廖晟

浙江華東工程咨詢有限公司 浙江杭州 310000

1 概述

某抽水蓄能電站工程裝機容量1200MW，采用一洞四機布置，縱剖面設兩級斜井，水道總長4723米，其中：引水系統(tǒng)長3468m。引水隧洞中平洞連接上斜井與下斜井，縱坡3．0%，長度954m，開挖斷面尺寸Ф10．7m，采用鋼筋混凝土襯砌結構，襯砌后斷面尺寸Ф9．5m。中平洞高程EL．130m～EL．100m，水頭約400m。中平洞開挖揭示巖隙滲水特點為滲水點多、滲水量大、滲水點分布廣，主要滲水點集中部位有十處，其中較大滲水點分布在Y2+077、Y2+148、Y2+166、Y2+210、Y2+220等樁號附近，以上部位滲水多分布在邊拱頂部位，呈“水簾狀”。經(jīng)現(xiàn)場測算核定，某年5月～12月中平洞平均滲水量分別為161．7、165．2、175．0、157．6、145．7、153．9、154．6、158．7（ m3/h），測算結果表明，從豐水季節(jié)到枯水季節(jié)滲水量變化不大。針對中平洞滲水量大、持續(xù)時間較長的情況，需在滲水量較大部位，采取必要措施才能保證襯砌混凝土正常施工?；炷烈r砌完成后需采取一系列灌漿措施使中平洞滲水洞段達到設計防滲要求，確保高壓隧洞充水試驗一次成功，以及后期的安全可靠運行[1]。

2 開挖階段滲水處理

在中平洞開挖期間，針對巖面裂隙水外滲嚴重部位，為做好滲水的引排，共打設φ50排水孔141個，根據(jù)現(xiàn)場造孔過程中滲水改善情況不同，排水孔孔深2～6m不等。施工過程中對排水孔高程、樁號進行標記，建立排水孔臺賬。裂隙滲水通過排水孔流出，滲水量大的通過管路、頂拱U型鐵皮引排至排水溝，通過排水溝匯集至洞內集水池，再用水泵抽排至洞外。

3 混凝土襯砌階段滲水處理

中平洞混凝土襯砌采用針梁鋼模臺車，每倉澆筑長度為9m。在中平洞混凝土襯砌施工期間，對相應部位邊頂拱、底拱滲水采取了封閉、匯集、接管引排等措施，保證襯砌混凝土干地施工條件。

3.1 邊頂拱滲水處理

（1）較大集中滲水處理措施。在頂拱用膨脹螺栓將 “方形集水盒”固定在基巖面上，然后用快干水泥封堵集水盒周邊，集水盒側邊預留排水孔，將滲水沿頂拱通過2寸鍍鋅鋼管引排至底拱兩側4寸主排水管。鍍鋅鋼管在集水盒排水孔50cm范圍內設置三通管，針梁鋼模臺車襯砌施工至該滲水點時，將三通管非排水端接引至與模板貼合，管端采用塑料塞臨時封堵防止?jié)B水流出。該三通非排水端用于后期灌漿預留管路。（2）較大分散滲水處理措施。針對較大分散滲水，收集引排難度相對較大。在頂拱用膨脹螺栓將預先加工好的“U型薄鐵皮”固定在基巖面上，U型薄鐵皮的尺寸根據(jù)實際滲水點流量及范圍加工，安裝時周邊應緊貼巖面，并用快干水泥封堵。U型薄鐵皮上焊接一根2寸鍍鋅鋼管，將滲水沿頂拱引排至側墻主排水管。避開U型薄鐵皮與排水管接縫處安裝三通管，該三通非排水端作為后期灌漿預留管路[2]。（3）較小集中滲水處理措施。滲水較小且已打設排水孔并能有效收集滲水的滲水點，采用1寸鍍鋅鋼管插入排水孔，在襯砌施工至該滲水面時采用軟管將滲水引排至底拱兩側4寸排水主管進行引排。在排水孔基巖位置垂直基巖面埋設一根2寸鍍鋅鋼管，鋼管兩端采用土工布進行封堵，作為后期排水孔灌漿預埋管路。

