水电站引水隧洞渗水分析与治理

刘 坚

(云南大唐国际李仙江流域水电开发有限公司，云南 普洱 665000)

1 引水隧洞及渗水概况

某水电站引水隧洞检查中发现引水隧洞渐变段裂缝渗漏量达180 L/s (对应水库水位605 m)，严重影响机组、流道检修，长此以往可能会影响引水隧洞结构安全。

引水隧洞长约450.871 m，为圆形，开挖洞径12 m，其中桩号引0+000 m 至0+025 m 为渐变段。渐变段由6.5 m×12 m 矩形断面渐变为直径10 m圆形断面。

渐变段一次支护采用喷混凝土C20，厚15 cm，系统锚杆φ25@2.0 m×2.0 m，长4.5 m，交错布置，局部挂钢筋网，φ6.5@0.15 m×0.15 m，其中桩号引0+000.0 m 至0+005.0 m 段采用钢筋格构架支护；二次支护采用1 m 厚C25 钢筋混凝土衬砌。

2 渗水原因分析

2.1 渗水源排查

渗水部位紧靠左岸山体，距水库仅10 m，初步判断渗水可能来自水库或岩体。

观测渗水量发现，随着水库水位的上升，渗水量呈现缓慢上升趋势；降雨对渗漏量无影响。

潜水员查找引水隧洞岸坡与水库结合部位，发现两处明显渗漏点，通过临时封堵，引水隧洞内渗水明显减小，30 min 后渗水混浊且渗水量恢复至封堵前状态。从渗漏量与水库水位变化关系可以确定渗水来自水库；通过渗漏点排查及临时封堵渗水变化情况看，渗漏点较多，且均分布在引水隧洞与岸坡接触部位，所排查到的两处渗漏点为其中最主要的集中渗漏点。

通过查阅建设期的地质照片记录，发现引水隧洞进口区域在建设期开挖后存在局部岩体破碎、裂隙现象。查阅建设过程资料发现该部位未采取固结、回填灌浆等措施对岩体破碎、裂隙进行封闭。

综合上述分析，最终确定渗水来自于水库，渗漏路径为水库→岸坡→引水隧洞渐变段衬砌混凝土裂缝→引水隧洞。

2.2 渗水原因

通过渗水源排查，找到了引水隧洞渗漏原因。

(1) 水电站建设期施工过程中对施工过程质量管控不到位，引水隧洞洞口段爆破开挖未采取控制性爆破开挖，导致局部岩体破碎；施工期未对爆破产生的破坏及时采取补救措施，工程即投运。

(2) 运行过程中针对建设期存在的工程隐患问题移交不清，相应的运行规程未及时调整，导致渐变段裂缝产生。

3 治理方案

结合渗水情况和渗漏路径，决定采取化学聚氨酯灌浆封堵衬砌混凝土与岩体间缝隙，对渗漏路径进行硅酸盐水泥灌浆补强。在实施治理前，通过发电将水库水位降低至死水位(603 m)，降低渗漏量对施工过程的影响。考虑到引水隧洞衬砌结构存在裂缝，为确保施工安全，通过核算得出水库水位在610 m 时衬砌结构存在异常变形风险。

3.1 聚氨酯灌浆

根据DL/T 5406—2010《水工建筑物化学灌浆施工规范》要求，放空引水隧洞，在引水隧洞内裂缝两侧梅花形布置聚氨酯注浆孔，并将注浆管路布置至603 m 高程以上平台进行化学聚氨酯灌浆，灌浆压力控制在0.2～0.5 MPa，当浆液注入量小于0.01 L/min 后结束灌浆。

3.2 水泥灌浆补强

根据DL/T 5148—2012《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》要求，水泥灌浆原则是对渐变段衬砌混凝土和围岩裂隙部位进行固结灌浆，形成整体结构，提高围岩衬砌联合承受水压能力。左、右侧灌浆孔距离引水隧洞渐变段衬砌外边界距离初步定为0.75 m，该距离可根据后期施工情况适当靠向衬砌外边缘，以40 cm 左右为宜。

由于渐变段向下游底部高程逐渐降低，灌浆深度为底部深入底板衬砌混凝土不少于3 m 位置至579.50 m 高程，灌浆顶部高程为605.00 m，控制底部灌浆孔间距1.5 m，左侧灌浆孔设两排，排距1.5 m，右侧灌浆孔设一排。

灌浆平台考虑充分利用渐变段左侧塔基平台及614.00 m 马道。靠近左侧衬砌边缘第一排7 个灌浆孔中心线为渐变段左侧衬砌外边缘左侧0.75 m位置，可根据灌浆钻孔效果适当靠近衬砌外边缘，以40 cm 左右为宜。第一个灌浆孔(7 号孔)距离引0+000.00 m 位置下游侧0.8 m，6 号灌浆孔距离7 号灌浆孔距离0.7 m，自上游向下游侧6 号至3 号灌浆孔沿灌浆孔中心线方向依次间距1.5 m 布设，2，3 号灌浆孔分别距离其上游临近灌浆孔距离0.7 m，其中3～6 号打设钻孔沿灌浆孔方向铅直向下，1，2 号灌浆孔沿灌浆孔中心线方向向下游分别倾斜2.652°，1.329°，7 号灌浆孔沿灌浆孔中心线方向向上游倾斜1.329°(该位置为理想位置，施工过程可将该位置稍微向下游偏移或以钻孔碰到衬砌结构为准结束钻孔开始灌浆)，以保证在灌浆底部高程575.50 m 的灌浆孔间距为1.5 m。施工过程应根据现场实际情况避免打孔到锚索。引水隧洞左边墙外侧第二排固结灌浆孔在灌浆底部与第一排呈梅花形交错布置。引水隧洞右边墙灌浆孔与左边墙第一排灌浆孔关于渐变段中心线对称。

4 治理效果

2018年6月，龙马水电站引水隧洞渐变段化学灌浆及固结灌浆施工完成，参建方相关专家对引水隧洞渐变段灌浆效果进行放空检查，治理完成后，渐变段渗水量由180 L/s 降低至0.01 L/s (水库水位609.3 m)，最终水位控制在610 m 以下。

通过查阅现场施工资料得知，固结灌浆后围岩整体性得到了加强，起到了减少渗漏量的作用，并提高了引水隧洞渐变安全稳定性，而引水隧洞进口段作为挡水建筑物的组成部分，有效促进了大坝安全稳定性的提升。