張 偉，趙前程，王 崢

（天津市引灤工程隧洞管理中心，河北 遷西 064300）

1 工程概況

引灤入津輸水隧洞位于河北省遷西縣和遵化市交界處、灤河大黑汀水庫與黎河接官廳村之間的分水嶺地帶，是引灤入津的關(guān)鍵控制性工程。主體工程為二等，主要建筑物2級，次要3級。工程包括進(jìn)口閘、引灤明渠、明挖隧洞、洞挖隧洞、出口防洪閘及消能設(shè)施等。工程全長12.395 km，其中明挖隧洞1.724 km、洞挖隧洞9.666 km。隧洞斷面形式有圓拱直墻型和箱型等5種，主斷面圓拱直墻型洞寬5.7 m、高6.25 m。隧洞無壓輸水，設(shè)計流量60 m3/s，校核流量75 m3/s。

工程于1983年9月建成通水，先后進(jìn)行過2期補強加固施工。2012年，又委托南京水利科學(xué)研究院對隧洞工程進(jìn)行了安全鑒定，發(fā)現(xiàn)隧洞襯砌混凝土有新裂縫及伸縮縫滲水、出口明渠擴(kuò)散段凍融剝蝕及骨料粉化、局部洞段漏水嚴(yán)重、襯砌混凝土離散型較大、存在大面積低強混凝土、頂拱及底板襯砌與圍巖脫空嚴(yán)重等病害，危及隧洞安全，亟待處理。針對上述病害，天津市引灤工程隧洞管理中心分別于2014、2016和2017年對隧洞2 280 m洞段進(jìn)行了治理，在分段治理過程中不斷摸索，總結(jié)出以下病害治理經(jīng)驗，供大家參考。

2 病害治理

2.1 伸縮縫治理

為解決伸縮縫內(nèi)常年滲水、降低周邊混凝土強度的問題，采用以下工藝流程進(jìn)行伸縮縫治理：①清理伸縮縫及周邊混凝土表面，對伸縮縫兩側(cè)各100 mm進(jìn)行打磨，增強涂料與混凝土的粘結(jié)。②剔除原縫內(nèi)填充物，埋設(shè)排水軟管，對滲水進(jìn)行引排（對滲水量大的伸縮縫同時進(jìn)行化學(xué)灌漿）。③對伸縮縫兩側(cè)混凝土剔槽，槽呈倒梯形，短邊30 mm，長邊40 mm，槽深50 mm。④使用快速堵漏劑封閉滲水。⑤縫內(nèi)填充遇水膨脹膠條。⑥在梯形槽內(nèi)表面涂刷防滲涂料，填充高彈性砂漿。⑦伸縮縫表面涂刷單組份聚脲，寬度200 mm。⑧兩側(cè)邊墻增打排水孔，孔徑50 mm、深3.5 m，每道伸縮縫布置8個。伸縮縫治理布置，如圖1所示。

圖1 伸縮縫治理布置（單位：mm）

2.2 裂縫治理

2.2.1 邊墻及底板裂縫

邊墻及底板縱向裂縫呈貫穿性，嚴(yán)重影響襯砌的整體性和鋼筋混凝土耐久性；橫向裂縫對結(jié)構(gòu)安全影響不大，但裂縫存在滲水和析出物，長期作用會降低周邊混凝土強度。本次對裂縫治理采用表面處理結(jié)合灌漿的方案，對邊墻及底板裂縫采取騎縫開U形槽深度100 mm，回填遇水膨脹膠條，表面涂丙乳界面劑，回填環(huán)氧砂漿，最后灌漿阻截滲水通道。

混凝土內(nèi)部松散形成的滲水通道是造成襯砌結(jié)構(gòu)表面潮濕、滲漏、溶蝕、鈣質(zhì)析出、裂縫產(chǎn)生的主要原因，因此隧洞治理過程中采用超細(xì)水泥灌漿和化學(xué)灌漿的方法阻截滲水通道。超細(xì)水泥是一種高性能超微粒水泥基灌漿材料，它具有與有機化學(xué)灌漿液相似的良好滲透性和可灌性，具有較高的強度和耐久性，且具有環(huán)保性，對水環(huán)境不會造成污染。化學(xué)灌漿采用聚氨酯漿液，聚氨脂與水結(jié)合后無毒，現(xiàn)已廣泛用于水利、地鐵、市政、工民建等諸多領(lǐng)域，遇水后立即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，放出CO2氣體，使?jié){液膨脹向四周擴(kuò)散，生成不溶于水的凝固體，具有較強的機械強度。凝固體中含有親水基團(tuán)，具有吸水后“二次膨脹”的特點，因而有較大滲透半徑和凝固體積比。通過多次試驗，對比治理效果，確定了裂縫處理先采用聚氨酯化學(xué)灌漿，對跑漿較嚴(yán)重的裂縫先采用超細(xì)水泥灌漿再進(jìn)行化學(xué)灌漿的方案。