3.2 底拱滲水處理

底拱滲水大部分屬于裂隙條狀滲水，裂隙滲水面較寬。經(jīng)研究，現(xiàn)場采用手風鉆在較大滲水裂隙處沿裂隙方向打設排水孔，孔深在1～3m，采用2寸鍍鋅鋼管引出，條狀裂隙采用快干水泥進行封堵，使?jié)B水不再經(jīng)裂隙而是通過預埋管路排出，在襯砌施工過程中將預埋鋼管通過模板觀察振搗孔引出，接軟管排出倉外。在滲水基巖處垂直巖面埋設2寸鍍鋅鋼管，作為后期排水孔灌漿預埋管路。

4 混凝土襯砌后灌漿處理措施

中平洞混凝土襯砌后，根據(jù)地質條件，結合系統(tǒng)灌漿設計，針對滲水洞段采取了針對性的灌漿處理措施。主要是在系統(tǒng)回填和固結灌漿的基礎上，針對斷層破碎帶布置了隨機灌漿孔；根據(jù)現(xiàn)場地質情況及灌漿情況，對灌漿耗量較大孔（單耗超過50kg/m）周邊進行加密灌漿處理；針對滲水洞段排水孔增加了排水孔灌漿；對透水斷層帶采取了深孔灌漿措施；另外，針對滲水洞段，采取了化灌封孔措施。中平洞灌漿順序為：回填灌漿→系統(tǒng)固結灌漿和斷層破碎帶隨機孔固結灌漿→對灌漿超耗孔（單耗超過50kg/m）周邊進行加密灌漿處理（即III序孔）→排水孔灌漿→透水斷層深孔灌漿→化學灌漿。

4.1 系統(tǒng)灌漿處理措施

（1）回填灌漿：中平洞回填灌漿分為Ⅰ、Ⅱ序施工，設計在隧洞頂拱120°范圍內進行回填灌漿，設計排距為2．5/2．0m，每排4-5個孔，環(huán)間分序，秩序為低處往高處施灌。灌漿壓力0．5Mpa，采用純水泥漿進行灌注，水灰比 0．6：1 或 0．5：1，水泥采用 P．O42．5水泥。（2）固結灌漿：①水泥固結灌漿。設計按1．2～1．5倍隧洞靜水頭考慮，中平洞最大灌漿壓力6MPa，灌漿孔深：5．0m（Ⅰ～Ⅱ類圍巖）/7．0m（Ⅲ～Ⅳ類圍巖）；灌漿排距2．0m，每排15孔?，F(xiàn)場進行了高壓固結灌漿試驗，確定的主要灌漿參數(shù)為：固結灌漿按環(huán)間分序、環(huán)內從底孔到頂孔灌注的原則施工，奇數(shù)環(huán)孔為一序環(huán)，偶數(shù)環(huán)孔為二序環(huán)；高壓固結灌漿采用純壓式灌漿；中平洞I、II類圍巖采用全孔一次灌漿法施工，中平洞Ⅲ類圍巖段采用由淺入深分段灌漿施工，同一灌漿孔分段灌漿時間間隔不少于3天。②化學灌漿。對中平洞的III類圍巖洞段及斷層裂隙發(fā)育帶進行針對性化學灌漿，灌漿排距2．0m，每排15孔，梅花型布置，灌漿孔深5．0m，灌漿壓力為5．5Mpa。另外，為保證高壓水道關鍵部位的灌漿效果，對中平洞的部分水泥固結灌漿孔采用化學灌漿封孔，封孔壓力為1MPa?；瘜W灌漿材料采用HK-G-2型環(huán)氧材料，采用純壓式全孔一次性灌漿法，阻塞位置為入巖0．5m。采用環(huán)間分序，從低處向高處按排序灌注，環(huán)內從底孔至頂孔灌注。

