基于大发水电站地下渗水对引水隧洞施工的影响及处理措施

'第50卷第10期甘肃水利水电技术Vo1．50．No．102014年10月GANSUWATERRESOURCESANDHYDROPOWERTECHNOLOGY0ct．．2014·施工技术·大发水电站地下渗水对引水隧洞施工的影响及处理措施王立海．程保根(国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都610072)摘要：地下水对水工地下洞室结构安全及工程施工质量都有较大影响，在设计、施工过程中均应引起高度重视。结合大发水电站地下渗水对引水隧洞施工的影响，分段设计了其引、排水治理工程措施。针对岩面湿润、滴水洞段采用混凝土封闭+排水口的措施；岩面有线状流水、股状流水洞段以引排+渗水打排水孔的措施；岩面大量涌水洞段采用堵排结合+集中引排的方式。对底板渗水采用引、排水孔+灌浆封堵进行处理；边顸拱渗水采用复合土工膜+软式透水管进行处理。实践表明，这些工程措施和施工顺序的合理调整可有效减小地下水对工程的不利影响。关键词：大发水电站；引水隧洞；涌水；渗水中图分类号：TV554；TV52文献标志码：B文章编号：2095—0144(2014)10—0055—031前言33．9％：V类围岩洞段累计长575．5m，占6．1％。隧洞地下水在水电工程中比较常见，其对工程建筑断面型式为平底马蹄形，开挖断面尺寸4．6m~4．6m，物的影响也比较大，尤其是对引水隧洞的影响更为Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段为锚喷支护；Ⅳ、V类同岩为全断显著。水工隧洞正常运行以及放空检查时，地下水面钢筋混凝土衬砌。的不利影响主要在结构设计和放空要求中考虑。而隧洞沿线发育有5条支沟，从上至下依次为倪在施工过程中对地下水的处理措施将直接影响到施厂沟、小唐家沟、杨家沟、蒋家沟和张家沟，隧洞区地工安全和工程施工质量，本文主要介绍大发引水隧质构造比较复杂，需穿越毛坪背斜、草科向斜、大泥洞针对不同的地下水状况和不同的永久支护结构型沟断裂。隧洞区地下水基本类型有基岩裂隙水和深式而采取的相应处理措施，既消除了地下水的不利部循环热水。基岩裂隙水受大气降水和地表水补给，影响．也保证施工了安全和工程质量。向田湾河排泄。基岩裂隙水的赋存与运移主要受岩2工程概况体的含水性和构造所控制，千枚岩、片岩类裂隙不发田湾河是大渡河中游右岸的一条支流，发源于育，富水性差，云母石英岩、大理岩、灰岩、白云岩等贡嘎山西侧，主源莫溪沟与最大支流环河均位于康坚硬岩裂隙相对较发育，多具中等富水性；断层、裂定县境内。大发水电站位于四川省雅安市石棉县境隙密集带、向斜核部具有一定的控水作用，压性和压内的田湾河下段，是田湾河规划梯级中的最末一级。扭性断层具较好隔水性，而断层带两侧、向斜核部、工程主要任务以单一发电为主。无供水、灌溉、防洪埋深浅的过沟段和裂隙密集带含水较丰富。等综合利用要求。电站最大水头513．8m，最小水头隧洞沿线的地下水渗水位置及渗水量大小具有482m，额定水头482m，安装2台120MW水斗式区段性特征，且与断层、挤压破碎带及沟谷的发育密水轮发电机组，电站单机额定引用流量29．0m3／s，最切相关压性或压扭性断层。破碎带一般挤压较紧大引用流量58．0m3／s。电站枯水年枯水期平均出力密．多具隔水性能．地下水沿主断带接触面以线状一82．7MW．多年平均年发电电量12．617亿kW·h(梯股状涌水渗出：两侧影响带裂隙网络发育，形成储水级联合)。构造．地下水以线状一密集滴状渗水为主。隧洞进3引水隧洞工程地质条件口～1支洞上游洞段、4支洞下游段～5支洞下游引水隧洞在田湾河左岸．隧洞全长9363．608m，段，地下水不丰富，滴状一局部线状渗水。1支洞下设5条施工支洞。开挖揭示Ⅱ类围岩洞段累计长游段～4支洞上游段，地下水丰富，活动强烈，以密1299m，占13．9％：III类围岩洞段累计长4315．69m，集滴状、线状和股状涌水为主，渗水量有随隧洞向倪占46．