复杂地质条件隧洞充排水方案设计研究

彭会椿

摘要：对复杂地质条件下的高水头透水衬砌超长水工隧洞进行充排水，目前尚无成熟的标准流程或规范，可供参考的案例也极少，分析总结出相应的技术成果确有必要。以巴基斯坦N-J水电站为例，通过专门分析及总结该电站引水隧洞、尾水隧洞的充排水实施方案、施工组织方式、出现的问题、过程数据等，在隧洞充排水工作的目的、工作内容、过程控制原则、实施方案、风险防控要点、注意事项等方面形成了较为完整的技术成果。研究成果对类似工程具有借鉴意义。

关 键 词：

超长水工隧洞; 充排水设计; 透水衬砌; 复杂地质条件; 高水头; N-J水电站

中图法分类号： TV554

文献标志码： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.05.020

0 引 言

巴基斯坦Neelum-Jhelum水电站（以下简称N-J水电站）为典型的高水头透水衬砌超长引水隧洞式地下发电厂房电站，引水隧洞的静水头达431.5 m，属于典型的高压隧洞[1]。其线形长度约28.6 km（公路工程中隧道长度大于3 km的为特长隧道[2]，铁路工程中隧道长度大于10 km的为特长隧道[3]），其永久支护结构全程设计为透水形式。

由于水工隧洞设计规范[1，4]的导引作用，国内水电工程的水工隧洞多采用钢筋混凝土衬砌+钢衬等非透水衬砌结构，设计较为保守，也导致工程造价高昂。而N-J水电站的引水隧洞所体现的设计理念，与国内水工设计规范存在太多不符或者差异，这导致了在国内水电工程中引水隧洞与N-J水电站类似的几乎没有。截至2007年，国内发电引水隧洞长度在10 km以上的水电站参见表1[5]。

位于复杂地质条件下的超长、超高水头的过水隧洞几乎全程采用透水衬砌形式的水电站（相关参数能达到N-J水电站同等规模），在国外水电站中也是屈指可数。部分相关的水电站可参见表2。

在水电站发电机组进行有水调试前，需先对隧洞进行充水[4]。对这类高水头透水衬砌超长水工隧洞进行充排水，若无合理的充水方案，则可能导致引水隧洞在充水过程中出现灾难性的损害，危及整个水电站。对于超长、超高水头的水工隧洞充水，目前国内外尚无成熟的标准流程或者规范，而是根据运行要求，结合自然条件、建筑物设计条件及试验研究资料等，制定水工隧洞运行规定[4]。N-J水电站隧洞成功安全的充排水将是世界水电工程中极为重要的案例。

1 工程概况

N-J水电站处于喜马拉雅山脉西北部，工程区存在新生山脉的主边界断裂带，是世界有名的地震活跃区域（见表3），地质条件复杂。引水隧洞和尾水隧洞围岩主要由砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩等构成，且互层情况突出，节理、裂隙发育，其中以粉砂岩和泥岩构成的Ⅳ类围岩为主，Ⅲ类围岩占比较小，泥岩和页岩还具有明显的遇水微膨胀的特性。

N-J水电站安装4台24.3万kW的混流式水轮发电机组，设计发电流量为280 m3/s（70 m3/s×4），采用“一洞四机”形式布置，为典型的高水头透水衬砌超长引水式地下发电厂房电站。

电站隧洞纵断面布置见图1，其地下厂房典型横断面见图2。

引水隧洞的一头一尾为单线洞，中间为双线洞，平均过水断面面积约为72 m2，进水口设计发电水位高程1 015 m，地下厂房水轮机安装高程583.5 m，其静水头达431.5 m。引水隧洞从进水口至水轮机的线形长度约28.6 km。图1中C1标段往下游到A3支洞之间是一段约10 km长的采用喷射混凝土做永久支护结构的引水隧洞，它连接了上下游的混凝土衬砌段。衬砌段采用素混凝土、少筋钢筋混凝土进行衬砌，混凝土厚度不小于35 cm[8]。对于下穿Jhelum河的引水隧洞段，考虑其不足200 m厚的上覆盖层，因而采用了钢衬。在素混凝土、少筋钢筋混凝土衬砌的引水隧洞段设置了系统性排水孔，排水孔钻透衬砌混凝土和初期支护的喷射混凝土圈后进入了围岩。各衬砌节段之间只设施工缝（纵向钢筋穿过施工缝面），不设结构缝，且不设置止水。穿Jhelum河钢衬段也设置了系统性排水孔，但在钢衬上加设了不锈钢单向阀。

