水利水电工程水工隧洞渗水问题探讨

冯楚深

摘要：水利水电工程作为一项利国利民的民生工程，对我国社会稳定发展以及保障群众安居乐业有着重要意义。为有效满足其建筑过水需求，需要针对性设计水工隧洞，以保障水利水电工程的使用效果。在水利水电工程中，水工涵洞发挥了关键作用。但多数水工涵洞建设中存在一定质量问题，包括但不限于出现渗水情况，对水利水电工程的整体建设及使用安全造成威胁。作为水利水电工程中的关键构成部分，水工涵洞主要兼顾了泄洪及引水的关键效果。若水工涵洞出现渗水问题，继而将会导致水利水电工程的整体建设质量下降，埋下安全隐患，导致严重的后果。基于此，笔者针对水利水电工程水工隧洞的渗水问题设计进行研究，继而提出科学合理的解决策略，从而有效发挥水工涵洞的关键作用，切实保障水利水电工程的整体建设稳定性及安全性，促进其建设质量提升，保障我国民生工程持续发展。

关键词：水利水电工程；水工隧洞；渗水；问题；探讨

0 引言

为切实保障水利水电工程中水工隧洞结构的稳定性及安全质量，多数设计单位在设计中会选择使用衬砌技术。但在针对混凝土结构进行衬砌的过程中，发生水工隧洞渗漏的概率将会大大增加。这种概率同时伴随着季节天气的影响，一般在雨天或较为潮湿的季节将更容易发生渗漏。若水工隧洞发生渗水情况，轻则会导致对水利水电工程的整体设计稳定性及设计质量造成影响，延缓整体的设计进度；重则会导致埋下一系列安全隐患，对人们的生命财产安全造成威胁，从而发生安全事故。基于此，在水利水电工程水工隧洞的设计过程中，设计单位要及时针对水工隧洞的渗水问题进行查明，找出发生渗水问题的原因，继而采取针对性的问题解决策略及处理策略，提升水利水电工程的设计结构稳定性及安全性，保障其后期设计质量提升。

1 水利水电工程水工隧洞渗水

基于水利水电工程的实际特点及建设情况，过水的建筑基本多采取隧洞结构，例如我们常见的导流洞、泄洪洞等。现阶段我国建筑完成的水工隧洞，在工作及使用过程中發生渗水问题的情况普遍存在，且占据比例较高。在衬砌完成后的水工隧洞发生渗漏时，一般表现为衬砌的混凝土结构层发生渗水问题，且会在建筑材料的缝隙乃至结构缝隙发生渗水。而在雨季的时候，一般渗水量较大，且渗水点分布较广，渗水情况严重；在干旱或炎热季节渗水情况较少且较轻。衬砌式混凝土结构的渗水情况发生时，部分渗水为局部点状，部分为线状或成片状滴落，淋水或者环状渗水等，大多数情况下是表面渗水，以及沿结构缝隙及材料缝隙渗水[1]。

2 水利水电工程水工隧洞渗水的危险性

首先，水工隧洞发生渗水问题，会间接导致周边水泥砂浆受到影响，在发生较大渗水或出水量时，例如周边发生点状出水或者片状出水，会带落大量的水泥砂浆，导致在混凝土结构中出现渗水通路。一方面降低了混凝土结构的稳定性及安全性，另一方面会导致整体混凝土结构被架空，产生缝隙通道，影响整体完成，易发生安全隐患或安全事故，甚至产生倒塌。其次，在水工隧道衬砌技术设计应用后，水工隧洞发生渗漏问题时，会导致混凝土被钙化，扩大渗水涌水通路面积。在水利水电工程开始使用后，渗水面积会持续淅出混凝土，导致混凝土结构中的钢筋或固定件受损腐蚀，架空混凝土内部空间面积，形成孔洞，大大减弱了混凝土结构的稳定性，导致整体结构被破坏。此外，水工隧洞发生渗水问题，会间接导致周边止水带，及混凝土的凝胶材料受到腐蚀或破坏，降低了实际的防水寿命，致使其防水能力下降，并导致混凝土结构缝隙处产生渗水，影响结构安全。最后，在水利水电工程水工隧洞输水配水的过程中，会导致从外向内渗水。在水利水电工程输水及配水中，会产生较大渗水量。若情况较为严重，会直接导致周边地质及边坡稳定性受到影响，继而引发一系列如滑坡、泥石流或塌陷等危险事故。同时会影响周边居住者的饮水，对饮用水造成污染。