1％：1W类围岩洞段累计长3173．418m，占厂沟靠近而渗水量增大的现象。1支洞下游段～2收稿日期：2014—10—13作者简介：王立海(1981一)，男，广西人，工程师，学士，主要从事水电站设计。·55· 2014年第10期甘肃水利水电技术第50卷支洞下游段[(引)1+725～3+982]地下水主要沿开挖法进行施工，必须进行地下水治理后方可浇筑混凝洞室顶拱、边墙渗出，底板渗水量较小；3支洞上土。游～4支洞上游段『(引)3+982～5+890]沿开挖洞室4．3．1底板地下水的处理主要采用集中引排措施顶拱、边墙、底板均见大量的地下水渗出，局部洞段对地下水治理要求达到的效果有以下几点：除存在地下水涌水现象。集中引流点外，基本不见集中渗流的地下水：集中引4地下水对工程施工的影响及处理措施流点不宜过多，顺洞轴线每延米范围内不超过3个：地下水在引水隧洞岩面表现特征根据渗水量大集中引出的水流被接人干管后，能够自流排出；集中小、渗水面积，一般描述为湿润、滴水、线状流水、股引流后，不可进一步增大地下水渗入量。因此采用状流水、涌水。地下水对工程永久支护施工质量的涌水泉眼引流加灌浆封堵的措施。影响与渗水量及支护型式密切相关，施工过程中应(1)引、排水设计根据不同的渗水特性及支护型式采取相应的处理措排水钢管长3m，入岩部分长2．7m，外露部分施。长0．3m。入岩部分钢管为花管，其上沿长度方向布4．1岩面湿润及滴水洞段置3排8mm@10em孔眼。钢管安装时，先在距管此类洞段渗水量较小，对工程质量影响甚小，喷口0．4～0．9m部分绕缠麻绳：然后将其压入孔内，并混凝土及浇筑混凝土均可将其封闭，一般不需要做在管口接上+5omm塑料软管将水流引至同堰内：特殊处理。对局部滴水量较大部位，可具有针对性最后，用掺速凝剂的砂浆将孔口填实。引排水孔结的打排水孔，安设排水管引排。喷射混凝土施工时构见图1。从渗水量较小部位开始作业，逐渐向排水孔收缩，使渗水向排水孔集中引排。大发水电站引水隧洞进口～(引)1+900．O0洞段开挖揭示。该段洞室以洞壁潮湿为主，局部有滴水现象，施工过程中仅局部设置排水孑L，即可保证混凝土施工质量。4．2岩面局部有线状流水及股状流水洞段此类洞段渗水量相对较大，但渗水点相对较少，渗水比较集中。其对工程质量影响为：①底板及衬砌段边顶拱渗水主要影响混凝土水灰比，大量渗水将带走部分水泥浆．致使混凝土强度不能满足设计要求；②锚喷支护段边顶拱渗水将使喷混凝土脱落，无法完成喷混凝土作业。因该类渗水较为集中，施_T中主要以引排为主，在主要渗水点打排水孔，埋设排水管，将渗水排出仓外。4．3岩面大量涌水洞段图1引、排水孔结构图／m此类洞段渗水量大，且渗水点比较多，围岩裂隙比较发育，一般主要出现在Ⅳ、V类围岩中。单一的(2)灌浆设计引排仍然难以保证施工质量，需对部分渗水点进行2+160～2+180洞段地下水集中引排，利用灌浆封堵。采用堵排结合，集中引排的方式处理。有限封堵与表面嵌缝相结合。通过有限灌浆，可以大发引水隧洞2+1202+280段处于倪厂沟过堵塞大的渗漏通道，减小地下水渗出量，降低水压沟位置，位于毛坪背斜核部。隧洞围岩岩性为条纹力，缩小地下水渗漏范同。通过表面嵌缝，可实现对云母石英岩夹石英片岩。岩体中裂隙发育，连通性出露地下水的进一步集中。好。隧洞和倪厂沟裂隙贯通，开挖期间，大量水流经结合灌浆的目的，裂隙发育程度，地下水出露情底板、边顶拱裂隙进入洞内，出水点随机分布，点多况，灌浆只采用了水灰比为O．5：1的一个比级的水泥面广。有的呈“股状”涌出，状如泉眼；有的呈“面状”浆液。在纯水泥浆灌注l5～30min后，开始灌注水流m该洞段地下水出露总的特点是流量大，压力泥一水玻璃混合浆液。因灌浆段长仅为4m，一次灌较高。丰水期流量可达2000m3／h，枯水期流量可达注完毕。灌浆材料选用普通硅酸盐水泥：P．0．42．5，外l700m3／h大量出露的地下水，导致该段混凝土无加ZS一2止水添加剂，且根据类似工程经验，堵水灌-56· 第10期王立海，等：大发水电站地下渗水对引水隧洞施工的影响及处理措施第5O卷浆的水玻璃掺人量控制在l5％～40％之间，ZS一2止水添加剂掺量按水泥重量的1．