1、引滦工程隧洞病害治理方法综合研究摘要：引滦入津隧洞工程位于河北省迁西县与遵化市交界处的海河、滦河分水岭处，始建于 1982 年，该工程全长 12.3945 千米，是引滦入津输水线路中的咽喉段，由于隧洞洞线较长，沿途所经过的地质条件非常复杂。隧洞本身病害比较严重，主要出现裂缝、麻面、渗水、钙质析出、拱顶脱空、底板脱空、出口段混凝土粉化等问题。针对上述问题，隧洞管理处主要进行了 2 次大型的隧洞补强加固工程，并在实际工作中总结了科学的治理隧洞病害方法，有效的治理了隧洞工程缺陷和水文地质缺陷，保证了隧洞安全输水零事故。 关键词：引滦工程；病害治理；综合研究 中图分类号：TV554 文献标识码： A
2、隧洞病害主要形成原因及类型 隧洞病害形成的主要原因 隧洞裂缝绝大部分为贯通性裂缝，按裂缝成因划分，可将裂缝分为两类：一类是因岩体不稳定，由基岩位移引起的混凝土变形裂缝；另一类是由于混凝土施工中浇捣不密实，混凝土内部骨料松散，由内部渗水通道形成的缺陷裂缝，产生蜂窝、麻面的原因是：混凝土浇筑时地下水处理不当带走部分水泥浆，混凝土泵送过程中产生离析现象，施工时因浇捣不密实造成混凝土不均匀，以及内部混凝土疏松并存在渗水通道， 这些部位混凝土强度偏低，溶蚀问题严重； 隧洞边墙、顶拱出现裂缝和蜂窝麻面，一方面使隧洞整体性受到破坏，另一方面造成大量的钙质溶出，长此下去将使相关部位的混凝土强度不断降低，直接威
3、胁洞室稳定， 采用切断混凝土溶出通道的表面防渗处理是防止混凝土衬砌体进一步恶化、延长隧洞使用寿命的重要措施。 由于当时施工技术落后，赶工期，又缺少质量控制和监督，造成诸多质量问题。一是隧洞毛洞围岩表面渗水处理不当，混凝土浇筑后尚未初凝，围岩内渗水将水泥浆带走，造成粗细骨料分离、中间泥沙夹层等情况。二是分层浇筑过程中， 未进行层面凿毛清洗，直接铺砂浆或直接浇筑混凝土，从而形成薄弱的施工缝并成为渗水通道。三是混凝土搅拌不均匀或运输和浇筑过程出现离析， 导致混凝土质量不均匀或局部低强区， 芯样强度检测数据显示混凝土离散系数偏大，质量也不均匀。四是地下水处理不当，施工缝漫水， 致使新老混凝土接触面及衬
4、砌与围岩接触面形成施工冷缝或软弱接缝。 隧洞病害形成的主要类型 隧洞运行至今共进行 5 次工程检测和安全评估，分别是 1991 年现场检测与安全评估，1996 年现场检测与安全评估，2000 年现场检测与安全评估和 2008 年局部检测，最近一次是 2011 年隧洞处和南京水利科学研究院进行的隧洞工程安全鉴定综合评价 ，根据检测结果，目前隧洞病害的主要类型为。(1)裂缝，纵向裂缝较多,裂缝多被析出物堵住,部分钢筋锈胀外露;(2)渗水，滴水现象最为普遍，淋水次之；（3）衬砌混凝土强度离散型较大，强度分布不均，麻面、钙质析出严重；(4) 拱顶衬砌与围岩的脱空最为严重，拱顶处累计脱空长度 962.0
5、m。 科学治理病害的措施 由于隧洞检查发现混凝土病害逐步加剧，鉴于工程的重要性，隧洞管理处随即开展了一系列基础资料观测、病害检测、试验工作和试验性施工，在此基础上进行了隧洞补强加固一期工程（19961998）和隧洞补强加固的二期工程（20072010） 。并形成了一套隧洞病害治理的施工法案和病害治理的宝贵经验。 1、一期补强加固工程的主要措施措施有：锚杆整体预加固、压浆回填、低强度混凝土凿除回填水下不分散混凝土，其回填混凝土表面进行RG 强力堵漏等。 （1）锚杆整体预加固锚杆设计为药卷式锚杆，钢筋采用22级钢筋（16 锰）设计抗拉强度 R=340MPa，长 2.5m，间距 1.5m，梅花型布置
6、，锚杆抗拉拔力设计值为 80kN（1996 年春以前设计值为50kN） 。 （2）裂缝、麻面、孔洞及低强度混凝土处理 处理的基本原则为：对长度大于 1m 的裂缝一般均作处理；全部清除裂缝周边低强度混凝土，用新混凝土回填；采用堵排结合的方法处理渗水；麻面、孔洞及低强度混凝土全部凿除，深至 25cm，局部可深至围岩，然后回填水下不分散混凝土；其周边及中心位置应布置锚杆。（3）拱顶压浆先打锚杆后压浆，控制好压力 0.1MPa，并对边墙进行监测，避免因压浆造成原混凝土破坏，影响隧洞安全。 （4）边墙接触灌浆。接触灌浆孔布于边墙上部，间距 3m，孔深 50cm（以打穿衬砌混凝土后接触围岩为限） ，灌浆压