尾水隧洞全程为单线洞，全长约3.55 km，除了两段（一段240 m，另一段25 m）存在明显山体水内渗的情况而采用钢筋混凝土进行衬砌外，其余段别全部采用“20 cm厚的喷射混凝土边顶拱+30 cm厚的素混凝土仰拱”作为永久支护结构。喷护区设置了钢筋网片和系统

锚杆。尾水隧洞设计过流断面面积分别为89，94 m2和108 m2（为主）。尾水出口的尾水堰顶高程593 m（受混流式水輪发电机的尾水吸出高度的限制）。

整个引水隧洞容积约252万m3，尾水隧洞容积约53万m3。其整体设计基本遵循美国工程手册[9]。

2 隧洞充水目的及检验内容

（1） 检验隧洞安全稳定性及是否满足设计要求。

（2） 检验地下厂房上游侧引水岔管段区域防渗工程效果。

（3） 检验地下厂房泄压、排水系统是否满足实际工况要求。

（4） 检验主进水球阀、引水隧洞冲砂系统、尾水隧洞闸门系统等渗流情况。

（5） 检验A3、A4、A4a、A5、A6、A8等施工支洞及旁通隧洞的封堵混凝土塞的渗流情况和金属闸门的密闭性。

（6） 检验隧洞充水后洞外地表渗漏情况以及可能引发的不利地质效应。

（7） 为机组有水调试做准备。

3 隧洞充水方案概要

（1） 先进行尾水隧洞充水，再进行引水隧洞充水，然后进行机组充水。

（2） 尾水隧洞连续性充水至593 m高程（尾水隧洞满水状态）。由于引水隧洞与尾水隧洞是连通的，引水隧洞的水位也将达到593 m，该高程也是引水隧洞充水的洞内水位起始高程。

（3） 引水隧洞充水主要采用水库蓄水，通过调整首部进水口的闸门提起开度来控制充水速度。由于不同洞段的隧洞倾斜度不同，需要根据隧洞内水位变化及时调节进水口闸门的开度。

（4） 高水头隧洞需要严格控制充水速率[4]。引水隧洞充水时要同时控制：① 泄入隧洞的流量，一般按2.5 m3/s控制，可在0.5～7.0 m3/s之间变化;② 隧洞内水流速度限定在6.0 m/s左右;③ 洞内水位上升速度不超过1.5～2.5 m/h。

（5） 高水头隧洞充水需要分水头段逐级进行[4]。引水隧洞充水过程中洞内水位每上升100 m左右，将维持该水位暂停一段时间，暂停时间不能少于24 h，暂停时间的期望值为5～7 d。由于一部分水会透过隧洞支护圈而补给周围山体，在充水暂停期间，隧洞内水位会降低，需适当往隧洞内充水，以保持隧洞内水位維持在一个相对稳定的位置。

（6） 隧洞内水位通过安装在主进水球阀上游压力钢管上的压力计进行监测。在隧洞排沙管道系统的球阀上游也安装了压力计，可辅助监测隧洞内水压。

4 隧洞充水初设方案

4.1 尾水隧洞充水初设方案

（1） 方案1。在尾水隧洞出口设置临时抽水泵站，从洞外的Jhelum河向尾水隧洞抽水至593 m高程，中途不停歇。可根据不同工期要求设置相应抽水能力的泵站，充水持续时间可以主动调控，但需要新建临时抽水泵站，会产生额外的费用。

