Key Words：Hydraulic tunnelThe tunnel flaw processes The TBM construction tunnel

　　工程概况

　　山西省万家寨引黄工程南干线7#隧洞位于山西省神池县小狗儿涧和宁武县头马营之间，全长达42.5km，为我国目前建成最长的水工隧洞。该隧洞为无压输水洞，设计流量25.8m3/s，圆形断面内径4.2m，纵坡1/1250，采用全断面、双护盾TBM掘进机施工。洞段为预制混凝土管片衬砌，管片为长六边形的弧形片，每环4片。衬砌厚度0.25m，每环1.4m宽。管片混凝土等级为C30。管片与围岩之间用豆砾石回填后进行水泥灌浆。

　　1、工程存在的缺陷

　　如此之长的隧洞，在施工中不可避免遇到不良的地质条件，加之设计、施工中存在的不足，如TBM施工采用的是掘进与衬砌同时进行，快速成洞技术，只对洞周进行了回填灌浆，对断层、膨胀岩、高外水等不良地质洞段则未进行处理，造成7#隧洞贯通后存在许多缺陷，现就其存在的主要缺陷进行说明：

　　1）渗漏。渗漏做为水工隧洞常见的病害之一，在7#隧洞表现很为突出。隧洞施工桩号为60+269~101+249，从桩号约69km下游洞段全部处于地下水位以下，地下水活动相当活跃。其渗漏表现形式为：“挂冰”（钙质物析出）、线状流水、滴水、渗水、潮湿和局部涌水。以桩号71+463~73+966富水段为例，据施工前的统计数据：涌水点9处，洞段长28.3m；线状流水28处，洞段长944m；涌水量大于0.1L/s，共计有112处，最大涌水量达到0.9m3/min。

　　2）洞段沉陷、管片错台。7#隧洞在TBM施工中揭露了10个断层带，两个溶洞，Ⅴ类、Ⅵ类围岩比较普遍，局部还有煤系地层和膨胀岩地层。地质条件很差以及隧洞掘进时控制不当造成隧洞存在多处沉陷，有的甚至影响到隧洞的过水，如其中最大沉陷段如洞南桩号97+159.464~97+270.388段，其坡比为1/182.6，-1/193.6，与设计坡比1/1250相差过大。再者是管片错台情况比较普遍。如摩天岭断层带有16.8m长的管片明显凸起，此洞段洞径最小为4.016m，错台高度达到10cm左右。

　　3）管片片体、接缝破损。在施工中发现不少接缝勾缝砂浆破损，多处甚至没有勾缝砂浆。主要是隧洞的变形错台所致，另外与接缝止水失效也不无关系。

　　另外管片原有的机械安装孔在豆砾石层回填灌浆后，不少孔封堵不严，也是造成渗漏的原因之一。

　　基于上述缺陷所带来的影响，为确保工程稳定安全运行，对存在缺陷的洞段进行针对性的处理是非常必要的。2002年山西省万家寨引黄工程总公司公开对7#洞缺陷处理工程进行了招标，由水利电力部天津勘测设计研究院进行设计，山西水工局、水电七局、水电十一局等多家承包商进行施工。

　　2、缺陷处理施工

　　7#隧洞缺陷处理主要是通过灌浆处理和锚杆安装加固等措施，提高洞周围岩弹模、增强围岩抗力和自稳性能，并形成一定厚度的帷幕圈，达到防渗止漏、洞室稳定的目的。

　　2.1处理措施

　　2.1.1管片纵缝接缝灌浆

　　对存在渗漏、破损的接缝采用砂浆进行修补或重新勾缝，砂浆标号不低于管片混凝土标号，然后进行钻孔灌浆修补砂浆。施工工艺为：

　　a.钻孔：在纵缝与环缝接头处用小口径钻具钻设两孔，一个安装进浆咀，一个安装出浆咀。孔深为15-16cm，孔径φ8~18mm。

　　b.洗缝：将水管接到灌浆孔上，冲洗到回清水为止。

　　c.灌浆：灌浆水泥采用525#微膨胀水泥，浆液水灰比0.5：1，灌浆压力0.1~0.5Mpa。达到设计压力不吃浆继续灌注5min后即可结束。

　　d.封孔：灌浆结束后，用浓浆待凝封孔，使用修补砂浆抹平孔口。

　　e.质量检查：灌浆结束7d后，采用钻孔取芯检查，每100m缝取10孔，浆液结石在缝内充填饱满即为合格。

　　2.1.2豆砾石回填灌浆和固结灌浆

　　这次本次缺陷处理施工中最主要的处理措施。对存在渗漏和不良地质段，利用管片原灌浆过程全部使用灌浆自动记录仪监测和记录，以保证灌浆]质量和效果。灌浆后的封孔应采用机械封孔与人工封孔相结合的办法，封堵密实。

