地下水影响隧洞衬砌混凝土质量成因分析及解决方案

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发布时间：2021-09-10

资料介绍

地下水影响隧洞衬砌混凝土质量成因分析及解决方案
李桐宇’ 陈业广郎秀艳
(1_辽宁水利土木工程咨询有限公司辽宁沈阳110166
2．辽阳县水务局辽宁辽阳 111000)
摘要通过对大伙房输水工程二段输水隧洞地下水影响衬砌混凝土质量的成因分析，提出有针对性的
解决方案，以提高混凝土的耐久性，保障工程安全运行。
关键词地下水；隧洞衬砌混凝土；施工质量；影响成因
中图分类号：TV554 文献标识码：A
1工程概况
大伙房输水工程二段输水隧洞全长
130．88km，其中钻爆法施工段长100．95kin，
TBM施工段长29．93kin。隧洞需要进行全断面
混凝土衬砌的长度有1 15．39km，其施工质量
的好坏直接关系到本工程的耐久性及运行安
全。目前该段衬砌混凝土已累计完成约
1．6kin，从其外观质量效果看，除了存在常见的
气泡、局部麻面等质量通病外，还出现了诸多
细微裂缝，且有地下水从裂缝(包括施工缝)
中渗出导致混凝土表面泛白等现象，影响了
衬砌混凝土的施工质量。
2地下水成因分析
二段输水隧洞地下水的赋存条件及分布
情况主要受气象、地形地貌、岩性及构造等因
素影响。大气降水是该段隧洞地下水的主要
补给来源，对其丰枯程度及动态变化起控制
作用；同时，地表水是另一重要补给源。浅部
岩体由于受构造作用切割，促成构造裂隙与
风化裂隙的连通，构成了较强的含水介质，是
地下水获得渗水补给和赋存的场所。而深部
岩体结构面多微张～闭合，透水性微弱，一般
含水贫乏。
按地下水赋存条件与含水层的空隙性
质，将二段工程区内地下水划分为松散岩类
孔隙潜水、裂隙水和岩溶水三类：
(1)松散岩类孔隙潜水：主要分布于浑江、
富尔江、苏子河、浑河、清河河谷及支流谷地。
河谷平原的松散岩类孔隙潜水含水层具有冲
积成因特点，主侧流分相明显，堆积颗粒粗，其
厚度向下游有递增之势；竖直方向具有双层结
构特点，即表层为粘性土，向下为砂砾石层，并
与地表水关系密切。
(2)裂隙水：包括风化裂隙水、基岩裂隙水
和构造裂隙水。
①风化裂隙水：分布在风化裂隙中且多数
为层状裂隙水，主要受大气降水补给，有明显
的随季节变化而循环交替性。由于风化裂隙
彼此相连通，在一定范围内形成相互连通的地
下水体，水平方向透水性均匀，竖直方向随深
度而减弱，多属潜水，局部也存在上层滞水。
当风化壳上部的覆盖层透水性很差时，其下部
的裂隙带有一定的承压性。
②基岩裂隙水：主要赋存于成岩裂隙及碎
屑岩类裂隙中。当成岩裂隙的岩层出露地表
时，常赋存成岩裂隙潜水。本区岩浆岩分布较
广，其裂隙水较为发育，裂隙均匀密集，张开性
好，贯穿连通，常形成贮水丰富、导水畅通的潜
水含水层，且多呈层状分布，在一定范围内相
互连通，广泛分布于洞线区的各岩层中。
含水层岩组包括侏罗系果松组、小东沟
组、白垩系小南沟组；岩层构成分为砂岩、页
岩、安山岩、凝灰岩等，分布于中生代盆地内的
低山丘陵区。岩组内多发育NE向和NW 向两
组构造裂隙，节理裂隙风化带厚度一般小于
50m，接受降水补给。
③ 构造裂隙水：赋存于断裂带中，包括断
层构造带及影响带、岩体节理裂隙等。其赋存
规模直接受岩体破碎程度影响，流量差异很
大，一般随季节、地形地貌、岩性，以及断裂的
性质、规模、组成物质、形状等的变化而变化，
主要靠大气降水补给。少数断裂带存在深循环
或呈封闭状态，具有承压性；多数断裂带透水
性与富水性微弱。由于穿越洞线区构造多为压
性或压扭性，故不具备稍大型储存地下水的条
件，多为小型地下水储存场所。
(3)岩溶水：林家沟组硅质条带大理岩是
岩溶水赋存的主要区段。该洞段较短，且所含
地下水一般为水量贫乏的岩溶裂隙水。另据调
查，地面尚未发现岩溶现象。因此，该洞段岩溶
裂隙水不发育。
经现场察看和分析，二段隧洞开挖完成
后，洞内地下水主要表现为涌水、淋渗水，其中
淋渗水一般为线流状态、滴水等状态。
3混凝土裂缝渗水成因分析及解决
方案
3．1裂缝渗水成因分析
已完成混凝土衬砌的隧洞段，除了因温度
应力引起的裂缝外，因地下水作用引起的裂缝
也占有较大比例，其主要成因分析如下：
(1)在较大的地下水作用下，由于混凝土
浇筑时地下水已掺入到其中，导致水灰比发生
③投资费用
从投资费用上对比两种取水形式，浮船
式泵站取水建筑工程费用为638．6万元，机电
设备安装工程为1729．43万元，合计约
2368．03万元。竖井式泵站取水建筑工程费用
为2590．66万元，机电设备安装工程为
1037．13万元，合计约3627．79万元。综合比较
浮船式比竖井式泵站直接费少1 259．76万元，
浮船式取水方案较为经济。
结合以上两方案技术经济比较结论，虽
浮船式泵站方案主副厂房必须分区布置、但
泵站操控运行为自动化设计，减小了运行管
理强度，仅有船体维护这唯一缺点。相比竖井
方案，浮船方案在土建工程量、施工安装便利
性、投资费用上优势明显，因此推荐浮船式泵
站取水方案。
4结语
综上所述，南沟门水库取水口选在水库库
内距坝址3．5km葫芦河左岸史家河村附近，并
采用浮船式泵站取水，不仅投资费用上经济，
而且管理运行方便，工程布置相对简单，施工
便利，施工工期短。陕西水利
(责任编辑：唐红云