万家寨引黄工程南干线7#隧洞存在的缺陷和处理措施

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1、万家寨引黄工程南干线7#隧洞存在的缺陷和处理措施　　山西省万家寨引黄工程南干线7#隧洞位于山西省神池县小狗儿涧和宁武县头马营之间，全长达，为我国目前建成最长的水工隧洞。该隧洞为无压输水洞，设计流量/s，圆形断面内径，纵坡1/1250，采用全断面、双护盾TBM掘进机施工。洞段为预制混凝土管片衬砌，管片为长六边形的弧形片，每环4片。衬砌厚度，每环宽。管片混凝土等级为C30。管片与围岩之间用豆砾石回填后进行水泥灌浆。　　如此之长的隧洞，在施工中不可避免遇到不良的地质条件，加之设计、施工中存在的不足，如TBM施工采用的是掘进与衬砌同时进行，快速成洞技术，只对洞周进行了回填灌浆，对断层、膨胀岩、高外水

2、等不良地质洞段则未进行处理，造成7#隧洞贯通后存在许多缺陷，现就其存在的主要缺陷进行说明：　　1）渗漏。渗漏做为水工隧洞常见的病害之一，在7#隧洞表现很为突出。隧洞施工桩号为60+269~101+249，从桩号约69km下游洞段全部处于地下水位以下，地下水活动相当活跃。其渗漏表现形式为：“挂冰”、线状流水、滴水、渗水、潮湿和局部涌水。以桩号71+463~73+966富水段为例，据施工前的统计数据：涌水点9处，洞段长；线状流水28处，洞段长944m；涌水量大于/s，共计有112处，最大涌水量达到/min。　　2）洞段沉陷、管片错台。7#隧洞在TBM施工中揭露了10个断层带，两个溶洞，Ⅴ类、Ⅵ类

3、围岩比较普遍，局部还有煤系地层和膨胀岩地层。地质条件很差以及隧洞掘进时控制不当造成隧洞存在多处沉陷，有的甚至影响到隧洞的过水，如其中最大沉陷段如洞南桩号97+~97+段，其坡比为1/，-1/，与设计坡比1/1250相差过大。再者是管片错台情况比较普遍。如摩天岭断层带有长的管片明显凸起，此洞段洞径最小为，错台高度达到10cm左右。　　3）管片片体、接缝破损。在施工中发现不少接缝勾缝砂浆破损，多处甚至没有勾缝砂浆。主要是隧洞的变形错台所致，另外与接缝止水失效也不无关系。　　另外管片原有的机械安装孔在豆砾石层回填灌浆后，不少孔封堵不严，也是造成渗漏的原因之一。　　基于上述缺陷所带来的影响，为确保工

4、程稳定安全运行，对存在缺陷的洞段进行针对性的处理是非常必要的。XX年山西省万家寨引黄工程总公司公开对7#洞缺陷处理工程进行了招标，由水利电力部天津勘测设计研究院进行设计，山西水工局、水电七局、水电十一局等多家承包商进行施工。　　7#隧洞缺陷处理主要是通过灌浆处理和锚杆安装加固等措施，提高洞周围岩弹模、增强围岩抗力和自稳性能，并形成一定厚度的帷幕圈，达到防渗止漏、洞室稳定的目的。　　对存在渗漏、破损的接缝采用砂浆进行修补或重新勾缝，砂浆标号不低于管片混凝土标号，然后进行钻孔灌浆修补砂浆。施工工艺为：　　a.钻孔：在纵缝与环缝接头处用小口径钻具钻设两孔，一个安装进浆咀，一个安装出浆咀。孔深为15

5、-16cm，孔径φ8~18mm。　　b.洗缝：将水管接到灌浆孔上，冲洗到回清水为止。　　c.灌浆：灌浆水泥采用525#微膨胀水泥，浆液水灰比：1，灌浆压力~。达到设计压力不吃浆继续灌注5min后即可结束。　　d.封孔：灌浆结束后，用浓浆待凝封孔，使用修补砂浆抹平孔口。　　e.质量检查：灌浆结束7d后，采用钻孔取芯检查，每100m缝取10孔，浆液结石在缝内充填饱满即为合格。　　这次本次缺陷处理施工中最主要的处理措施。对存在渗漏和不良地质段，利用管片原灌浆过程全部使用灌浆自动记录仪监测和记录，以保证灌浆]质量和效果。灌浆后的封孔应采用机械封孔与人工封孔相结合的办法，封堵密实。　　　　对于不良地质

6、洞段，安装锚杆进行加固，以增加洞室结构的稳定。锚杆安装采用砂浆固定或锚固剂锚固。待砂浆或锚固剂达到一定强度后，安装钢垫片和螺帽。锚杆外露部分及垫片、螺帽的总高度不大于3cm。使用修补砂浆将其外露部分包裹进行保护，砂浆与管片平顺连接形成蘑菇头形状，并涂刷柔性防水层，涂刷厚度≥，范围：以锚杆孔为中心，φ24cm的圆形。　　　　对高外水洞段，采取钻设排水孔、安装排水管的方法引排涌水，降低外水压力。　　对于严重影响过水的纵坡超差段，则拆除原管片，改为现浇C30混凝土衬砌。　　除上述措施外，还有钢板衬砌、涂刷防渗涂层等。　　以上列举了本次缺陷处理工程中主要采用的措施，在实际的施工中，针对不同的地质条件

7、、缺陷特征，必须采取综合采取上述措施，才能达到良好的处理效果。以下介绍2处具有代表性的洞段的缺陷处理方案。　　富水段和高外水段的处理　　富水段和高外水段围岩主要为砂页岩地层，节理裂隙比较发育，且处于区域地下水之下，地下水量非常充沛，在缺陷处理施工过程中，其局部涌水量能满足该段正常灌浆施工的需要。　　富水段和高外水段的处理遵循“上截下排，以堵为主，以排为辅”的原则，对Ⅴ类围岩洞段均做回填灌浆和固结灌浆处理，Ⅲ、