　　2.1.3安装锚杆

　　对于不良地质洞段，安装锚杆进行加固，以增加洞室结构的稳定。锚杆安装采用砂浆固定或锚固剂锚固。待砂浆或锚固剂达到一定强度后，安装钢垫片和螺帽。锚杆外露部分及垫片、螺帽的总高度不大于3cm。使用修补砂浆将其外露部分包裹进行保护，砂浆与管片平顺连接形成蘑菇头形状（见图2），并涂刷柔性防水层，涂刷厚度≥1.0mm，范围：以锚杆孔为中心，φ24cm的圆形。

　　2.1.4排水

　　对高外水洞段，采取钻设排水孔、安装排水管的方法引排涌水，降低外水压力。

　　对于严重影响过水的纵坡超差段，则拆除原管片，改为现浇C30混凝土衬砌。

　　除上述措施外，还有钢板衬砌、涂刷防渗涂层等。

　　2.2缺陷处理施工实例

　　以上列举了本次缺陷处理工程中主要采用的措施，在实际的施工中，针对不同的地质条件、缺陷特征，必须采取综合采取上述措施，才能达到良好的处理效果。以下介绍2处具有代表性的洞段的缺陷处理方案。

　　2.2.1富水段和高外水段的处理

　　富水段和高外水段围岩主要为砂页岩地层，节理裂隙比较发育，且处于区域地下水之下，地下水量非常充沛，在缺陷处理施工过程中，其局部涌水量能满足该段正常灌浆施工的需要。

　　富水段和高外水段的处理遵循“上截下排，以堵为主，以排为辅”的原则，对Ⅴ类围岩洞段均做回填灌浆和固结灌浆处理（之前进行纵缝接缝灌浆），Ⅲ、Ⅳ围岩所有漏水点进行回填灌浆和固结灌浆。在高外水段顶部管片钻设排水孔，安装排水管引排涌水。

　　通过上述措施处理，富水段和高外水段防渗效果显著。表3是该段试验段处理前后压水试验成果对比，可以看出：灌浆前试验孔透水率平均为3.6Lu，灌浆后检查孔透水率平均为0.65Lu，远远低于设计规定值。

　　表3试验段灌浆处理前后透水率对照表

　　灌浆后经多次检查：该洞段大部分比较干燥，所有灌浆孔和接缝无明显渗水和漏水情况。说明灌浆处理防渗堵漏效果明显，达到预期效果。

　　2.2.2F65、F74断层及影响带加固

　　F65（摩天岭断层）、F74断层位于7#隧洞进口附近，断层及影响加固带围岩节理发育，岩体呈层状碎裂结构，基本都为V类，且断层与隧洞多呈锐角相交，围岩极不稳定，极宜发生破坏，尤其是F65断层带在TBM施工过程中就曾出现过较大的塌方，该段管片变形也很大。虽然在国际标施工中对此进行过处理，但处理很不完善。

　　本次的缺陷处理，除进行破损管片、错台处理和接缝灌浆的处理外，主要对洞段围岩进行水泥灌浆处理（对塌方形成的空腔增加砂浆回填处理）和锚杆加固。其中固结灌浆钻孔深入基岩6m，锚杆长度等同洞径4.2m。

　　F65断层除进行了以上措施的处理外，对围岩极不稳定的断层带还需采用槽钢、钢板衬砌进行进一步的加固。具体方案是：对桩号61+889~61+940.8范围内的管片纵环向用10号槽钢加固，槽钢与管片用螺栓固定。衬砌钢板纵宽1.85m，沿槽钢环向用钢板（连接板）焊接，焊接点不小于50%环向长度。所有钢材都进行了防腐处理。钢衬与管片之间形成的空腔进行砂浆回填（砂浆标号M20）。在回填的砂浆变硬后，再进行钢衬后回填灌浆和接触灌浆，以减少钢衬后脱空区，确保钢衬后回填砂浆层密实，使管片衬砌、回填砂浆、钢衬紧密结合，保证结构的整体性。

　　通过压水试验、钻孔取芯检查固结灌浆、砂浆回填处理达到设计要求，锚杆拉拔试验表明锚杆拉拔力大于设计要求的60KN。通过超声波检验探伤，钢衬焊缝质量符合GB11345-89标准BⅠ、BⅡ级焊缝要求。

　　3、结束语

　　现7#隧洞缺陷处理工程已基本完工，处理洞段25.235Km，经施工检查验收，缺陷处理施工达到设计要求，工程质量合格。2004年4月和9月进行了2次通水试验，试验解雇表明，处理效果显著，达到预期目标。

　　7#隧洞缺陷处理工程的顺利完成，改善了隧洞的运行条件，确保了7#隧洞的正常使用，进一步保证了整个引黄工程经济、社会效益的发挥。同时也以实践证明了7#隧洞所采取的缺陷处理措施是合理有效的，对今后水工隧洞及其它类似工程的缺陷处理提供了宝贵经验。

　　参考文献：

　　[1]中华人民共和国行业标准SL62-94，水工建筑物水泥灌浆施工技术规范（水工隧洞灌浆部分）. 水利部，1991。

　　[2]王国秉 . 水工隧洞的渗漏和综合治理，山西水利科技，2004（4）