化學(xué)灌漿采用純壓式灌漿方式，以灌漿壓力形成漿液一次滲透，遇水后產(chǎn)生二次滲透。在正式灌漿施工之前先進(jìn)行現(xiàn)場灌漿試驗，包括對漿材配置、施工組織、施工工藝和技術(shù)措施的檢驗。灌漿壓力應(yīng)通過灌漿試驗成果確定，并按現(xiàn)場試驗確定化學(xué)灌漿材料實際配合比。灌漿孔可布置在裂縫兩側(cè)，垂直間距300 mm，梅花形布置，斜向45°鉆孔，孔深由結(jié)構(gòu)尺寸決定，可深入底板或邊墻厚度的一半位置。鉆孔孔徑在滿足正常灌漿的前提下采用較小的灌漿孔徑。

2.2.2 頂拱裂縫

頂拱裂縫采用開槽填縫方案在施工上有一定難度，因此采用對頂拱裂縫表面打磨平整、批刮環(huán)氧膠泥封堵裂縫的治理方案。其操作方法為把配制好的環(huán)氧膠泥均勻涂布于處理過的混凝土基礎(chǔ)面上，厚度為2～4 mm。裂縫治理工藝流程如下：①對有滲水的裂縫，先沿裂縫兩側(cè)打排水孔，間距1 m，降低地下水壓力，使裂縫區(qū)域達(dá)到潮濕或少量滲水的工況。②騎縫開U形槽，深度100 mm。③回填遇水膨脹膠條。④涂丙乳界面劑。⑤回填環(huán)氧砂漿。⑥阻截滲水通道。

2.3 低強混凝土治理

為徹底解決低強混凝土問題，對不滿足混凝土設(shè)計強度75%的洞段采取局部鑿除、重新澆筑C25混凝土的方案，以完全恢復(fù)原設(shè)計強度值；對混凝土強度為設(shè)計強度75%～100%的洞段，采用化學(xué)灌漿治理，適當(dāng)提高混凝土強度，增強其耐久性?；瘜W(xué)灌漿漿液為環(huán)氧類漿液，灌漿采用純壓式灌漿方式，可最大限度提高混凝土強度。

灌漿過程應(yīng)對襯砌變形、漏漿等進(jìn)行監(jiān)測，如因灌漿導(dǎo)致襯砌出現(xiàn)新裂縫，則應(yīng)立即停止灌漿或減壓灌漿（設(shè)專人巡視現(xiàn)場）。灌漿完成后，對封堵的排水孔進(jìn)行開孔檢查，如發(fā)現(xiàn)因灌漿而封堵的排水孔，應(yīng)重新打通或疏通排水孔。灌漿完成后選擇典型點，取混凝土芯樣試驗，觀察增強效果。

低強混凝土治理工藝流程如下：①局部拆除重建：先對低強范圍內(nèi)混凝土鑿除，鑿除深度25 cm；對連續(xù)大面積低強混凝土鑿除應(yīng)分塊進(jìn)行，每塊原則上不得超過3 m，待重新澆筑、混凝土強度達(dá)到設(shè)計強度后，再進(jìn)行下一塊鑿除。襯砌重建后，參照原設(shè)計外水壓力分布情況，布設(shè)排水孔，入巖孔深3 m，孔徑50 mm，間距2 m。②低強混凝土灌漿：灌漿布孔間距300 mm×300 mm，矩形布置，斜向45°鉆孔，孔深由結(jié)構(gòu)尺寸決定，深入底板或邊墻厚度的一半位置。鉆孔孔徑在滿足正常灌漿的前提下采用較小灌漿孔徑，原則上不得截斷受力鋼筋。灌漿過程中發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿時，應(yīng)根據(jù)具體情況采用低壓、限流、濃漿、間歇等方法進(jìn)行處理。如效果不明顯，應(yīng)停止灌漿，待漿液凝固后重新掃孔復(fù)灌。灌漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷應(yīng)盡快恢復(fù)灌漿。否則應(yīng)進(jìn)行沖孔或掃孔，再恢復(fù)灌漿。當(dāng)灌漿段在最大設(shè)計壓力下，注入率不大于0.02 L/min后，繼續(xù)灌注30 min以上，可結(jié)束灌漿。

