察爾森泄洪發(fā)電洞漏水分析及加固措施

徐少國，宋玉波，徐庭馨

（1.松遼委察爾森水庫管理局，內(nèi)蒙古烏蘭浩特137400；2.浙江省水利水電勘測設(shè)計(jì)院，浙江杭州 310000）

察爾森泄洪發(fā)電洞漏水分析及加固措施

徐少國1，宋玉波1，徐庭馨2

（1.松遼委察爾森水庫管理局，內(nèi)蒙古烏蘭浩特137400；2.浙江省水利水電勘測設(shè)計(jì)院，浙江杭州 310000）

察爾森水庫泄洪洞是泄洪與發(fā)電兩洞合一的隧道，經(jīng)歷年的洞身檢查發(fā)現(xiàn)有多處漏水，這種透水現(xiàn)象對于隧洞的運(yùn)行安全極其不利，需要進(jìn)行加固。加固方法是采用拆除噴錨加固段及其鋼筋混凝土底拱，全部進(jìn)行鋼筋混凝土襯砌加固，對圍巖進(jìn)行固結(jié)灌漿，使圍巖的透水通道得以封閉，確保泄洪洞安全運(yùn)行，保證水庫工程綜合能力的發(fā)揮不受影響。

漏水分析；加固設(shè)計(jì)；察爾森水庫泄洪洞

1　概況

察爾森水庫泄洪洞采用二洞合一的隧洞，主洞的作用是灌溉輸水，輔助泄洪、放空水庫和施工導(dǎo)流；支洞的作用是發(fā)電輸水。

進(jìn)水口由引渠、洞臉、喇叭口、閘前方洞段、豎井、檢修平臺(tái)和啟閉平臺(tái)組成，進(jìn)水口引渠軸線距壩上游坡腳約65m，洞身的起止樁號(hào)為0+ 038.00～0+430.0m。

主洞洞長430m，采用兩種襯砌型式：混凝土襯砌段直徑6m，襯砌厚度55cm；噴錨段直徑6.7 m，噴混凝土厚15cm。洞進(jìn)口設(shè)豎井式閘門井，底部高程336.0m，井內(nèi)設(shè)平板事故門一道。出口閘室底部高程335.0m，內(nèi)設(shè)弧形工作門一道，閘下游用挑流消能，最大泄流量為326m3/s。泄洪隧洞樁號(hào)0+268.11m處為發(fā)電引水支洞起點(diǎn)，該點(diǎn)支洞中心高程338.394m，支洞長51.5m，圓形斷面，直徑5m，洞身為鋼筋混凝土襯砌。

泄洪洞出口段的起止樁號(hào)為0+430.00～0+ 464.50m，其中，樁號(hào)0+430.00～0+446.00m為出口高壓閘室，孔口為5m×4m，設(shè)弧形鋼閘門一道，閘室底高程335.0m，上設(shè)啟閉機(jī)室。泄洪洞出口采用挑流消能，0+446.00～0+464.50m為擴(kuò)散挑流段，U型槽結(jié)構(gòu)，底寬由5m漸變到9m，0+446.0～0+ 452.417m段底坡為1∶7.95，挑坎頂高程為335.60m，反弧半徑為24m，反弧中心角為28°08′，挑射角為21°。樁號(hào)0+464.50m以后為預(yù)挖沖刷坑，與尾水渠相連。泄洪洞洞身的襯砌形式見表1。

表1　泄洪洞洞身的襯砌形式

泄洪洞布置在右岸山坡上，右岸山頂高程為500m，泄洪洞所經(jīng)巖層主要有碎屑凝灰?guī)r、凝灰集塊巖及凝灰?guī)r。巖石全風(fēng)化厚度2～3.5m，局部地段半風(fēng)化厚度2.5～6m，最厚為9.6m，有四條與洞線斜交的破碎帶，由斷層泥及角礫巖塊組成，寬度0.2～1.5m，影響帶寬度一般1～4m，最寬為6～8m。節(jié)理由泥和巖屑充填。

2　洞身存在的問題

根據(jù)察爾森水庫管理局對洞身歷次檢查情況，泄洪洞存在如下問題：鋼筋混凝土襯砌段存在內(nèi)壁混凝土老化、碳化、剝蝕、露筋，并存在嚴(yán)重的漏水現(xiàn)象，漏水部位主要有4處，均為鋼筋混凝土襯砌與噴錨襯砌段結(jié)合處。

