引黄总干线水工隧洞工程检测和缺陷处理

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1、引黄总干线水工隧洞工程检测和缺陷处理摘要：本文介绍了万家寨引黄工程总干线水工隧洞应用面波法、探地雷达等先进技术对钢筋混凝土衬砌的内部缺陷、密实性、裂缝性状、混凝土强度、抗渗性能等检测的主要成果，并对缺陷处理方案提出了建议。　　关键词：水工隧洞；工程检测；缺陷处理　　1、工程概况　　山西省万家寨引黄入晋工程是一项大型跨流域调水工程，位于山西省的西北部，由总干线、南干线、北干线组成，全线长453km，引水流量48m3/s，年引水总量12亿m3，沿线设5个泵站分级提水，总扬程达636m.　　3条干线中的输水建筑物以

2、隧洞为主，总长约170km，工程分两期实施。一期工程总干线长44.35km，其中隧洞11条，长42.20km.隧洞沿线经过地层岩性主要为寒武系灰岩、下奥陶系白云岩、中奥陶系灰岩、N2红黏土和Q2、Q3黄土等。Q2、Q3黄土隧洞分布在穿越沟谷的地段，黄土结构松散，具有中强湿陷性，在局部洞段的N2红黏土中，节理裂隙十分发育，围岩稳定性差，地质条件十分复杂。　　总干线9#隧洞为无压输水隧洞，隧洞全长217m，全部穿越第四系Q2、Q3湿陷性黄土地层。原设计断面为内径5.36m×5.36m的标准马蹄形钢筋混凝土衬砌断面

3、，纵坡1/1500，施工采用人工开挖，一次支护采用模注混凝土，厚约30cm，二次支护采用钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度为50cm.　　6#、7#、8#隧洞总长为21.17km，均为无压隧洞，围岩主要为灰岩和白云岩，并多次穿越Q2、Q3黄土和N2红黏土层，由意大利CMC-SELI公司承包进行施工图设计和施工。隧洞开挖采用全断面隧洞掘进机（TBM），钢筋混凝土预制管片衬砌，圆形断面内径5.46m，衬砌由4片管片组成，衬砌厚0.25m，管片为长六边形的弧形片，每片宽度1.60m，隧洞每延米洞长有14.33m的接缝。隧洞的

4、防渗设计除用豆砾石回填灌浆外，岩洞段采用SIKA材料勾缝，土洞段采用两道止水，暗止水采用BHz、900MHz、1500MHz的测量天线，其探测控制深度及分辨率分别为3.0m、15cm；0.9m、5cm；0.4m、1cm.此外，在应用表面波法检测混凝土强度的同时，利用表面波经过混凝土内部孔洞部位时引起的波形畸变、幅度衰减和波速降低等异常现象，对混凝土内部可能存在的缺陷及其位置进行了判断，并钻取少量芯样予以验证。　　2.3　混凝土裂缝性状的检测　　主要调查裂缝的形式、宽度、长度、深度及裂缝发生的部位和分布情况，并

5、对裂缝成因和危害性进行分析。　　采用读数显微镜对裂缝宽度进行检测，测量精度为0.01mm.采用CTS-45型非金属超声波检测分析仪，按照《水工混凝土试验规程》“超声波检测混凝土裂缝深度方法（平测法）”检测混凝土的裂缝深度。　　2.4　混凝土抗渗性能的检测　为了对各检测工程目前混凝土渗漏的情况有一个宏观的了解，对各隧洞渗漏的形式、发生的部位、渗漏程度进行全面调查。结合渗漏普查与探地雷达检测结果，钻取有代表性的混凝土芯样，按照《水工混凝土试验规程》进行混凝土室内抗渗试验，检测各工程混凝土施工质量是否达到原混凝土设

6、计抗渗性能。　　2.5　混凝土的压浆（水）检测　本项目检测的主要目的是检查隧洞一、二次支护新老混凝土结合层的粘结情况，并根据压浆（水）试验结果判别是否需要进行接缝灌浆及预估可能的灌浆量。　　2.6　混凝土的碳化检测　主要检测混凝土的碳化状况，并按GBJ-82-85《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法》的有关规定进行。　　2.7　混凝土衬砌厚度和钢筋保护层的检测　衬砌厚度和钢筋保护层厚度主要应用探地雷达和表面波法的频散特性进行检测，并钻取少量芯样予以校核。　　3、隧洞检测主要成果　　3.1　总干线9#隧洞　　中

7、国水利水电科学研究院在1997年9月和1999年4月两次对9#隧洞进行较全面的检测，发现该洞存在的主要质量缺陷如下：　　（1）全洞32个浇筑段中有19段在拱顶出现纵向裂缝，共22条，总长86.9m，最大缝宽0.5mm，最大缝深278mm，大多数裂缝发生在隧洞进、出口段和塌方处理段。　　（2）约有三分之一的环向伸缩缝，因止水带安装错位，混凝土浇筑不密实发生渗漏，不能满足止水设计要求。　　（3）底拱混凝土约有50％的芯样强度低于设计标号。　　（4）压水检查发现，一、二次支护新老混凝土结合层质量大多不良，约有60

8、%的检查孔的混凝土单位吸水率达不到设计要求。共发现混凝土衬砌渗水点54处。　　（5）混凝土碳化严重，平均碳化深度为14.2～17.0mm，实测最大碳化深度达42.4mm，已接近钢筋保护层厚度。　　（6）底拱表层钢筋实测位置大多位于距底拱表面150～200mm处，对底拱衬砌的受力状态不利。　　（7）在6个浇筑段中存在局部混凝土内部缺陷（孔洞、蜂窝等），严重影响底拱混凝土的总体强度和抗渗能力。　　3.2