隧洞滲漏綜合分析

1、隧洞滲漏綜合分析1工程概況xxx水庫位于壩址以上河道長90.4km，控制流域面積1876km2,水庫總庫容1.13億m3,興 利庫容0.71億m3,死庫容0.23億m3，是一座以防洪為主，結(jié)合灌溉、發(fā)電等綜合利用的 大（2）型年調(diào)節(jié)水庫。水庫大壩原設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪水設(shè)計，1000年一遇洪水 校核，正常蓄水位836.6m，設(shè)計洪水位837.5m，校核洪水位840.3m。xxx水庫樞紐工程由 大壩、溢洪道、泄洪供水發(fā)電隧洞及水電站等建筑物組成。泄洪供水發(fā)電隧洞位于水庫右岸，內(nèi)徑5m，洞長550m，進(jìn)口底高程803.77m，出口底高程 798.25m，設(shè)計泄量278m3/s，校核泄量29

2、3m3/s。隧洞洞身從砂頁巖組成的單斜巖層中穿過， 巖層走向NE65，傾向SE，傾角1617，巖層傾向與隧洞軸線方向夾角23，有三 組高傾角張開節(jié)理，有6條正斷層橫切洞身，斷層斷距0.5m1m。隧洞上覆巖體厚度大部 分在30m左右，在0+440以后巖體覆蓋層厚度減薄，最薄處僅10m左右。2隧洞存在的問題洞身原設(shè)計170#鋼筋砼襯砌，厚50cm。砼澆筑采用6cm預(yù)制砼板作模板，邊、底拱為砼澆 筑，部分砼采用人工震搗，頂拱為預(yù)埋骨料壓力灌漿。從隧洞多年來的運(yùn)行情況看，漏水非 常嚴(yán)重，雖經(jīng)多次灌漿處理，但效果不佳。1979年12月關(guān)閘停水期間進(jìn)洞檢查發(fā)現(xiàn)有20 處漏水，1984年6月進(jìn)洞檢查發(fā)現(xiàn)裂縫

3、24條，流水孔26個，木樁腐爛孔8個，全段均有 漏水現(xiàn)象。另據(jù)水總“xxx水庫輸水隧洞施工總結(jié)” （1970年）中記載，對澆筑的砼28 天齡期強(qiáng)度測定分析后，實際上砼標(biāo)號只達(dá)到100#，又1965年對洞身0+4800+530段加 鋼筋噴砂漿加固時，在鑿除預(yù)制砼模板后發(fā)現(xiàn)邊拱砼不密實，有蜂窩麻面現(xiàn)象，其面積占這 段邊拱總面積的14.5%，可見洞身襯砌質(zhì)量之低。3隧洞滲漏分析建庫以來，分別在不同時期，在水庫大壩右岸共埋設(shè)了49個滲流測壓管，到目前為止有30 個測壓管正常觀測，其余報廢。對隧洞附近的右岸測壓管多年觀測資料進(jìn)行整理分析，得出部分測壓管水位過程曲線、庫水 位管水位相關(guān)曲線及管水位等水位圖

4、。1）管水位過程分析考慮到1995年的庫水位相對較高，觀測資料也較全，故采用1995年的資料系列，對完好的 觀測管繪制水位過程線，從測壓管水位過程線可以看出，除個別點靈敏度較差外，其余的管 水位過程線都不同程度地反映了與庫水位的相關(guān)性，滯后時間較短，幾乎與庫水位同步升降。 考慮測壓管位置、埋設(shè)高程不同而滲徑不同，從而滲水壓力不同的因素后，管水位過程線說 明了隧洞有滲漏現(xiàn)象存在。2）回歸分析測壓管水頭的大小與庫水位、滲徑長度、材料的滲透性等因素有關(guān)。本次回歸分析，不考慮 時效、溫度等，對部分測壓管作管水位與庫水位的線性相關(guān)關(guān)系，即點繪hH相關(guān)圖，按 相關(guān)方程h=bXH+a作直線相關(guān)，從中可以看出

5、，除個別測管（右6、右補(bǔ)9、右21）外， 相關(guān)性都較好。管水位與庫水位相關(guān)關(guān)系成果表表1觀測管相關(guān)方程相關(guān)系數(shù)R右 2 y=0.5973x+300.19 0.802右 3 y=0.3113x+535.24 0.834右 6 y=1.1455x-162.81 0.426右補(bǔ) 9 y=1.8744x-749.97 0.598右 16 y=1.9482x-809.64 0.829右 17 y=1.5898x-518.33 0.962右 18 y=0.6945x+240.90 0.922右 20 y=0.2991x+554.29 0.802右 23 y=0.9678x+2.15 0.861右 25 y

6、=1.0071x-34.14 0.939由相關(guān)關(guān)系可得出水庫在正常高水位（836.6m）時，管水位預(yù)報值如表2。正常高水位時的管水位表表2觀測管右2右3右16右17右18右20右23右25管水位（m） 799.89 795.67 820.22 811.70 821.92 804.52 811.81 808.40正常高水位時的管水位表明，除右2、右3兩個觀測管外（此兩點在壩體范圍，距滑坡體較 遠(yuǎn)），其余管水位接近滑坡體滑動底面高程范圍，對滑坡體穩(wěn)定不利。3）測壓管等水位線分析對1993年（最高庫水位835.93m）和1995年（最高庫水位836.55m）兩年分別作了最高管 水位等水位線圖。兩年的