2.4 脫空洞段治理

對存在空洞的頂拱、邊墻及底板部位采取回填灌漿。灌漿材料采用C15水泥砂漿，并在砂漿與圍巖結(jié)合處灌注水泥漿，水泥采用普通硅酸鹽水泥，強度等級不低于42.5。先臨時封堵原有排水孔，再進(jìn)行回填水泥砂漿，邊墻及頂拱回填灌漿采用自下而上分段灌漿方式，開始時利用下部兩孔同時回填砂漿，待上側(cè)灌漿孔出現(xiàn)漏漿時，封堵下部灌漿孔，對上側(cè)孔繼續(xù)灌漿，直至完成頂部上孔灌漿。待完成回填砂漿后進(jìn)行水泥灌漿，以封堵砂漿與圍巖之間的縫隙，保證襯砌結(jié)構(gòu)與圍巖的緊密接觸，回填灌漿全部結(jié)束后疏通原有排水孔。

脫空洞段治理工藝流程如下：①先臨時封堵原有排水孔，再進(jìn)行回填灌漿。采用泵送砂漿，邊墻回填灌漿孔布置3排，間距1 m；底板回填灌漿孔布置4排，間距1.5 m；頂拱回填孔布置5排，布置示意如圖2所示。②空洞回填砂漿后再進(jìn)行水泥灌漿，回填灌漿壓力0.25 MPa，灌漿水灰比0.5∶1～0.6∶1，對空隙較大的部位可灌注水泥砂漿，其摻砂量不大于水泥重量的200%。當(dāng)注入率不大于0.4 L/min時，繼續(xù)灌注30 min，可結(jié)束灌漿。③回填灌漿結(jié)束后，對原有排水孔進(jìn)行疏通。

圖2 回填孔布置示意（單位：mm）

2.5 底板沖坑麻面治理

對沖坑麻面深度大于50 mm的部位采取襯砌混凝土局部鑿除鑿毛，清理基面后涂丙乳界面劑，回填C25混凝土，表面進(jìn)行環(huán)氧砂漿涂層措施。對深度小于50 mm的部位采取表面混凝土鑿毛，環(huán)氧砂漿抹面的修復(fù)措施；對起鼓部位采取表面混凝土鑿毛找平，環(huán)氧砂漿抹面的修復(fù)措施。底板沖坑麻面治理，如圖3所示。

圖3 底板沖坑麻面治理示意（單位：mm）

2.6 襯砌表面治理

隧洞各洞段均存在混凝土碳化及鋼筋銹蝕問題，為防止襯砌混凝土碳化深度進(jìn)一步增加，保護(hù)鋼筋不被進(jìn)一步銹蝕并提高隧洞襯砌整體防滲效果，對隧洞邊墻襯砌表面進(jìn)行防碳化涂層處理，以達(dá)到混凝土碳化治理、表面修補、防滲和提高外觀效果的作用，延長襯砌混凝土使用壽命。

襯砌表面治理工藝流程如下：①基層清理：基層必須平整牢固，不得含有浮塵、油污和疏松物等妨礙粘接的物質(zhì)，無起砂、剝落和凹凸不平現(xiàn)象，表面殘留的灰硬塊或突出物應(yīng)鏟平、沖洗干凈，并做好墻面滲水的排水。②配料：防碳化涂料應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)廠家提供的配合比進(jìn)行配制，材料粘結(jié)強度應(yīng)大于1.5 MPa，抗?jié)B壓力大于1.0 MPa。每次配制量應(yīng)隨配隨用，控制在3 h內(nèi)用完為宜，以免硬結(jié)。③根據(jù)工程特點和部位，采用抹批施工方式，底涂批刮至少3遍，達(dá)到襯砌表面修補的目的；面涂涂刷2遍，每道工序間隔時間不低于2 h。最終涂層厚度不小于2 mm。④施工現(xiàn)場溫度以10～25℃為宜，不得在0℃以下施工。⑤沾有涂料的施工工具，應(yīng)及時進(jìn)行清洗。⑥施工完畢后需進(jìn)行不少于5 d的自然養(yǎng)護(hù)，在此期間嚴(yán)禁對涂層重壓、沖擊或在水中浸泡。

3 結(jié)語

引灤工程輸水隧洞經(jīng)過以上綜合治理，恢復(fù)了伸縮縫的使用功能，消除了裂縫滲水對周邊混凝土強度的影響，提高了低強區(qū)混凝土的強度，增加了結(jié)構(gòu)承載力和整體性，修復(fù)了底板沖坑麻面，減緩了混凝土碳化和鋼筋銹蝕速度，最終實現(xiàn)了延長隧洞工程使用壽命的目標(biāo)，使引灤輸水隧洞工程安全得到根本改善，確保了供水安全。