梁国清，毛 爽，肖煜林

（1.国网湖北省电力有限公司黄龙滩水力发电厂，湖北 十堰，442000；2.中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南 长沙，410027）

0 引言

水利工程具有施工环境复杂、工程量大、施工难度高、工期长等特点，如何保证水利工程本质安全是需要重点关注的问题。同时，水工隧洞工程规模不断加大，并向着“大尺度、深埋深、大断面”方向发展。目前国内在建或已建的水工隧洞多采用混凝土衬砌结构[1-3]，在防渗排水设计与施工中基本遵照“堵、截、排”的原则[4-6]进行处理。近些年，随着“四新技术”的推广和应用，防渗技术得到了长足的发展[7]，但是水工隧洞渗水、漏水现象仍被称为隧洞工程的第一大顽疾[8]。“十隧九漏”的说法不仅折射了“渗水之痛”，也充分说明了其普遍性和广泛性。

隧洞渗漏会使混凝土产生溶蚀破坏，降低混凝土强度，引起并加速其他破坏的发生和发展。环境水对混凝土有侵蚀作用时，渗漏会使混凝土内部破坏发展，钢筋锈蚀，加速混凝土结构老化，缩短使用寿命[9-10]。同时，渗漏除导致输水隧洞水量损失外，还会引起边坡稳定问题，影响经济和社会效益[11]。

1 工程概况

本工程为已建水工隧洞的防渗堵漏和特种结构补强加固，工程区位于黄龙滩水电站扩建工程4号机组引水系统。4号机组引水系统由进水口闸室段、混凝土衬砌段、钢管段等组成。进水口平台顶部高程254.0 m，底部高程205.0 m。混凝土衬砌段为圆形断面，长度304.44 m，内径9 m，衬砌厚度0.6 m；钢管段全长169.56 m，内径8.2 m，材质为Q345C低合金结构钢，板厚18~40 mm，下平段底端高程为154.2 m。引水隧洞平面布置见图1。

图1 引水隧洞平面布置Fig.1 Plane of the diversion tunnel

根据黄龙滩水力发电厂水工分场对4号机组引水系统的检查结果，发现进水口检修闸门左侧的侧水封存在1处带状渗漏点，渗水约60 L/min。引水隧洞混凝土衬砌段顶部裂缝8处，共计10条；漏水量较大的集中渗漏点8处；各环型接缝处都伴有微漏现象，各个纵缝都有微渗现象，部分有钙质析出。靠近施工支洞附近区域渗漏点和环型接缝处的漏水量较大，呈喷射状流出，总量约80 L/min。工程治理范围为黄龙滩4号机组引水系统混凝土衬砌段较严重的18处环拱伸缩缝渗漏带、10条裂缝渗漏、8个混凝土淘蚀孔洞渗漏及施工支洞堵头渗漏的回填加固和灌浆处理。

2 施工技术特点与难点

（1）本工程为水工引水隧洞的防渗堵漏，需修补环拱伸缩缝渗漏、顶拱孔洞集中渗漏、混凝土裂缝渗漏和施工支洞双堵头渗漏，分布范围广。限于当年C级检修时的调查条件，无法有效预测圆形衬砌顶拱混凝土浇筑和灌浆充填情况，无法准确定位渗漏点、渗漏通道的具体位置和贯穿状况，同时施工工序多为登高、临空作业，且工程质量要求高。

（2）洞内空间受限，不利于施工布置，行人和器材运输条件差，远不及扩建施工期所具备的施工条件。机械设备和物料只能通过闸门井安装升降机运送至洞内。行人必须经2号厂房，穿伸缩节人孔，在钢衬下平段和斜井段搭设铺垫排架和高陡脚手架斜梯方可到达施工场区，较大程度影响工作效率。闸门井井口至洞底高差50 m，斜井到下平段高差37 m，施工措施工程量大，周边生产安全因素十分复杂，安全管理与防护措施要求严格。

（3）环氧化学修补材料存在易燃、易挥发弥散刺激性气体等问题，对原材料运输、存贮和使用过程中的安全管控构成严峻挑战。

（4）洞内通风条件差，施工过程中无法避免的粉尘、化材挥发性气体，容易造成消防安全和职业健康安全隐患。

因此，本工程施工条件差、技术难度大、精细化程度高、安全防护措施要求严。

3 治理方法与技术措施

（1）通过优化比选，确定了设计治理方案：环形伸缩缝渗漏采用“水泥灌浆+化学灌浆+柔性环氧嵌缝胶充填”，裂缝渗漏采用“植筋+环氧砂浆填筑+化学灌浆”，混凝土淘蚀孔洞渗漏采用“水泥灌浆+化学灌浆”，以实现该引水隧洞混凝土衬砌段防渗堵漏、补强加固，提高钢筋混凝土衬砌结构安全。

（2）施工阶段现场跟踪收集灌浆钻孔资料，分析研究隧洞渗漏主要原因和关键部位，最终发现隧洞顶拱大范围脱空和施工支洞双堵头贯穿性裂缝是渗漏问题的症结所在，从而进一步明确了回填灌浆和防渗固结灌浆的重点部位，优化了布孔方式、深度、灌浆压力和施工技术要求。