3 水工隧洞发生渗漏的常见原因

3.1 前期工程设计存在缺陷

首先，由于水利水电工程水工隧洞前期选址调研过程中，建筑企业技术人员选址不严谨，导致水工隧道在建造中，处于山沟零散地带，或处于山体断面处，同时没有在做好防渗水设计，以及铺设合理的排水通路，导致地面水大量渗透到地下，继而导致水工隧洞发生渗漏。其次，在进行水工隧洞设计中，没有针对实际选址处的地基结构进行勘探，部分不稳固的地基没有进行沉降处理或者提升其基础受力，由于基础受力不平衡在设计后发生沉降。导致混凝土衬砌结构处发生裂缝或裂痕，引发渗水问题[2]。最后，在水工隧洞设计结束后，拆除模板支架的时间较早，在混凝土衬砌结构没有稳固后就进行拆除。由于水工隧洞外部的压力过大，超出衬砌结构的承重能力，导致混凝土衬砌结构承担了过大的压力，在压迫下产生了裂缝，由此引发渗水问题。

3.2 未设计好埋管引排的方案

现阶段，除水利水电工程水工隧洞发生渗水问题较为常见外，设计单位埋管引排设计方案也不够全面，具体原因体现在以下几点。首先，片状、条状渗水无法进行埋管引排，且水工隧洞在发生单点或者多点渗水的情况下，安装引排管道时容易受到钢筋安装或者浇筑混凝土的影响而导致位置发生变化。其次，多数设计单位及设计人员，对水工隧洞的防渗水设计缺乏意识，尚未意识到水工隧洞防渗水的重要性，因此多数设计人员在参与埋管引排工作时的热情度不高，常常发生位置不准确的情况，或其他设计问题，导致埋管引排的实际效果下降。最后，水工隧洞埋管引排过程中，需要设计人员进行现场监管，但一些驻场设计人员由于缺乏良好的岗位责任，对待防渗水工作缺乏重视性，工作中较为简单敷衍，没有尽到应尽的责任，缺乏岗位奉献精神。

3.3 混凝土衬砌结构设计不完善

为切实保障水利水电工程水工隧洞的设计稳定性及后期使用质量，在针对水工隧洞进行设计的过程中，要严格按照其规范设计原则及设计原则进行。例如，在水工隧洞防水技术设计方面，通常设计单位会使用设计缝止水办法。主要通过应用止水条，在水工隧洞设计中，先设计完成混凝土浇筑作业后，再进行止水条安装。在此过程中需要设计人员采取人工方式进行切筑，形成切槽。结合止水条遇水膨胀固化的特性，将衬砌混凝土结构之间的缝隙进行有效封堵，减少后期渗水情况的发生，但是之后还要进行浇筑设计[3]。但是，这种采用止水条的设计方式，在水工隧洞防水方面的效果通常较差，或者低于事前预期。其根本原因是往往在混凝土切槽处需要2～4d方才能够达到要求强度。而由于水工隧洞内实际条件影响，采取的是隧道内后退浇筑方式，因此混凝土凝固期较短，难以为混凝土留出较长时间的凝固时间。而如果继续安装止水条，则势必会导致其方式性能下降。如果不能采取有效方式固定止水条，受到后浇块的设计影响，可能会导致止水条发生位移现象。而水工隧洞内部衬砌混凝土结构的缝隙中填充钢筋时，一般会采取借助木方拼装的方式进行，但是会导致止水条切槽处的平整性较差，间接影响了后期的防水止水效果。此外，由于混凝土结构的特殊性，即使在水工隧洞衬砌结束后，也会存在较多的缝隙，而单纯依靠止水条进行防渗水的意义较小，无法完全规避水工隧道内的渗水漏水现象。

4 水利水电工程水工隧洞渗水问题解决方案

4.1 回填及固结灌浆处理技术设计

在水工隧道渗水问题的处理过程中，混凝土衬砌结构可结合回填及固结灌浆处理技术进行。对于易发生渗水问题的位置，结合灌浆孔封堵渗水部位，若防水效果不能满足实际的使用需求，设计人员需应用化学灌浆处理。通过对水利水电工程项目进行调研，在应用该项技术的过程中，需要科学设置灌浆孔，并使其处于平均的分布范围，控制各项间距保持在2M以上。其次，灌浆孔形状需要设置为梅花形，孔位偏差需要严格明确。在实际设计过程中，利用水泥浆液灌浆时要控制好压力，使其处于0.2～0.4Mpa内。但由于实际设计过程中的灌浆压力控制难度较大，会影响实际的防渗水及堵水效果。且水工隧道防渗水应用回填灌浆技术会提升设计单位实际成本，灌浆技术同时需要设计单位强化设计技术的使用。加之该项技术的隐秘性较强，多数设计单位没有严格落实灌浆设计技术细则，并掌握实际的设计要点，因而降低了最终防水质量[4]。此外，在水工隧洞出现片状或点状分布的渗水情况后，若应用回填灌浆处理技术，会导致孔洞范围较大，使内部衬砌混凝土结构稳定性受到影响。