洞身原噴混凝土段多處存在剝落、破損現(xiàn)象，鋼筋混凝土襯砌段破損現(xiàn)象較噴混凝土段少，說明采用噴混凝土襯砌的結(jié)構(gòu)耐久性不如鋼筋混凝土襯砌。另外泄洪洞為1級(jí)建筑物，洞內(nèi)過水流速又較大，設(shè)計(jì)工況泄洪洞泄流量為318.8m3/s，校核工況泄洪洞泄量為325.6m3/s。相應(yīng)設(shè)計(jì)工況泄洪洞過水流速為9.05m/s，校核工況泄洪洞過水流速為9.24m/s，根據(jù)《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》，噴混凝土支護(hù)隧洞的過水流速不宜大于8m/s，因此，現(xiàn)狀泄洪洞洞身襯砌不滿足規(guī)范要求。為了使泄洪洞具有很好的耐久性和抗沖刷能力，保證汛期泄洪安全和灌溉供水，需對水庫泄洪洞洞身進(jìn)行加固處理。

3　洞身漏水情況分析

在歷次泄洪洞檢查時(shí)均發(fā)現(xiàn)，在樁號(hào)0+226 m，0+278m，0+326m，和發(fā)電支洞0+030m處，存在嚴(yán)重的漏水現(xiàn)象，漏水量隨著上游檢修門關(guān)閉持續(xù)的時(shí)間而減少，一般在檢修門關(guān)閉的當(dāng)天漏水量可達(dá)0.2m3/s左右，10d后漏水量逐漸下降，但并沒有停止。根據(jù)洞身的漏水情況，說明洞與圍巖有透水通道，在洞內(nèi)充滿壓力水的情況下，受上游庫水位的作用，洞水沿透水通道充滿巖石裂隙，待上游檢修門關(guān)閉時(shí)，裂隙中的水在重力作用又由透水通道回流到洞里來，因此洞室工程安全存在嚴(yán)重的隱患。由于圍巖與洞室有4條斜交的破碎帶，如果填充物被滲透壓力擊穿，就要形成對外的透水通道，目前還不能判斷與外界是否連通，如果與外界存在透水通道，就不僅僅是對泄洪洞的破壞問題，還存在漏水損失問題，對水庫的經(jīng)濟(jì)效益造成影響。

4　泄洪洞的加固措施

根據(jù)目前察爾森水庫泄洪洞破壞情況，泄洪洞過水流速不滿足規(guī)范要求，泄洪洞洞身需要進(jìn)行加固處理。

現(xiàn)狀泄洪洞噴混凝土襯砌段樁號(hào)：0+064.59～0+226m，0+278～0+326m，0+340～0+384m，共253.41m長。噴錨襯砌斷面為圓形，噴錨襯砌厚度為15cm，噴錨襯砌后的內(nèi)徑為6.7m，底拱采用澆筑混凝土，曲率半徑為6.5m，水庫洞身出現(xiàn)多次變徑，噴錨襯砌和鋼筋混凝土襯砌交替出現(xiàn)，對泄洪洞的整體性受到影響。因此對泄洪洞的加固設(shè)計(jì)是：挖除原噴混凝土襯砌段剝蝕破壞部位及底拱澆筑混凝土，新建鋼筋混凝土襯砌，斷面型式為圓形，底拱局部最小襯砌厚度為30cm，最大局部襯砌厚度為50cm，襯砌后內(nèi)徑為6.0m，保持內(nèi)徑與原鋼筋混凝土襯砌一致，平順連接。混凝土襯砌段頂拱135°范圍內(nèi)進(jìn)行回填灌漿，對漏水洞段應(yīng)進(jìn)行圍巖的固結(jié)灌漿，對非漏水洞段的圍巖進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓探Y(jié)灌漿。

