有這樣才能保證工程項目的建設質量。而且在灌漿待預設環節中，排水鋼管的出水口如果出現各種形式的泥漿，必須要在最短時間內關閉掉閘閥。在對項目進行填充灌漿處理的時候，工作人員要使用比較濃的水泥漿，并將這些水泥漿和速凝劑、粉煤灰等相互融合，通過這種方式來提升項目施工處理效果。

5)待灌漿結束7d后，對鋼板上1.0m厚的混凝土及上游澆筑的混凝土和臨時安裝的排水設施進行清理拆除，對隧洞底板混凝土進行打磨處理。

3 實施效果

通過上述措施方案的處理，該隧洞涌水部位和破壞影響部位已完全修復，至2014年12月，水庫已蓄水至812m正常蓄水高程，并經過2015年度，2016年度兩個主汛期洪水的考驗，沖沙隧洞運行正常，處理效果非常明顯。

4 總 結

水利工程項目施工，屬于政府的惠民工程，可以有效提升當地人們的生活質量以及生活安全性，對維護社會穩定具有十分重要的意義。雖然隨著近年來我國科學技術的不斷發展，各種新水庫設計、施工技術被提出，優化了傳統工作模式，提升了項目施工質量，但是依然會經常出現各種影響項目施工質量的問題。上文提出的所有項目施工經驗以及項目施工方法，都是以實際工程項目建設為基礎的。通過分析當前遵義中橋水庫施工中出現的問題，結合了近年來比較先進的工作經驗以及各種先進的文獻的，制定可行的處理方法。總結制定的設計方案，綜合考慮不同情況下的方法選擇。從而有效降低施工的工程量與施工成本，得到較好的封堵效果。

[1]揣連成，杜士斌，卜麗華.隧洞工程涌水處理的對策和措施[J].水利水電技術，2005(05)：20-22.

1007-7596(2017)04-0087-02

2017-03-06

周政(1976-)，男，貴州威寧人，高級工程師，從事水利建設管理方面的工作。

TV

B