水利工程隧洞初期支护渗漏水处理技术分析
摘要
关键词
水利工程隧洞;初期支护;渗漏水;灌浆封闭;注浆补强加固
正文
引言
利工程建设是缓解用水问题促进当地经济发展的有效方式,而隧洞属于水利工程建设中十分重要的一个环节,其施工质量关系到整个工程是否能够正常使用,更关乎现场作业人员的人身安全。尤其在水利工程施工过程中,如果发生渗漏水事件,会影响后续施工的顺利开展,甚至会造成水利工程无法正常运行。加强水利工程隧洞初期支护渗漏水处理技术的应用,对提升水利工程施工质量和建设水平具有重要作用。本文结合某水利工程隧洞施工,对水利工程隧洞初期支护渗漏水问题进行深入分析,总结出有效的渗漏水处理技术和应用要点,希望能为同类项目施工提供实践经验。
1 水利工程隧洞开挖初期
用水问题是城市发展进程中需要迫切解决的问题,建设水利工程是缓解城市用水问题、满足人民工作和生活的用水需求以及促进经济发展的重要手段。水利工程建设,有利于整合水利工程沿线的各种资源,形成水利工程发展的经济效益,促进城市经济的繁荣发展。在水利工程隧洞开挖初期的施工方面,有两种主要的技术方法被广泛应用,即全面开挖法和导洞室开挖法。在选择适用的开凿方式时,必须进行全面的分析,综合考虑断面大小、隧洞周围的岩石状况、可用的机械设备以及地质条件等,这样才能明智地选择最合适的开凿方法,同时也为随后的隧洞施工提供了必要的技术支持和保障。全面开凿法通常被用于处理地质围岩较为坚硬的隧洞,尤其是那些需要进行一次性断面爆破的情况。一旦整个隧洞贯通,施工团队需要根据具体的工程需求来开展支护工程,在开凿引水隧洞的过程中,采用这种方法可以有效地加快施工进度,同时也有助于拓宽隧洞的施工范围[1]。相比之下,导洞室开凿法采用了一种不同的方式,它通过导洞来处理围岩断面,然后根据设计规定和隧洞施工的具体尺寸来展开隧洞的开凿工作。这种方法的显著优势在于它能够有效减轻排水施工的难度,并提供全面的地质情况了解。这两种开凿方法各有其独特的优点,具体的选择可以根据项目的实际情况和需求来做出灵活的决策。根据隧洞初期开挖方法和围岩质量的不同,锚杆支护方式也会有所差异。在围岩质量较为良好的情况下,可选择在锚杆外部张挂钢筋网片,并实行砼喷射来加固支护。而对于围岩较差或断面不稳定的情况,要采用锚杆或超前锚杆进行处理,锚杆可以将围岩与稳定岩体紧密结合产生组合梁或悬吊效果。
2 水利工程隧洞初期支护渗漏水成因及危害
2.1 渗漏水成因
2.1.1 施工技术因素
水利工程隧洞初期支护一般采用钢筋网、喷射混凝土、钢格栅、锚杆等方式。隧洞支护施工中采用的砌筑和喷锚方式,在砌筑位置容易积聚水并形成渗漏。隧洞初期支护为钢格栅挂网喷锚施工工艺,在喷锚厚度达不到设计厚度、初支背后注浆不密实等薄弱位置容易发生渗漏现象;在喷射混凝土施工过程中,施工材料质量不合格或者混凝土结构存在杂物等都可能造成渗漏;混凝土喷射机防水等级设计不合理,地下水压力过大、施工材料防水性能不足也可能造成渗漏水;预留预埋处理不规范,不符合水利工程隧洞防水要求;衬砌施工用水的pH值不符合水利工程隧洞施工要求,可能腐蚀喷射混凝土,形成渗漏[1]。
2.1.2 地质因素
水利工程隧洞施工期间由于冲积层断裂、地下水压力差等原因,在初期支护施工的薄弱环节容易出现渗漏水问题。当地下水面超过隧洞底板时,造成水利工程隧洞施工范围的地下水形成一定的压力差,导致渗漏。初期支护施工如果渗漏水处理不当,会在二衬施工的施工缝、结构缝等位置形成渗漏水[3]。
2.2 渗漏水对水利工程的危害
水利工程隧洞初期支护渗漏水问题对水利工程设备、混凝土结构、衬砌承载力以及衬砌安全等将造成严重危害。渗漏水对水利工程隧洞设备具有一定腐蚀性,可能加速设备消耗、造成设备故障,降低设备使用寿命,同时影响地下管线使用寿命。初期支护渗漏水会影响后续施工,降低防水铺设、二衬施工等施工质量,增加工程施工成本;渗漏水可能会影响施工现场地质稳定性,长期渗漏容易造成塌陷,严重威胁施工安全。长期的渗漏水会腐蚀隧洞混凝土结构的钢筋,影响混凝土结构稳定性和安全性;长期渗水还可能造成衬砌脱落、风化问题,影响隧洞衬砌的承载力,降低隧洞结构的可靠性和安全性,影响水利工程隧洞的使用寿命。