4.2 强化水工隧洞设计水平

水工隧洞设计过程中，需严格按照实际的设计标准及设计原则进行，落实好各项规章制度。禁止在没有通过现场勘察或实践的情况下开展设计工作，要具体分析计算后再进行设计。若由于新设计技术引进或水工隧洞设计中的特殊情况，在实际的设计规范中没有涵盖的问题，导致部分规范不符合设计流程。水工隧洞设计部门需要结合实地测试及演示，并汇总相关意见报告，且需要在设计设施及设计材料配备完成后进行执行。水工隧洞设计中，隧道线位置的选择是重点内容，也是设计的核心内容。因此，需要设计部门出台多套设计方案，并结合实地进行现场勘察后，针对实际设计技术及经济性进行选择，达到有效控制成本的作用，保障前期预算达到要求。其次，隧道线与实际地层之间，由于水工隧洞与地层之间存在断裂面，因此会产生一定夹角。在地面压力作用下，隧洞内隧道顶部的地质岩体应具备充足压力，若隧道内部不能满足实际的承载需求，则需要针对隧道进行加固处理，采取相关设计措施保障周边地质层级围层的稳定性和承载性能。在水工隧洞设计中，要应用相关设计技术加固周边地质岩层，并保障岩层稳定性。为保障周边岩层满足承载量，需要结合加固措施及围岩共同构建内外承载结构，一方面防止外部压力过大导致水工隧道承载力下降，发生渗水现象；另一方面需要保障水工隧洞内部的水压满足实际承载需求。充分结合周边围岩的承载能力，在设计中具体体现其作用。应用周边地质及地质特点，经过综合计算处理后，得出具体的加固方式及措施，并通过实际的设计过程来确定加固方式。总的来说，水工隧洞的前期设计方案对后期设计水平、设计质量及设计安全性有着极大的关联，因此设计单位要针对设计层面提升重视程度，能够有效保障后期预算及造价满足实际需求，达到良好的设计成本控制作用[5]。在水工隧洞实际设计开始后，设计部门也要结合具体的设计情况及周边地质情况，对设计方案进行适当调整，使其适应实际设计过程。

4.3 處理大面积渗水问题

若水工涵洞内混凝土的密实程度较差，将会导致发生大面积渗水的情况。出现大面积渗水情况，则需要合理选用防水材料，封堵混凝土衬砌结构的渗漏层。设计单位需要结合水泥灌浆及化学灌浆两种方式，而在处理大面积渗水情况时，需结合混凝土喷射方式进行。实际设计过程中，导渗工作具有一定重要性。可应用导渗工作处理混凝土衬砌结构，开展凿孔作业，清除存在的积水，降低混凝土压力，避免由于渗水产生水压破坏情况。

5 结语

综上所述，为切实保障水利水电工程水工隧洞设计质量，减少水工隧洞渗水问题的发生，强化内部混凝土衬砌层稳定性。在前期设计过程中，设计单位务必要重视防水及排水措施的设计重要性，重视水工隧洞内部渗水问题的处理。并结合实地现场勘察，制定可行的优化变更设计方案，根据设计进程及时调整设计方案，并定制防渗水的专项设计，从而有效减少水工隧洞内部渗水问题的发生，使水利水电工程始终处于稳定运行状态。

参考文献

[1] 郭毅，袁宗洪，张斌，等.水利水电工程水工隧洞渗水问题浅析[J].水利水电快报，2022，3（6）：302.

[2] 张志刚.水工隧洞渗水原因分析及改造对策[J].中国战略新兴产业，2021，10（8）：185-186.

[3] 徐萌.水利水电项目水工隧洞渗水问题分析[J].区域治理，2021，9（10）：53.

[4] 何寿仁.水利水电工程渗漏成因和处理技术[J].水电水利，2022，15（2）：39-40.

[5] 邹海峰.水利水电工程水工隧洞渗水问题研究[J].城市建筑，2021，17（2）：209.