7、等水位線圖總趨勢是一致的，靠近洞身一側(cè)為高水位線，靠近壩體 下游一側(cè)為低水位線，說明滲水有由洞身流向壩體下游右側(cè)的趨勢，且在等水位線中部有兩 個明顯的凹溝，這一點更證實了洞身存在明顯的滲漏點。4隧洞襯砌結(jié)構(gòu)復(fù)核計算隧洞洞身為0+0370+530m段，長493m，內(nèi)徑5m，襯砌厚度0.5m，隧洞底坡，0+037 0+440m 段為 1/110，0+0370+440m 段為 1/45。1）原隧洞襯砌設(shè)計原隧洞洞身鋼筋砼襯砌按允許砼裂縫計算強(qiáng)度，再按不允許砼裂縫計算應(yīng)力校核砼抗裂性， 并要求抗裂安全系數(shù)大于1。隧洞內(nèi)徑5m，襯砌厚度0.5m，鋼筋砼標(biāo)號170#，巖石堅固系 數(shù)f=3.5,彈性抗力系數(shù)

8、K=6Mpa，洞身設(shè)計以主支洞交叉的0+411.1m處斷面作為計算標(biāo)準(zhǔn) 斷面，按考慮彈性抗力和不考慮彈性抗力兩種情況計算，計算中，均勻內(nèi)水壓力38.2m，溫 度應(yīng)力取相當(dāng)于4.0m水頭的內(nèi)水壓力，電站水錘壓力4.6m，回填灌漿壓力0.2Mpa。計算 結(jié)果，配筋率均小于最小配筋率0.25%，砼最大拉應(yīng)力為1.67Mpa，最小抗裂安全系數(shù)為 1.012。2）隧洞襯砌復(fù)核計算依據(jù)現(xiàn)行水工隧洞設(shè)計規(guī)范（SD134-84）試行，結(jié)合本工程情況，隧洞襯砌可按限裂設(shè) 計進(jìn)行復(fù)核計算。仍采用主支洞交叉的0+411.1m處斷面為標(biāo)準(zhǔn)斷面，計算荷載有：內(nèi)水 壓力：正常蓄水位836.6m；外水壓力：采用地下水位線以

9、下的水柱高乘以相應(yīng)的折減系 數(shù)的方法，估算作用在襯砌外緣的地下水壓力，折減系數(shù)8取00.4,在與內(nèi)水荷載組合時 P取0，根據(jù)埋設(shè)的孔壓管觀測資料繪制的地下等水位線，在0+411.1m處地下水位為815m； 襯砌自重；山巖壓力，圍巖力學(xué)指標(biāo)同前；灌漿壓力按0.2Mpa計；電站水擊壓力， 依據(jù)我院1986年1月編制的xxx水庫加固改造工程初步設(shè)計報告，取為8.92m。由于砼澆筑質(zhì)量差，本次復(fù)核計算中，砼標(biāo)號按100#考慮，并計算考慮圍巖彈性抗力和不 考慮圍巖彈性抗力兩種情況。經(jīng)復(fù)核計算，原襯砌內(nèi)、外層配置5? 1622的鋼筋滿足要求，其砼應(yīng)力和裂縫寬度見表3。隧洞襯砌砼應(yīng)力及裂縫計算成果表表3截面

10、考慮圍巖彈性抗力不考慮圍巖彈性抗力砼未開裂砼開裂O i（Mpa） O o （Mpa） fmax（mm） fmax（mm）? =0 1.486 0.879 0.099 0.237? =n /4 1.211 1.040 0.088 0.225? =n /2 1.069 0.915 0.074 0.206? =3n /4 1.064 0.919 0.065 0.201q =n 1.329 0.639 0.063 0.199注：表中為O i砼內(nèi)緣應(yīng)力，O o為砼外緣應(yīng)力，fmax為砼裂縫寬度。根據(jù)規(guī)范要求，100#砼允許拉應(yīng)力為0.83Mpa，限裂設(shè)計時，最大計算裂縫寬度不應(yīng)超過 0.20.3mm，按

11、隧洞所處的工作條件，上部山體有滑坡體，最大裂縫寬度的允許值可采用 0.2mm。復(fù)核計算表明，砼不滿足抗裂要求，在考慮了圍巖彈性抗力情況下，最大裂縫寬度 不超過0.2mm，但在不考慮圍巖彈性抗力情況下，最大裂縫寬度基本都超過0.2mm，考慮 在樁號0+440.0m以后，上覆巖體厚度只有10m左右，且整個隧洞在砼澆筑時頂拱為預(yù)埋骨 料，砼澆筑質(zhì)量差，存在薄弱部位，故以不考慮圍巖彈性抗力情況為宜。因此原鋼筋砼襯砌 不滿足裂縫開展寬度的要求。1）從觀測資料分析中，證實洞身存在滲漏問題。由于洞身滲漏問題的存在，將影響到隧洞 頂部的滑坡體穩(wěn)定性，從而影響到隧洞本身的安全。2）洞身襯砌強(qiáng)度經(jīng)復(fù)核計算不滿足裂縫開展寬度的要求，且襯砌砼頂拱預(yù)埋骨料壓力