5％～3．O％。在拌制水泥浆时液时加入。灌浆过程中压力按0．5～1．0MPa控制。灌浆压力由低至高逐步升压至预定压力，避免升压过快造成围岩破坏。采用此压力既能保证围岩不被破坏，又能保证浆液达到一定的扩散范围。最后。灌注量小于3L／min持续5min．或灌注中发现边墙、底板、其余灌浆孔大量漏浆，无法达到结束标准和压力标准，立即调节水玻璃用量．待漏浆处不再漏浆，灌注量小于3L／min。5min即可结束灌浆。灌浆大致分两序。见图2．其中：I序孑L按2x2m布，m置，Ⅱ序孑L根据出水量、出水面积大小、裂隙发育情图32+160—2+280段边顶拱渗水处理措施图况适当增补。4,mmlTl钢筋头。在洞室横断面方向紧贴岩壁安装造孑L卜-_—l安装专用封闭器卜．_—灌浆卜-_—闭浆封孑L4,6．5mm钢筋，钢筋顺洞轴线方向间距1．5m。软式排水管利用紧贴岩壁安装4,6．5mm钢筋挂在洞壁图2灌浆工序图上，二者之间用绑丝捆扎。4．3．2边顶拱地下水处理复合土工膜敷设：复合土工膜敷设分两步，先借(1)方案设计助射钉枪安装拱部复合土工膜，然后再安装边墙部对于衬砌阶段的边顶拱渗水．一般的处理方法位复合土工膜，最后形成一个完整的隔水层，射钉布是在渗水部位镶白铁皮将水集中，然后用管路将其置间排距为15cmxl5cm。拱部复合土工膜顺洞轴引出仓外。(引)2+160一(引)2+280m边顶拱渗水面线方向分段安装，段长约10T13。拱部复合土工膜分积大，渗水量大．采用镶白铁皮的措施已无法达到处段处搭接长度lm。复合土工膜的拼接采用复合土理要求。原因是白铁皮面积较小，大面积施工时接工膜焊接机。拼接宽度不小于10cm。拱部复合土工头量大，接头处无法保证不漏水。鉴于此。该段采用膜敷设利用钢筋台车进行，先人工将复合土工膜撑复合土工膜配合软式透水管处理边顶拱渗水。复合住紧贴于洞壁后，再用射钉枪射钉固定。土工膜抗老化性能好，耐水压，耐腐蚀，强度高，耐低5结语温，无毒性，平面排水功能好，防渗作用优良。软式地下水对水工地下洞室结构安全及工程施工质透水管规格4,30mm，安设在复合土工膜与岩面之量都有较大影响，在设计、施工过程中均应引起高度间。软式透水管以防锈弹簧支撑管体，形成高抗压重视。施工过程中对地下水应以引排为主，对地下软式结构；以非织造布内衬过滤，管体不於堵，透水、水进行疏导．对渗水面较大部位可结合堵水措施进过滤、排水性能优异；施工可靠方便，配套各种接头。行集中引排。结合工程实践表明，采取一定工程措边顶拱水处理措施见图3。施和对施工顺序的合理调整可有效减小地下水对工(2)施工设计程的不利影响。施工内容主要包括：岩面处理+软式排水管安参考文献：装+复合土工膜敷设等三部分。[1]吴晓容．隧道渗水原因分析及处理方法[J]_城市道桥与岩面处理：为保证50cm设计衬砌厚度、复合土防洪，2004，21(5)：58—59．工膜、软式排水管的顺利进行，对边顶拱局部隆起的[2]王义山．水电站有压引水隧道渗漏特性及治理方法研究[J]．水电与新能源，2013，112(增刊)：101—103．’岩包，采取非电雷管起爆的方式将其爆破。具体方[3]陈甲树．山岭公路隧道渗水原因分析及处治措施探讨案为在岩包处打眼，眼深l0—20em，眼距0．2～O．4m，[J]．黑龙江交通科技，2013，227(1)：80—82．单孑L装药O．05～0．10kg，非电雷管起爆。[4]漆继红，侯昭路，贾疏源，等．金鸡关隧道渗水变形特征研软式排水管安装：软式透水管顺洞轴线方向安究及其治理[JJ．防灾减灾工程学报，2005，25(2)：222—装，顶拱部位间距0．4m．边墙部位间距0．3m。用手226．电钻在边顶拱按1．0mx1．5m间排距钻眼．眼深20[5]陆文钰．高速公路隧道渗水原因及处理技术[J]．中国高cm。钻眼完成后，在眼中打入4,1omm钢筋头。利用新技术企业，2014，21(24)：101—102．·57·'