（2） 方案2。利用渗入超长引水隧洞的水，通过隧洞排沙管道系统转移至尾水隧洞，注水至593 m高程，中途不停歇。充水持续时间受限于引水隧洞的渗水量，消耗工期较长，不能主动调控，但无需新建临时抽水泵站，不会因此产生额外的费用。隧洞排沙管道系统的阀门控制段管道内径为500 mm，上游管道内径为800 mm，下游管道内径为1 540 mm。

（3） 方案3。即将方案1与方案2结合使用，充水持续时间最短，且可以主动调控。

4.2 引水隧洞充水初设方案

引水隧洞充水过程中考虑暂停是为了让隧洞周围的山体缓慢而平顺地受水至饱和，以避免可能引发的不利地质效应，也是为了控制隧洞的内水压力的不利影响。因为过快地充水会导致隧洞的外水压力来不及平衡其内水压力，则隧洞的支护圈可能在内水压力主导且快速递增的情况下被严重拉裂。此外，控制隧洞内的水流速度，还可避免速度过快的水流破坏脆弱的隧洞永久支护结构。

引水隧洞充水初始设计的操控程序见图3。

出于对计划工期的压缩，后期调整了引水隧洞充水的操控程序，见图4。

5 隧洞充水的实施

5.1 隧洞充水前准备

5.1.1 组织机构、机制建立

（1） 成立相关专业工作组，例如验收组、监测组、洞外地表巡查组、隧洞充水指挥组、隧洞充水操作组等，明确各工作组职责和各岗位职责。

（2） 建立工作流程、协调机制、信息采集反馈机制、指令发布机制、应急管理机制等。

5.1.2 技术准备

（1） 基于地质资料，假定隧洞周围山体的渗透率[10-11]kF=5×10-7 m/s。N-J工程的咨询工程师为美国MWH公司牵头的国际咨询工程师联营体。其中，负责工程土建设计的公司是挪威NORPLAN公司。

（2） 计算并绘制闸门开度与流量关系曲线或者表格[12]。

（3） 明确各类记录表格形式。

（4） 明确需要采集的信息种类以及记录的具体内容。

（5） 明确信息反馈的时段、格式和形式。

（6） 制定应急预案。

（7） 充水前的最终检查验收，同时对隧洞全程留下影像资料。

5.1.3 安全管理措施

（1） N-J工程战线长，部位分散，涉及到各类人员多而杂，需按部位、专业等固定负责人。部位或专业负责人全面负责所属部位的相关专业事务，配合人员也一并固定。负责人每天定时向隧洞充水指挥组汇报固定性信息，另外，公布所有负责人员的无线联系方式，以便于各方面沟通协调。

（2） 较多作业面位于隧洞内，无线通讯信号无法覆盖，因此在每个隧洞口设置固定的看管人员，对所有进洞人员登记姓名、进出洞时间，并要求进洞人员签字确认，对非授权人员不允许进入隧洞。

5.1.4 山体地下水情分析

充水前，隧洞周围山体的水文地质条件（渗水率、水文地质状态）已趋于稳定，处于一个稳定的“干燥”构造，其地下水位沿隧洞呈现“水槽”形式，并随地质条件变化而变化，而“水槽”的轴线与隧洞中心线基本重合，并以类似“双曲面”的形式无限逼近于自然地下水位。“水槽”的深度可能为40～50D（D为隧洞开挖洞径，按D=10 m考虑），“水槽”的宽度与山体整体渗透率有关。

隧洞周围山体被隧洞内充水补给至饱和或者完成补给所需的时间，即引水隧洞充水过程中的暂停时间，也被称为饱和暂停时间，它随地质条件和渗透率的变化而变化。预计饱和暂停时间为12 h～7 d不等，以隧洞内的失水量达到平稳状态为准。