3 渗漏水处理要求
水利工程隧洞初期支护渗漏水处理应坚持因地制宜、综合治理的原则,确保渗漏水处理方案和施工技术符合水利工程隧洞施工质量要求,确保处理过程技术可靠、经济安全。渗漏水处理方案在试验、检测、检验合格后,选择质量可靠、无毒无污染、防水性能持久的施工材料,采用可行性、有效性的施工技术,并符合相关规定和环保要求。在水利工程隧洞初期支护渗漏水处理过程中采用补强加固相结合的方法,选择适宜的灌浆材料、混凝土等,在堵漏、加固结构的同时实现永久防水。根据水利工程隧洞设计图纸和初期支护防水等级,加强渗漏水处理技术的有效应用,渗漏水处理目标应实现无漏水,允许少量湿渍但湿渍总面积允许范围为总防水面积的0.2%,且100m2允许湿渍≤3处、单个湿渍面积≤0.2m2。
4 渗漏水处理技术要点
4.1 施工准备
施工现场布置应满足水利工程隧洞施工材料的堆放需求,确保施工材料运输道路通畅,同时应方便施工。围挡占地符合水利工程隧洞施工流程要求,以减少对专业工种、其他工程以及周围居民工作生活等方面的干扰。分开布置施工区域和生活区域,将各种施工机械设备布置在便于施工生产的区域,加强安全防火、劳动保护措施。水利工程隧洞工程为封闭施工,对周边交通、居民生活工作影响较小。对水利工程隧洞初期支护的渗漏水采用普通灌浆处理技术,可能难以达到理想的防水效果。案例工程为冬季施工,气温低、时间紧,渗漏水处理难度较大。普通灌浆堵漏处理技术难以满足水利工程隧洞防水等级要求。结合工程实际情况,需要先用清水冲洗干净防水施工表面,确保混凝土施工区域干净,以确保渗漏水处理的有效性[4]。
4.2 浅层灌浆封闭
浅层灌浆封闭材料为硅酸盐水泥,水灰比、浓度应满足现场压浆要求,结合施工现场、设备等具体情况确定水灰比为1∶2,在水泥中加入防冻外加剂并搅拌均匀,以适应冬季低温施工要求,改善施工材料的预应力和凝固时间。防水灌浆施工应遵循先下后上、先两边后中间的顺序,将渗漏水问题集中在核心区域后进行集中灌浆,施工过程连续集中作业,采用人停机不停的倒班方式开展施工[5]。灌浆设备主要采用灌浆泵或灌浆机,应根据灌浆嘴大小确定合适的灌浆设备。其中,灌浆泵技术先进,适用于高压灌注作业,适合高浓度、高黏度、强磨损浆液的防水处理。这些流态或膏状的浆液水灰比、含砂量、泌水率、饱满度和密实度均能满足水利工程隧洞项目防水等级要求,可以为防水处理技术应用效果提供保证。渗漏水核心区域的灌浆压力通常控制在0.5~1.0MPa。
4.3 混凝土加固
混凝土加固在施工前必须对隧洞的设计图纸进行详细的分析和准备,并制定出施工计划,对原材料采购、设备调配和工人培训等方面进行合理的安排,还需要进行地质勘探和岩土工程勘测,充分了解隧洞施工区域的地质情况和地下水位,在施工过程中做出合适的调整和应对措施。混凝土施工的关键步骤包括模板搭设、混凝土浇筑和养护等方面,模板的精确安装是确保隧洞内部尺寸准确的关键,要有高度的精确度并配合进行仔细的参数测量。随后混凝土被倒入模板中,让其充分填满每个角落和缝隙。施工时要注意混凝土的配方必须根据设计要求进行精确控制,在混凝土浇筑后要进行适当的养护工作。
5 质量控制措施
5.1 处理接缝错台
接缝错台是混凝土施工质量通病之一,为消除接缝错台渗漏水问题可以采取以下有效措施:清理干净搭接部位表面,确保防水材料尽量贴近混凝土表面,严格控制灌浆速度和坍落度。检查断面尺寸,及时消除施工误差,加强中线控制措施,确保作业面中线和水利工程隧洞中线保持在同一平面内,控制混凝土搭接长度10cm。最大限度地消除模板拼缝,焊接处理模板拼缝并进行充分打磨,确保表面平整,以免影响混凝土施工质量或发生变形。