根據(jù)察爾森水庫管理局泄洪洞巡視檢查報(bào)告，現(xiàn)狀鋼筋混凝土襯砌段存在剝蝕、碳化、局部鋼筋裸露等現(xiàn)象。加固設(shè)計(jì)對破損部位采取鑿除混凝土，噴涂混凝土粘結(jié)劑，然后回填混凝土的方式進(jìn)行處理，鑿除深度為30cm，問題比較嚴(yán)重部位集中在樁號(hào)0+225.00～0+250.00m段。

5　泄洪洞加固的施工方案

1）水流控制，由于洞身和檢修閘門嚴(yán)重漏水，因此水流控制是泄洪洞加固的首要工作，對于洞身漏水待其降至較小時(shí)進(jìn)行施工，對于進(jìn)口檢修閘門的漏水，采取集流引流的方式，將水流引至洞外。

2）進(jìn)洞道路，進(jìn)洞只能從出口弧形閘門作為施工通道，施工機(jī)械和設(shè)備由弧門處吊入，鋼筋混凝土襯砌所用建筑材料均由弧門口吊入。

3）混凝土的入倉方式，在泄洪洞出口上方建立。

6　施工方法

首先拆除噴錨段鋼筋混凝土底拱，底拱的拆除宜采用靜態(tài)破碎劑爆破，然后用風(fēng)鎬逐層逐段拆除。按設(shè)計(jì)分段進(jìn)行鋼筋和側(cè)向模板的安裝，同時(shí)在底拱架設(shè)臺(tái)車軌道螺栓，為保證底拱的曲率，沿圓弧方向每隔1m架設(shè)一道8cm高、1cm厚的鋼刮軌，刮軌的表面與混凝土設(shè)計(jì)表面一致，混凝土澆筑采用翻模技術(shù)，即采用整體底模。由于底拱是反弧，混凝土中的氣泡不容易排出，如采用壓模技術(shù)很難保證混凝土的外觀質(zhì)量，為確?；炷恋馁|(zhì)量，特別是外觀質(zhì)量，混凝土的澆筑采用翻模技術(shù)?；炷敛捎没炷帘盟腿雮}，人工振搗。當(dāng)混凝土振搗完后，混凝土初凝前，將模板拆掉，人工利用刮桿在刮軌上將混凝土反復(fù)刮平，混凝土刮平后拆除刮軌，再用鋼抹將混凝土搟平、搟光。

在原鋼筋混凝土襯砌段的底拱采用鉆孔灌漿方式埋設(shè)臺(tái)車螺栓，待新澆筑底拱的強(qiáng)度達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)鋪設(shè)臺(tái)車軌道。臺(tái)車軌道安裝完成后，安裝噴錨混凝土段拆除臺(tái)車，噴混凝土的拆除采用風(fēng)鎬進(jìn)行，拆除時(shí)應(yīng)注意施工安全，并防止因拆除振動(dòng)而誘發(fā)大面積掉塊冒頂現(xiàn)象，使拆除的混凝土落塊盡量落到臺(tái)車上，對新澆和原有的底拱起保護(hù)作用。待所有需要拆除的噴錨混凝土拆除完成后，分段進(jìn)行邊頂拱鋼筋安裝以及各種埋件安裝，預(yù)埋固結(jié)灌漿導(dǎo)向管，同時(shí)進(jìn)行鋼模臺(tái)車的安裝，待一段邊頂拱的鋼筋安裝完成后，進(jìn)行鋼模臺(tái)車的放樣支撐，安裝側(cè)模，分段進(jìn)行混凝土的澆筑。

待混凝土襯砌達(dá)到設(shè)計(jì)齡期后，沿固結(jié)灌漿導(dǎo)向管進(jìn)行鉆孔灌漿，灌漿結(jié)束后進(jìn)行壓水試驗(yàn)，以達(dá)到設(shè)計(jì)透水率指標(biāo)為準(zhǔn)。對于混凝土襯砌段頂拱135°范圍內(nèi)進(jìn)行回填灌漿。

7　結(jié)語

察爾森水庫泄洪洞的加固工程是即將實(shí)施的“察爾森水庫除險(xiǎn)加固工程”的一個(gè)部分，一定要加強(qiáng)施工管理，注重施工工藝與施工流程的合理性，確保泄洪洞加固取得實(shí)效，保證泄洪洞的安全，從而保證察爾森水庫工程安全，防洪安全，保證水庫綜合的效益的正常發(fā)揮。

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2015-06-01