隧洞向周围山体补水的通道就是系统设置的排水孔、衬砌混凝土裂缝、衬砌节段之间的施工缝等。

5.2 尾水隧洞充水实施

因引水隧洞具备充水条件这一工期目标出现了滞后，导致尾水隧洞充水有足够的时间，最终尾水隧洞充水的实际操作不同于前述3种方案。

引水隧洞所在山体的地下水渗入引水隧洞后，一路下泄，并通过设置在地下厂房的隧洞排沙管道系统转移至尾水隧洞，以该方式将尾水隧洞充水至585 m高程，保持该水位共持续了约3周时间，并利用该持续期进行了尾水闸门（即阀帽门）的密闭性试验。

在该持续期内，上游来自于引水隧洞的渗水并未停止注入尾水隧洞。为了保持尾水隧洞水位维持在585 m高程，启用了尾水隧洞的永久排水泵站，将一部分水排出至下游的Jhelum河。

直到引水隧洞具备充水条件之后，直接开始利用水库蓄水进行尾水隧洞和引水隧洞充水。即尾水隧洞585～593 m高程之间的充水为引水隧洞渗水和水库蓄水共同作用完成。相应地，尾水隧洞的永久排水泵站也无需继续排水作业。

尾水隧洞实际充水形成了图5所示的水位曲线，这也导致了引水隧洞充水操控程序的变更。在不启动排水系统的情况下，尾水隧洞出口的尾水堰限制了尾水隧洞的水位不低于593 m。若超过，尾水隧洞内的水将漫过尾水堰溢出自动流入Jhelum河。

5.3 引水隧洞充水实施

如上节所述，引水隧洞充水实际是从尾水隧洞水位在585 m的状态开始，引水隧洞充水的实际操控如图6所示。

从图6可以看出，引水隧洞充水初期没有遵循隧洞内水位每上100 m维持水位暂停一段时间的控制原则，而且其中一段时间内隧洞內水位上升速度特别地快。

出现上述的充水曲线，是隧洞充水指挥组忽视了以下因素：

① 引水隧洞充水实际是从尾水隧洞水位在585 m的状态下开始的;

② 图1中A3支洞到穿Jhelum河段之间的隧洞很陡，其坡度近11%。在同等来水量的情况下，相比其他洞段，该段水位上升速度自然特别地快;

③ 在隧洞充水的饱和暂停时间内，没有适当往隧洞内充水，未能保持隧洞内的水位维持在一个相对稳定的位置。

也是因为上述第二点，快速上升的水压力导致主进水球阀的密封水也相应快速升压，最终导致主进水球阀密封出现了问题。这使得水进入水轮机，再由尾水锥管的进人门流入厂房底层，一度导致厂房底层出现了约10 cm深的积水。

6 遭遇问题分析

6.1 厂房积水

基于第5.3节提及的厂房底层积水，分析认为，在快速递增的高水压作用下，压力管道中的水封以及采用螺栓把合的管道接头等部位会出现显著的应力变化，可能导致管道的密封失效。加强重要部位的巡查，并及时再紧螺母，是非常重要的工作。而设计层面和安装工艺层面应系统性考虑这一类工况。

6.2 隧洞封堵体渗漏

根据国内外工程经验，在隧洞首次充水期间，隧道封堵区和地下厂房区域会发生漏水现象。针对漏水部位，可能需要采取灌浆处理。

当引水隧洞内水头达100 m后，A4支洞和A5引水洞的封堵部位均出现了不同程度的漏水。随着隧洞内水位的上升，漏水量明显增大。

这两处封堵体的底板高程分别为599 m和586 m（在设计发电水位状态下分别承受约416 m和429 m的静水头），封堵体长度分别为27 m和32 m，且均设置了后期检修通道（含钢制闸门），以便于后期作为引水隧洞检修的进出通道[12]。

渗流点主要为封堵体的混凝土水平分层缝、封堵体的竖向分段缝、封堵体灌浆廊道的灌浆孔、封堵闸门、封堵体通道的钢衬灌浆孔等（见图7）。

6.2.1 土建部分导致的渗漏

在隧洞内水头还不是非常大时，采用LW水溶性和HK-9105油溶性聚氨酯联合进行了应急堵漏灌浆，较突出的渗漏点处理效果明显[7]。灌浆至滴水不漏的状态是不实际的。

较早进行应急灌浆的主要考虑是，往后不断增大的水头可能导致最后渗漏无法控制。

随着水压的不断上升，一处渗漏点最后形成一股喷射流，如图8所示。但随着时间的推移，在没有做灌浆处理的情况（洞内水头几乎无变化），喷射流消失，最后几乎不再渗漏。分析认为，发电水流携带的悬移质进入了该喷射流的路径，最终堵塞了渗漏通道。这也可以解释，随着时间的推移，其他的渗漏点也存在渗漏变小的情况。