4.2 斷層破碎帶的加強灌漿處理措施

根據(jù)中平洞開挖揭示的斷層、裂隙等地質構造情況，對14條斷層破碎帶進行針對性加強灌漿處理。在隧洞襯砌混凝土澆筑前，正對斷層的位置進行鉆孔并預埋灌漿管。鉆孔孔向在斷層平面上并通過隧洞中心線，孔距2．0m，鉆孔后埋入2寸黑鐵管，黑鐵管入巖埋深不小于400mm，固定好黑鐵管并確?；炷翝仓竽苷业胶阼F管及順著黑鐵管繼續(xù)鉆孔，在系統(tǒng)灌漿結束后再鉆孔進行斷層破碎帶灌漿，斷層灌漿孔孔深為入巖7．0m，水泥灌漿壓力6．0MPa，水泥灌漿結束后掃孔至入巖5．0m進行化學灌漿，化學灌漿壓力5．0MPa，按從低處往高處且環(huán)內分兩序加密的原則灌注。

4.3 灌漿耗量較大孔的加密灌漿措施

參考類似工程經(jīng)驗，結合現(xiàn)場灌漿效果和地質素描資料，為提高水道固結灌漿圈防滲效果，對中平洞部分洞段采取強化灌漿措施，即針對部分洞段系統(tǒng)固結灌漿單耗超過50kg/m的孔采取“1+4”、“1+3”或“1+2”加密方式進行灌漿，孔深根據(jù)不同部位為：入巖5～8m，加密孔孔位、孔向根據(jù)地質素描資料現(xiàn)場確定，灌漿壓力、灌漿方式與系統(tǒng)灌漿相同[3]。

4.4 排水孔的灌漿處理措施

在中平洞前期開挖及混凝土襯砌期間，根據(jù)現(xiàn)場涌水、滲水情況，針對斷層滲水部位布置了排水孔?；炷翝仓瓿珊笮鑼ε潘走M行灌漿處理，排水孔灌漿處理措施如下：①在排水孔周圈孔按“1+4”原則，環(huán)內環(huán)間布置4個水泥固結灌漿孔，灌漿孔與排水孔相距1．0m，灌漿孔孔深為入巖7m，灌漿壓力為6Mpa。②針對預埋排水孔進行化學灌漿，孔深為入巖5m，灌漿壓力控制在3．0～3．5MPa。③針對水泥灌漿孔掃孔至入巖1m進行化學灌漿封孔，封孔壓力為1MPa。

4.5 透水斷層帶的深孔灌漿處理措施

為保證中平洞透水斷層帶洞段的固結灌漿效果，結合中平洞地質構造及開挖后地質素描圖分析，對中平洞透水性斷層f611、fd16、fd18、f602、f604、2#sf4布置深孔灌漿。深孔灌漿壓力采用6MPa，孔深為12～15m共計90個孔，孔向為與斷層裂隙小角度相交。灌漿采用由深入淺分段灌漿法，水泥灌漿結束后掃孔至入巖1m，再進行化學灌漿封孔，封孔壓力1MPa。

5 結語

在高壓隧洞施工過程中，通過開挖階段打設排水孔的引排措施，以及混凝土襯砌期間對滲水點、面采取的封閉、匯集、接管引排等措施，有效解決了滲水對開挖及混凝土襯砌施工的影響，使混凝土襯砌滿足干地施工條件，保證了混凝土襯砌施工質量。通過對中平洞采取回填灌漿、高壓固結灌漿、深孔灌漿、化學灌漿等措施處理，有效封堵了滲水通道，把滲水堵截在固結灌漿圈外，達到了設計防滲要求，使水道系統(tǒng)順利實現(xiàn)了充水試驗一次成功的目標，并保證了高壓隧洞的安全可靠運行。同時，通過研究、總結高壓隧洞的滲水處理技術，可為其它類似工程提供參考和借鑒。