水工隧洞混凝土衬砌施工技术

水工隧洞混凝土衬砌施工技术

伍伟,宋文学

中国水利水电第三工程局有限公司    陕西西安 710000

摘要： 本文对水工隧洞混凝土衬砌施工技术进行了研究，以具体项目案例为研究对象，首先分析了项目的基本概况、地下水分布情况，然后针对具体分布情况制定了具体的施工方案。本文所做研究，为水工隧洞混凝土衬砌施工提供了借鉴和参考。

关键词：水工隧洞；混凝土衬砌

1 引言

调水工程是国民经济基础设施的重要组成部分，其中水工隧洞作为我国水工建筑物的主要类型之一，对整体水利工程运用具有关键的控制作用[1]。为保障水工隧洞长期安全可靠运行，隧洞内部衬砌限制围岩变形及控制地下水逐渐成为水工隧洞的重要组成部分[2]。因此，深入研究与分析水工隧洞混凝土衬砌及地下水控制，有利于提高水工隧洞混凝土防渗效果，保障我国水利工程安全使用[3]。

2  地形地貌

工程区主要位于阿尔泰山南坡剥蚀丘陵区内。总地势南高北低、东高西低，由北西向南东缓慢倾斜，海拔高程653~627m，地形起伏不大，多为剥蚀残丘，一般高差10～20m，局部高差45m，基岩大多裸露，主要为戈壁荒漠地貌。该段隧洞长23.34km，其中TBM施工洞长20.69km，人工钻爆法施工洞长2.65km。

2.1 地层岩性

根据地面地质测绘结合沿线钻孔资料分析，隧洞出露的地层岩性主要为：泥盆系（D）凝灰质砂岩；石炭系（C）的凝灰质砂岩、凝灰岩；华力西期（γβ）花岗岩、花岗闪长岩。

2.2 地质构造

工程在区域构造上处于准噶尔坳陷带（Ⅱ2）和北天山优地槽褶皱带（Ⅱ3）内，主要受额尔齐斯挤压带和准噶尔优地槽褶皱带及准噶尔坳陷带的控制。分布与工程有关的区域性断裂主要有：额尔齐斯河断裂（F9），其次还发育有 f1～f6、f8～f10 共9条次级断层。另据钻孔揭露，该段发育少量小型断层，宽度一般约 3m，带内以糜棱岩及碎裂岩为主。据中国地震搜救中心 2015 年 3 月《关于新疆输水工程场地地震安全性评价报告》，该标段沿线场地 50 年超越概率 10%的地震动峰值加速度为 0.10g～0.15g，对应的地震基本烈度为Ⅶ度。

  2.3水文地质

工程区主要处于阿尔泰山南麓的低山丘陵区，区内地表水贫乏，仅有额尔齐斯河临近工程区。工程区主要接受阿尔泰山区的冰雪融水补给，其次为区内的大气降水补给。地下水径流方向总体上由北向南，最终流向准噶尔盆地中心。工程区内部分低洼的山间小盆地也往往成为区域地下水的排泄区。工程区范围内由于蒸发量远大于降水量，低洼排泄区的地表水及浅埋地下水矿化度往往都比较高。

1  地下水类型根据储水介质的不同及地下水的埋藏条件，工程区内地下水类型主要有第四系松散堆积物孔隙潜水、碎屑岩类孔隙-裂隙水和基岩裂隙水。孔隙潜水主要分布于区内第四系松散堆积物中，由于区内第四系覆盖层厚度分布不大，且补给水量有限，区内孔隙潜水分布少，且其厚度较薄，储量很小，加之其埋深一般不大，受强烈蒸发的影响。一般在靠近河流的孔隙潜水，水质较好，远离河流的孔隙潜水质较差。基岩裂隙水分布于基岩裂隙中，由大气降水入渗补给。岩石一般坚硬，裂隙不发育，贯通性差，在一些沟谷中泉水的形式溢出。裂隙水水量大多较小，没有统一的地下水面，水质均较差。