6.2.2 金属结构部分导致的渗漏

封堵闸门渗漏主要是因闸门止水的缺陷所致。其一，采用宽度仅40 mm的平面橡胶止水压紧止水，设计的可压紧量为5 mm，且其硬度没能达到通常要求的70～80 硬度值;其二，采用螺栓完全贯穿该止水的方式将止水固定在门体上。

另外，封堵体通道的钢衬灌浆孔渗漏是由于封孔焊存在砂眼所致，对其加帮钢板作补焊处理。

6.3 隧洞封堵体混凝土水平分层

基于第6.2节的应急灌浆，对于预留灌浆廊道的封堵体，在设计其水平分层时应避免灌浆廊道底面和顶面部位出现薄层。否则，在进行应急灌浆时，混凝土薄层结构可能无法抵御灌浆高压。

6.4 高水压下远距离绕渗

A4支洞全长约2 080 m，其平面布置如图9所示。

当引水隧洞内水位充至大概731 m时，在A4支洞内距离洞口约1 470 m的一个隧洞壁龛的侧墙上，突然出现了几处较大的漏水点，每一个渗漏点都像完全打开的自来水管。漏水点的高程约为650 m，到引水隧洞的最近点（其桩号约D5+1 163，仰拱面高程约为599 m）的平面投影距离约为103 m，到A4支洞封堵部位的平面投影距离约528 m。

同其他支洞一样，A4支洞仅采用了锚喷支护，且为静水淹没隧洞（A4支洞口底板高程为801 m。经过后期长期的观察，A4支洞内的水只上升到了洞口附近，未能溢出洞口）。鉴于此，针对该漏水情况，仅采取了钻孔引流和局部灌浆等简单处理措施。

7 隧洞排空和隧洞后续充水

7.1 隧洞排空的危险性

较隧洞充水而言，在隧洞排空过程中，隧洞面临更大的危险性，主要有以下因素。

（1） 局部永久支护结构可能出现了较为明显的磨蚀，特别是采用喷射混凝土作为永久支护的洞段。

（2） 虽然隧洞采用了透水衬砌形式，但在高水压作业下，仍然可能有一部分永久支护结构被强大的高压内水撑破、拉裂。采用非预应力混凝土或钢筋混凝土衬砌的有压隧洞，当内压水头超过100 m时，衬砌就可能因内压作用而开裂;当内压水头超过300 m时，即使围岩的模量大于混凝土模量，衬砌仍然会因为内水压力开裂而导致高压内水外渗[13-14]。这一点也体现在水工隧洞设计规范中，即混凝土衬砌按透水限裂要求设计[1，4]。

（3） 在满水状态时，隧洞内外水压处于平衡状态。当隧洞排空，内水压力快速消失，但外水压力依然存在，其降压明显滞后于内水压降。另外，这种情况还会导致外水内渗的渗流反冲刷已经稳定在裂隙中的充填物，破坏隧洞围岩稳定。这种外压对隧洞可能是毁灭性的。

（4） 在隧洞充水后，围岩中遇水变性的泥岩会显著膨胀，这可能导致隧洞永久支护圈破裂;同时，泥岩自身失去大部分强度。当隧洞排空，破裂的支护圈和低强的围岩可能无法应对外水压力作用。

