水利水电工程隧洞渗水成因与对策

熊志祥

摘  要：隧洞作为水利水电工程的重要部分，如何防止出现渗水现象关系到整个工程的建设进度和质量。本文采用文献研究法对渗水的形成原因进行分析，包括施工阶段涌水、衬砌混凝土设计和衬砌后混凝土渗水，并从回填和固结灌浆处理技术和涌水处理措施两个方面找出解决隧洞渗水的应对策略。

关键词：水利水电;隧洞渗水;形成原因;应对策略

一、研究背景

水利水电工程可为人类发展带来经济效益和环境效益，得到了世界上很多国家的重视，但是水利水电工程也是一项极为复杂的工程，为了满足工程建设过水要求，很多设计机构在水利水电工程设计时增加隧洞，隧洞渗水现象也逐渐增多，严重危害了水利水电工程的建设进度和质量（高月，2021）[1]。因此，研究水利水电工程隧洞渗水的形成原因，找出应对办法，有利水利水电工程建设。

二、水利水电工程隧洞渗水的成因

水利水电工程隧洞渗水的形成原因有很多，我们通过文献研究法对现有的文献资料进行统计分析，将它概括为三个方面，主要体现在施工阶段涌水、衬砌混凝土设计和衬砌后混凝土渗水。

1.施工阶段涌水

施工阶段涌水主要由两个方面造成的，一方面是岩体结构改变，形成新的地下水。岩体结构在静止状态下具有一定的稳定性，但现实中岩体结构很容易受到地质作用的影响，例如裂缝、破碎等均是岩体结构在地质作用出现的变化，这些改变会产生新的水源。隧洞施工离不开爆破工作，爆破工作带来的强烈冲击必然改变岩体结构，从而形成更多的地下水，最终使得隧洞出现涌水问题。另一方面是地下水分布和含量的不确定性。不同区域内的地下水在分布和含量上存在明显的差异，施工阶段因为地下水分布和含量差异也会出现隧洞洞壁渗水。情况轻者，洞壁会出现点状的渗水，这是渗水量比较少;情况重者，洞壁会出现淋水状的渗水。此外，地下水还会受到季节影响，在不同的季节造成隧洞渗水量不同。施工阶段涌水问题增加了施工的困难度，同时也危害了水利水电工程的建设进度和质量（岳竹和肖钰，2020）[2]。

2.衬砌混凝土设计

混凝土，如钢筋混凝土、素混凝土等，是隧洞衬砌的主要材料，但是不同的隧洞工程需要合适的混凝土，例如C20强度的混凝土一般应用于水工隧洞。此外，在隧洞施工时，还需要注意变形缝和施工缝的合理性，及时在变形缝和施工缝中使用止水带（橡胶或塑料）。

一般隧洞施工中，施工单位普遍采用独立的排水结构减少隧洞洞壁渗水，但是在水利水电工程中，施工单位处于施工成本考虑，对于隧洞洞壁渗水情况不够重视，因此在衬砌混凝土设计中可能缺少渗水处理措施。

3.衬砌后混凝土渗水

衬砌后混凝土渗水的形成原因主要有三个。首先，埋管引排不合理。在衬砌混凝土施工时，由于浇筑及钢筋安装的影响，造成了埋管引排的定位有偏差，加上施工单位和施工人员对于渗水问题的不重视，在监管人员监管不足的情况下，造成了埋管引排的不合理。其次，新浇筑的混凝土的防水性能偏差。前文中我们强调了不同的隧洞工程需要不同强度的混凝土。一旦混凝土的强度不符合工程需要，便无法保证隧洞洞壁防渗水。此外由于埋管引排不合理，新浇筑的混凝土不仅不能起到防渗水的作用，可能还会阻塞原先正常排泄渠道。在这种情况下，如果不能及时处理，既会导致混凝土流失，造成资源的极大浪费，又会形成新的排水通道，增强隧洞洞壁渗水，长此以往将破坏混凝土结构的稳定性。最后，实际施工条件使得施工缝和变形缝渗漏低于预期。在施工时，为阻止隧洞渗水，施工单位常常采用施工缝来进行止水，主要是利用止水条实现的。但是这种方法在实际的隧洞防渗水施工中的预期作用很难实现，原因在于在实际施工过程中，混凝土的凝固期往往低于所需凝固期。在混凝土未完全凝固的状态下安装止水条，不利于它的防水效果。同时，混凝土未完全凝固使得止水条的位置并不固定，在浇筑混凝土时，可能会造成止水条发生位移（郭毅等，2019）[3]。

三、解决水利水电工程隧洞渗水的应对策略

针对上述水利水电工程存在的突出问题，我们进一步提出了预期的解决办法，希望有助于解决隧洞渗水问题。

1.回填和固结灌浆处理技术

回填和固结灌浆处理技术有利于解决隧洞洞壁渗水问题。这种技术要想实现防渗水效果，必须严格按照程序进行规范操作。首先是灌江孔的分布需符合要求，分布环距需合理，它们之间的间排距至少大于3m。其次，孔位偏差需严格控制，它的形状为梅花状。最后，压力需要被严格控制，在施工时需要灌浆，压力需严格控制在0.3～0.5Mpa。这种方法虽然可以很好的应对隧洞洞壁渗水问题，但是它需要耗费大量的资金，实施成本比较高。同时，由于它的操作要求较为苛刻，这对于灌浆施工技术提出了很高的技术要求。因此，施工单位需要对灌浆施工过程进行严格监控，努力掌握灌浆施工技术要求，从而解决隧洞洞壁渗水难题（孙长利等，2010）[4]。

2.涌水处理措施

前文中我们分析了岩体结构变化和地下水分布等是造成施工阶段涌水问题的主要原因。在隧洞施工过程，岩体结构变化无法避免。如果因为岩体结构变化造成渗水呈淋水状，施工单位可以通过灌注纯水泥的浆液灌注法进行操作，从而实现隧洞防滲水的目标。如果因为岩体结构造成渗水呈点状，施工单位可以采用化学灌浆方法，这种方法对于点状渗水可以起到很好的防护作用，但是对于片状或者线状渗水来说，化学灌浆方法不仅不能解决渗水问题，同时需要大量的资金支撑，会出现成本高、效果差的局面。因此对于涌水处理措施的选择需要结合具体隧洞渗水情况。此外，在隧洞施工时，还需要注意地下水的分布和含量，可通过各种先进的仪器或者设备进行探测、识别和定位，如果可能精准定位或者精准测量，这大大减少了施工阶段涌水问题。

参考文献：

[1] 高月.水利工程中的引水隧洞施工技术研究——以太子河干流某水库工程为例[J].地下水，2021，43（06）：316-318.

[2] 岳竹，肖钰.有压隧洞内沉沙池泥沙沉降特性研究——以尼泊尔尼亚迪水电站为例[J].人民长江，2020，51（S1）：200-203.

[3] 郭毅，袁宗洪，张斌，严哲辉.水利水电工程水工隧洞渗水问题浅析[J].水利水电快报，2019，40（06）：65-67.

[4] 孙长利，马明辉，张伟.引滦隧洞补强加固过程中防止出现渗水的处理问题论述[J].中国城市经济，2010（06）：40+39.