根据隧洞沿线钻孔，洞底以上普遍存在基岩裂隙水，无统一地下水位。

2  地下水水质及腐蚀性在该标段各钻孔内取水样进行简分析试验，综合分析并根据GB50487-2008《水利水电工程地质勘察规范》附录L—环境水腐蚀性评价标准，水质分析成果表明：沿工程区除分布于额尔齐斯河左岸约3.0km范围内钻孔地下水对混凝土无腐蚀性，对混凝土中的钢筋无腐蚀性外，其它地段地下水对混凝土均具强腐蚀性，对钢结构具中等腐蚀性。由于该隧洞段岩体较完整，透水性差，地下水径流极为缓慢，隧洞运行后为内水外渗，淡化地下水水质；隧洞段一般岩石本身介质基本无硫酸根离子、氯离子腐蚀性，但岩体中局部发育的成矿蚀变带（黄铁矿）、断裂破碎带及影响带、节理密集带，由于这些岩体较为破碎，裂隙贯通性强，在地下水的作用下，富集硫酸盐、氯化物含量较高，对混凝土易产生中等～强腐蚀性，注意防腐处理。因此，建议对该洞段一般硬质岩围岩岩体（Ⅱ、Ⅲ围岩）及渗水、滴水洞段基本采用普通水泥进行处理，局部断层破碎带（Ⅴ类围岩）、影响带（Ⅳ类围岩）及节理密集带（Ⅳ类围岩）、成矿蚀变带和局部线状流水洞段均采用抗硫酸盐水泥进行处理。

2.2施工过程

根据已开挖围岩渗水情况合理地布置抽排水系统，考虑到混凝土衬砌中A水工隧洞整体地质围岩的透水性非常强，没有堵水灌浆的部分也产生渗水现象。根据现场计算，渗水量为115 m3/s。为保障工程项目的施工质量和安全性，A水工隧洞混凝土衬砌施工时，在洞内配置22台潜水泵，借助潜水泵来抽取隧洞内的渗水。潜水泵要配备直径为100～200 mm的白色硬质水管进行排水，最后施工废水被抽取到A水工隧洞口沉淀池内，经过三级沉淀后再进行排放。

此外，衬砌结束后拆模时间不要过早。在混凝土未达到一定强度的情况下进行拆模，混凝土很容易出现裂缝。拆模后进行保温养护，缓慢降温，减少混凝土内外温差，防止温度应力过大使混凝土产生裂缝。上述措施可以有效减少混凝土的渗水现象，同时还能降低施工成本

3 结论

本文以水工隧洞混凝土衬砌施工的地下水控制技术为讨论方向，在介绍A水工隧洞背景的基础上对A水工隧洞地下水量进行测试，继而提出若干地下水控制措施。水工隧洞是水利水电工程的核心输水项目之一，属于重点工程项目，但是水工隧洞中经常存在地下水等地质隐患。如果不做好水流控制工作，非常容易导致混凝土被冲刷并产生裂缝，进而对隧洞的结构产生影响。鉴于此，本文结合实际的工程项目案例，采用“堵+排”的方式强化对地下水水流的控制，并采取各类措施严格控制对混凝土的衬砌，降低混凝土贯穿裂缝产生的概率，从而保障隧洞的质量和美观。

4 参考文献

[1]  李成龙. 水工隧洞混凝土衬砌施工的地下水控制技术分析[J]. 河南科技, 2021, 040(026):86-88.

[2] 关盛旺. 水电站引水隧洞竖弯段混凝土衬砌施工技术[J]. 河南水利与南水北调, 2022, 51(6):3.

[3] 敬海, 梁成刚. 引水隧洞竖井垂直段衬砌混凝土施工标准[J]. 2021(2016-12):172-172.

[4] 邱勇, 余文飞. 小转弯半径大断面引水隧洞上平段衬砌施工技术[J]. 电力勘测设计, 2022(000-006).