7、力 0.10.2MPa。 （5）重点洞段特别软弱围岩的固结灌浆固结灌浆的范围深入围岩的深度与灌浆孔布置，参照水工隧洞设计规范 （SD134-84）的规定，确定孔深为 3m，排距为 3m，每排布设 5 孔，作对称布置，各排灌浆孔位可错开排列，以增强灌浆效果。 2、针对一期补强加固后的遗留病害和新出现的病害，隧洞补强加固二期工程的主要措施为锚杆加固和 GB 胶条，局部加 T 型锚杆处理后采用灌浆处理，喷混凝土洞段补强加固，排水减压，横河埋管段防渗处理，固结灌浆。 （1）裂缝处理锚杆加固设计：锚杆布置在离开裂缝2535cm，间距 1.52m，采用 25 钢筋，锚杆长度 3.54m。每 100 根留2
8、 根做抗拉拔试验，抗拉拔力必须大于 8t。“GB”胶填缝。施工步骤为：a. 骑缝开 U 型槽深度 10cm；b. 涂界面剂；c. 填“GB”胶条；d. 抹 C20 丙乳砂浆防冲层。 （2）麻面、洞穴处理对于表面有渗漏点、衬砌表面潮湿、甚至有明水出露有钙质附着在衬砌表面的情况，采用局部加 T 型锚杆处理后采用灌浆处理内部缺陷。聚氨脂（氰凝）一般处理衬砌表面潮湿，有渗水点及钙质出露部位以堵塞内部渗水通道，磨细水泥砂浆一般处理内部少砂浆、松散结构、存在气孔等部位。对表面有麻面、冲坑的情况，采取局部凿除后修补的方法。清除病害混凝土后，清理基面，涂丙乳浆液结合面充填 C20 混凝土后，用丙乳水泥砂浆填补
9、抹平。 （3）顶拱空洞回填设计与一期补强加固拱顶压浆相同。 （4）喷混凝土洞段补强加固采用在其表层进行高压水冲洗，并补插筋后，再补喷混凝土。喷混凝土的设计厚度，参照锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB50086-2001） ，含水岩层中的喷混凝土支护厚度，最小不应低于80mm，设计厚度为 100mm，设计强度为 C20。在集中渗水出露部位打孔预埋排水减压管。 （5）排水减压；排水减压针对 9+740 洞段、几个沟谷洞段和混凝土病害严重洞段。首先在洞内进行内撑（钢拱架、钢模板等）然后在洞内沿衬砌周边打径向灌浆孔，孔深 68m，对围岩进行固结灌浆。在此基础上，对拱顶及拱座再进行回填灌浆。在衬砌周边补打
10、排水孔，中心线两侧各 45 个孔，孔深 3m，直径 5cm。 （6）横河埋管段防渗处理；横河埋管段（桩号 2+7303+302）包括两侧边墙、顶板、底板表面进行防渗处理。 （7）固结灌浆；灌浆压力控制在 0.30.4MPa；灌浆浆液应由稀至浓逐级变换，灌浆浆液水灰比可采用 3、2、1、0.6；灌浆按环间分序，环内加密的原则进行；灌浆结束后，采用“导管注浆封孔法”封孔，并将孔口用干硬性水泥砂浆封填密实，压抹齐平，灌浆质量检查采用钻检查孔进行压水试验，试验为单点法，检查孔数为灌浆孔数的 5%。透水率小于 0.1Lu。 结语： 引滦输水隧洞经过二次补强加固工程， 对隧洞病害洞段进行了科学有效的处理。实践表明，锚杆加固、回填灌浆、裂缝处理、表面渗漏处理、底板处理、顶拱复喷混凝土工程都是成功的、可行的、有效的，关键是控制好施工工艺的施工质量。这些施工办法，为今后出现类似问题提供了良好的经验。首先，加强重点部位和隐患部位监视、监测，及时掌握工程运行状况，为工程安全运行提供可靠保障。其次，进行科学管理，定期对裂缝进行检查分析，做到问题早发现、早解决。最后，对裂缝的普遍问题采取“锚、灌、堵、排”结合措施进行补强加固综合治理，确保工程安全稳定，延长工程使用寿命。 作者简介：孙长利（1984） ，男，天津市，工程师，主要从事水利工程管理工作。