（3）全面复核划定施工支洞与主洞的交界面边界，按照规范合理布置孔数，确定孔径、孔深。

支洞边界复核：在4号机引水隧洞内对支洞与主洞的交界面位置进行调查，并对调查结果与施工图位置进行复核，确定准确的位置，以便进行防渗固结灌浆和化学灌浆。

水泥灌浆孔布置：沿施工支洞结构边线内侧1.0 m处，外侧1.0 m、2.0 m处，每隔2.0 m布置梅花形灌浆孔，孔径ϕ56 mm，孔深8.0 m，孔斜75°，如图2~5所示。

图2 4号洞混凝土衬砌段施工支洞堵头A灌浆孔布置Fig.2 Arrangement of grouting holes in plug A for construc-tion adit of the concrete lining section of water diversion tun-nel No.4

化学灌浆孔布置：沿施工支洞结构边线内侧0.5 m处，每隔2.0 m布置化学灌浆孔，孔径ϕ25 mm，孔深1.5 m，向结构线方向倾斜。

图3 4号洞混凝土衬砌段施工支洞堵头A灌浆孔布置剖面Fig.3 Profile of grouting holes in plug A for construction adit of the concrete lining section of water diversion tunnelNo.4

（4）由于施工支洞双堵头引起4号引水洞复杂渗漏，在原定灌浆压力、水灰比、化学灌浆材料配比基础上，针对处理过程中漏浆问题，采取特定措施。

改变浆液浓度：根据造孔揭露的实际地质情况及压水试验结果，确定各孔灌浆水泥浆液水灰比。浆液单孔注入量达300 L以上或灌注时间达1 h以上，而灌浆压力或注入率均无改变或改变不显著时，改浓一级水灰比的浆液灌注。当注入率大于30 L/min时，根据具体情况，采取越级变浓浆液。

低压、限流、限量：进一步降低灌浆压力，控制吸浆率不超过5 L/(min·m)，以减小浆液在缝隙里的流动速度，促使尽快沉积。

图4 4号洞混凝土衬砌段施工支洞堵头B灌浆孔布置Fig.4 Arrangement of grouting holes in plug B for construction adit of the concrete lining section of water diversion tunnelNo.4

图5 4号洞混凝土衬砌段施工支洞堵头B灌浆孔布置剖面Fig.5 Profile of grouting holes in plug B for construction adit of the concrete lining section of water diversion tunnelNo.4

采用间歇灌浆提高效率：为促使浆液在静止状态下沉积，将渗漏通道堵住，视地质条件等确定每次间歇前应灌入的材料数量和停歇时间，一般可按每次灌入300~500 kg/m、停歇2~6 h掌握。结束时不必强迫达到设计压力，但如能达到则必须达到。若到此压力就发生冒浆或大量吃浆，可在较低压力下结束。但凡在低压结束的，待凝一段时间以后，应再将孔扫开复灌一次，复灌中争取达到设计灌浆压力。

浆液中掺加速凝剂，灌注稳定浆液或混合浆液：在最稠的水泥浆中掺入速凝剂促使尽快凝结；灌注混合浆液（如掺适量干海带）；灌注更稠的水泥砂浆。

4 实施效果检查

为评价渗漏处理效果，按规范要求布置了相应的检查孔，并进行了取芯、复灌和压水试验。灌浆质量检查孔主要布置在处理前渗漏较严重部位、顶拱脱空区，以及岩石较破碎、钻探坍孔、掉块、透水率较大的地层和对原灌浆质量存疑的地段，由监理工程师现场确认。质量检查在本施工支洞堵头灌浆处理结束3~7 d后进行。灌浆质量检查标准为：压水试验的透水率q≤3 Lu。孔段合格率在85%以上，不合格孔段的透水率不超过设计值的150%，且不集中出现。压水试验透水率结果为2.29 Lu，表明全面满足灌浆质量要求，且合同工程量范围内的所有渗漏处理全部达到了防渗堵漏的技术质量要求。本项目一次性通过竣工验收，工程质量评定为优良级。

5 结语

对黄龙滩水电站扩建工程4号机组引水系统防渗堵漏治理工程进行总结，得到以下结论：

（1）水工隧洞不仅承担围岩压力，还承担内外水压力。在水利工程施工建设中，水工隧洞防渗堵漏施工是非常重要的一环。

（2）渗水、漏水在水工隧洞建设和维修中具有普遍性和广泛性，因此在设计和施工中应进行专项设计，必要时需进行专家论证。

（3）施工阶段通过收集灌浆钻孔资料，发现隧洞顶拱大范围脱空和施工支洞双堵头贯穿性裂缝是渗漏的症结所在，进一步明确了回填灌浆和防渗固结的重点部位，优化了布孔方式、孔深、灌浆压力和施工技术要求。黄龙滩水力发电站4号机组引水系统混凝土衬砌渗漏处理工程起到了良好的效果，可为其他工程提供参考。