5.2 预防反弧段气泡
反弧段气泡也是混凝土质量通病之一,通过严格控制混凝土性能、坍落度以及混凝土施工振捣,可以有效预防反弧段气泡。施工过程应遵循由下至上、左右交替、分层对称的施工顺序,严格控制灌注高度和浇筑速度。在混凝土输送管端部设软管,确保软管和浇筑面的垂距满足施工要求,注意混凝土不能从防水板面流至浇筑施工区域,严格控制垂距≤1.5m,以预防混凝土发生离析。混凝土振捣采用插入式振动器,配合附着式振动器一起进行捣固,加强捣固作业控制措施。
5.3 预防施工冷缝
在混凝土施工过程输送泵应连续运转、持续灌注,可以有效预防灌浆停歇造成的施工冷缝,确保灌浆质量满足规范要求,防水处理方法按施工缝处理。水利工程隧洞喷射混凝土作业应连续施工,中间避免停顿,另外需要加强施工人员设备操作培训,按时进行设备检修和保养,建立规范的施工质量检查制度。
5.4 控制灌浆质量
确保注浆压力、注浆施工范围符合设计要求,检查注浆压力、注浆孔数量、安装位置、钻孔间距以及钻孔深度等,需满足设计要求;检查衬砌混凝土强度,确保结构强度达设计强度的75%后再进行注浆。对施工人员进行专业培训,熟悉作业流程和施工技术;安排专人负责注浆泵操作,在停泵后方可进行设备检修;在注浆泵压力清零后再进行管路及其接头的拆除,以防喷出的浆液污染施工环境或伤害到施工人员,施工人员在注浆操作、拆除过程中应加强防护措施,例如,戴护目镜可以防止浆液喷溅;灌浆设备和灌浆管路应保持整洁,按时进行清理保养。
5.5 强化施工质量管理
水利工程隧洞初期支护质量管理的难度较大,需要管理一切的施工过程及要素,为保障管理的全面性和有效性,相关单位必须在内部组织质量管理专题培训,向技术、管理、施工人员等传授质量管理的相关知识,提高各岗位人员对质量管理的重视程度,鼓励他们参与到质量管理的工作中,切实在岗位上遵循各项工作要求。首先,有关部门需在的施工作业中强化验收监管,提前在现场布置质量控制点,针对常见的、危害较大的质量风险,应强化质量监管。对于工程中的重点部位、重点环节,应严格质量验收管理流程,通过验收来发现在项目中的质量问题,一旦验收期间发现了质量问题,需加强不同部门、岗位人员之间的沟通,确定质量问题的原因,协商解决。水利工程隧洞初期支护工程中包含很多的隐蔽工程,对于这类工程很难第一时间发现质量问题,在当下的质量要求下,承包人在自行检查以后再由专人负责检查,这些专业人员需进入现场进行调查,并整合施工资料,将现场情况与质量标准相对比,在无任何问题的情况下进入下一阶段的验收阶段。最后,管理人员在现场还需做好巡视、跟踪检查,一旦发现不规范施工情况,及时与相关责任人沟通。现场巡视、跟踪检查可构建动态化质量控制模式,主要检查的是原材料、施工人员、设备、工艺技术、现场环境。
6 结语
综上所述,水利工程隧洞初期支护渗漏水处理技术的关键是主体结构防水处理,浅层灌浆封闭和深层注浆补强加固,有效控制初期支护渗漏水问题,提升水利工程防水有效性和持久性。同时需要处理好接缝错台,预防反弧段气泡和施工冷缝,控制好灌浆质量。根据水利工程隧洞施工的实践证明,施工中所采用的渗漏水处理技术取得了理想防水效果,符合设计要求,保证了后续施工项目的顺利开展。该防水处理技术具有推广应用价值。
参考文献:
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[3]王英.水利工程隧洞开挖施工技术分析[J].四川水泥,2021(8):178-179.
[4]刘雪山.水利工程隧洞开挖施工技术[J].珠江水运,2021(13):68-69.
[5]王飞虎.水利工程隧洞开挖施工技术研究[J].河南科技,2021,40(1):63-65.
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