关于隧洞排空的危险性，国内抽水蓄能电站的充排水经验比较有说服力[15-16]。因此，隧洞排空时，严格压低排水速度是极为重要的事情。

7.2 隧洞排空期间的配套工作

在引水隧洞排空期间，隧洞集石坑清理、封堵闸门止水检修、隧洞排沙管道系统检修、隧洞衬砌和支护结构检修等需要合理及时进行。

在引水隧洞排空期间，对已发现的渗漏部位有必要进行最终灌浆。

7.3 尾水隧洞排水

为了解决3号机组的阀帽门的舌瓣门漏水问题，在利用主进水球阀挡水的情况下，实施了尾水排空（引水隧洞保持满水状态）。阀帽门接尾水肘管钢衬，位于厂房下游墙内，至机组中轴线的距离为17.325 m。

因尾水隧洞也同引水隧洞一样，为“四机一洞”布置，一旦实施尾水排空，则4台机组必须全部停机。因此，尾水首次排空工作选择在2019年1月份进行，为Neelum河的枯水期。截至此时，尾水隧洞正好充水了约1 a时间。

尾水排空主要利用尾水隧洞最低点的固定排水泵站进行排水，而移动式排水车作为辅助排水设施经A7施工支洞进入隧洞内进行排水。

固定排水泵站的结构形式为开敞式钢筋混凝土水池结构，泵站池顶高程为570 m，泵站内布置了4台额定扬程为31.3 m、单台额定排水能力为440.6 m3/h的污水泵，正常运行状态为3用1备。水泵吸水高程为567.7 m，泵站出水管出口高程为593.2 m。

移动排水车动力为柴油发动机，整车尺寸（长×宽×高）为9.5 m×2.5 m×3.8 m，自备发电机和照明，其额定排水能力为1 500 m3/h，额定扬程为55.6 m。主泵车为轮式柴油动力箱式卡车，子泵车为橡胶履带行走机构。移动排水车工作时，子泵车与主泵车通过高压软管相连，最远可间隔60.0 m。

固定排水泵站的4台潜水泵几乎是一直保持每天24 h地连续不间断抽水，直至固定排水泵站全部露出水面，即约11 d后开始让各水泵进行轮换间歇。由于设计工况的限制，移动排水车需要随着隧洞内水位的不断降低而不断拆接排水管道，其排水效率并不高。整个排水过程持续了15 d。

尾水排空后，在进行阀帽门检修的同时，也对尾水隧洞、尾水调压洞进行了一定的维护：一方面是隧洞清理;另一方面是隧洞支护圈的修复。尾水隧洞、尾水调压洞的支护圈出现了一定的破坏。具体破坏的部位多是位于隧洞泥岩段的仰拱拱脚至隧洞侧墙腰线之间的边墙，拱顶也存在一定数量的破坏，但其数量相对较少。具体破坏的形式主要有喷射混凝土大面积不规则网状裂缝、喷射混凝土开裂、喷射混凝土层间起壳或脱落等，个别相对较严重的部位出现了钢筋网片被拉断、锚杆头露出、围岩出露、喷射混凝土出现较长的开裂、局部喷射混凝土剥落等。工程师指令，针对其认为较为严重的局部做剥离和补喷钢纤维喷射混凝土的处理。对此，本文持保留态度。

本文分析导致隧洞支护圈破坏的主要原因为：隧洞经历了一个较长的开挖支护期，形成了一个稳定的“干燥”构造。当隧洞充水后，围岩重新吸水饱和。特别是泥岩，吸水后微膨胀，作用给隧洞支护圈。而脆弱的喷射混凝土无法抵御围岩的膨胀力而被破坏。

从启动尾水排空至尾水隧洞重新充水，历时共计约26 d。重新充水采用1号机组的引水隧洞排沙管道系统进行，又历时约3 d，尾水被充至593 m高程，达到发电的正常工况。

7.4 引水隧洞排空原则

N-J水电站引水隧洞超长，隧洞围岩中页岩、泥岩以及软弱砂岩类的洞段较多，且全程采用了无筋或少筋的衬砌结构，一旦进行引水隧洞排水放空作业，必将需要花费较长时间。例如，排空时间、排空后的隧洞巡检时间、对隧洞的缺陷进行的修复时间、再次充水的时间等。对隧洞进行频繁地排空、再充水等，也不利于隧洞的安全稳定以及电站的经济收益。鉴于上述主要原因，电站设计者制定了N-J水电站引水隧洞排空原则。

在隧洞首次充水成功后的20 a内，不建议排空隧洞。但对于严重的漏水事故，排空隧洞有利于大规模修复作业。

为保证隧洞衬砌和支护结构能够承受隧洞外水压力作用，隧洞应尽量不要排空。若进行隧洞排空，洞内水位下降速度应不得大于2 m/h[17]（国内的水工隧洞设计规范明确，钢筋混凝土隧洞放空速度控制在2～4 m/h[4，12]）。排空初期可使用一台机组来进行排空。

在隧洞排空期间，认真监测位于穿Jhelum河段钢衬的内外水压（安装有压强计），保证钢衬所承受的内外水压差值在3 MPa以内。

7.5 引水隧洞排空流程

基于第7.4节的排空原则，电站设计者还制定了详细的隧洞排空流程。

当机组被允许用作隧洞排空使用时，隧洞排空顺序可按下述进行。

（1） 从运行水位降至975 m的过程，最多使用3台机组满负荷运转进行排水，约持续2 h。

（2） 水位从975 m降到935 m的过程，使用单台机组从满负荷渐变至空转进行排水，约持续6 h。

（3） 水位从935 m降到605 m的过程，使用单台机组空转进行排水，约持续20 h。

（4） 水位从605 m降到593 m的过程，使用隧洞排沙管道系统排水。在相应水压下，排水流量约为1 m3/s，约持续7 d。若想減少该过程的缩排水时间，可用一台机组采用被制动或空转的状态进行配合。

（5） 水位从593 m降到585 m的过程，必须使用尾水隧洞排水系统进行排水。

当机组不能用于隧洞排空使用时，隧洞排空只能使用隧洞排沙管道系统进行排水。这样，隧洞排空的持续时间将非常长，且管道系统中的针阀将遭受额外的磨耗。

7.6 引水隧洞后续充水

在引水隧洞首次充水及排空完成后，隧洞后续充水程序应与首次充水保持一致，但对充水速度有所放缓，其关键点如下。

（1） 饱和暂停步骤可以不再需要（相比隧洞开挖支护的施工时长，隧洞排空到隧洞再充水的时间是较短的，这个时长不会导致隧洞围岩严重脱水而形成“干燥”构造）。

（2） 引水隧洞充水的洞内水位上升速度可按5～10 m/h控制[12，18]。

（3） 坡度较陡的洞段，很容易产生较高的水流速度。为了防止较高水流速度对隧洞仰拱面的不利影响，充水流量限制在7 m3/s是必要的。

8 结 语

（1） 整个充水过程中应增加厂房区域地下水监测频率，及时对厂房区域地下水监测数据进行分析总结，并作为隧洞充水过程调控的重要参考。

（2） 隧洞各封堵部位，特别是高水压部位，是重点监控部位。对于出现的渗漏水，应具体分析，并及时决定是否进行灌浆弥补。

（3） 各施工支洞的封堵混凝土塞的水平施工缝需要格外注意施工缝面的处理质量，否则极可能成为后期的渗漏通道。

（4） 当施工支洞的封堵混凝土塞存在永久交通廊道时，应特别注意，交通廊道顶面的第一个分层厚度不能过小。若过小，隧洞内高压水可能渗入混凝土塞的水平施工缝，并击穿这个小分层;或者在后期处理混凝土塞渗漏而进行弥补灌浆时不能加压。

（5） 随着时间的推移，隧洞内浑浊的水可能修复一些混凝土裂缝，即使是在高压部位。

（6） 由于水环境变化会导致隧洞围岩的膨胀与收缩，其产生的作用力是巨大的，会对隧洞的支护圈产生不同程度的破坏，特别是拱脚等应力较为突出的区域。

参考文献：

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[3] 铁道第二勘察设计院.铁路隧道设计规范：TB 10003-2005[S].北京：中国铁道出版社，2005.

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（編辑：胡旭东）