隧洞渗漏综合分析

1、隧洞渗漏综合分析1工程概况xxx水库位于坝址以上河道长90.4km，控制流域面积1876km2,水库总库容1.13亿m3,兴 利库容0.71亿m3,死库容0.23亿m3，是一座以防洪为主，结合灌溉、发电等综合利用的 大（2）型年调节水库。水库大坝原设计防洪标准为100年一遇洪水设计，1000年一遇洪水 校核，正常蓄水位836.6m，设计洪水位837.5m，校核洪水位840.3m。xxx水库枢纽工程由 大坝、溢洪道、泄洪供水发电隧洞及水电站等建筑物组成。泄洪供水发电隧洞位于水库右岸，内径5m，洞长550m，进口底高程803.77m，出口底高程 798.25m，设计泄量278m3/s，校核泄量29

2、3m3/s。隧洞洞身从砂页岩组成的单斜岩层中穿过， 岩层走向NE65，倾向SE，倾角1617，岩层倾向与隧洞轴线方向夹角23，有三 组高倾角张开节理，有6条正断层横切洞身，断层断距0.5m1m。隧洞上覆岩体厚度大部 分在30m左右，在0+440以后岩体覆盖层厚度减薄，最薄处仅10m左右。2隧洞存在的问题洞身原设计170#钢筋砼衬砌，厚50cm。砼浇筑采用6cm预制砼板作模板，边、底拱为砼浇 筑，部分砼采用人工震捣，顶拱为预埋骨料压力灌浆。从隧洞多年来的运行情况看，漏水非 常严重，虽经多次灌浆处理，但效果不佳。1979年12月关闸停水期间进洞检查发现有20 处漏水，1984年6月进洞检查发现裂缝

3、24条，流水孔26个，木桩腐烂孔8个，全段均有 漏水现象。另据水总“xxx水库输水隧洞施工总结” （1970年）中记载，对浇筑的砼28 天龄期强度测定分析后，实际上砼标号只达到100#，又1965年对洞身0+4800+530段加 钢筋喷砂浆加固时，在凿除预制砼模板后发现边拱砼不密实，有蜂窝麻面现象，其面积占这 段边拱总面积的14.5%，可见洞身衬砌质量之低。3隧洞渗漏分析建库以来，分别在不同时期，在水库大坝右岸共埋设了49个渗流测压管，到目前为止有30 个测压管正常观测，其余报废。对隧洞附近的右岸测压管多年观测资料进行整理分析，得出部分测压管水位过程曲线、库水 位管水位相关曲线及管水位等水位图

4、。1）管水位过程分析考虑到1995年的库水位相对较高，观测资料也较全，故采用1995年的资料系列，对完好的 观测管绘制水位过程线，从测压管水位过程线可以看出，除个别点灵敏度较差外，其余的管 水位过程线都不同程度地反映了与库水位的相关性，滞后时间较短，几乎与库水位同步升降。 考虑测压管位置、埋设高程不同而渗径不同，从而渗水压力不同的因素后，管水位过程线说 明了隧洞有渗漏现象存在。2）回归分析测压管水头的大小与库水位、渗径长度、材料的渗透性等因素有关。本次回归分析，不考虑 时效、温度等，对部分测压管作管水位与库水位的线性相关关系，即点绘hH相关图，按 相关方程h=bXH+a作直线相关，从中可以看出

5、，除个别测管（右6、右补9、右21）外， 相关性都较好。管水位与库水位相关关系成果表表1观测管相关方程相关系数R右 2 y=0.5973x+300.19 0.802右 3 y=0.3113x+535.24 0.834右 6 y=1.1455x-162.81 0.426右补 9 y=1.8744x-749.97 0.598右 16 y=1.9482x-809.64 0.829右 17 y=1.5898x-518.33 0.962右 18 y=0.6945x+240.90 0.922右 20 y=0.2991x+554.29 0.802右 23 y=0.9678x+2.15 0.861右 25 y

6、=1.0071x-34.14 0.939由相关关系可得出水库在正常高水位（836.6m）时，管水位预报值如表2。正常高水位时的管水位表表2观测管右2右3右16右17右18右20右23右25管水位（m） 799.89 795.67 820.22 811.70 821.92 804.52 811.81 808.40正常高水位时的管水位表明，除右2、右3两个观测管外（此两点在坝体范围，距滑坡体较 远），其余管水位接近滑坡体滑动底面高程范围，对滑坡体稳定不利。3）测压管等水位线分析对1993年（最高库水位835.93m）和1995年（最高库水位836.55m）两年分别作了最高管 水位等水位线图。两年的

7、等水位线图总趋势是一致的，靠近洞身一侧为高水位线，靠近坝体 下游一侧为低水位线，说明渗水有由洞身流向坝体下游右侧的趋势，且在等水位线中部有两 个明显的凹沟，这一点更证实了洞身存在明显的渗漏点。4隧洞衬砌结构复核计算隧洞洞身为0+0370+530m段，长493m，内径5m，衬砌厚度0.5m，隧洞底坡，0+037 0+440m 段为 1/110，0+0370+440m 段为 1/45。1）原隧洞衬砌设计原隧洞洞身钢筋砼衬砌按允许砼裂缝计算强度，再按不允许砼裂缝计算应力校核砼抗裂性， 并要求抗裂安全系数大于1。隧洞内径5m，衬砌厚度0.5m，钢筋砼标号170#，岩石坚固系 数f=3.5,弹性抗力系数

8、K=6Mpa，洞身设计以主支洞交叉的0+411.1m处断面作为计算标准 断面，按考虑弹性抗力和不考虑弹性抗力两种情况计算，计算中，均匀内水压力38.2m，温 度应力取相当于4.0m水头的内水压力，电站水锤压力4.6m，回填灌浆压力0.2Mpa。计算 结果，配筋率均小于最小配筋率0.25%，砼最大拉应力为1.67Mpa，最小抗裂安全系数为 1.012。2）隧洞衬砌复核计算依据现行水工隧洞设计规范（SD134-84）试行，结合本工程情况，隧洞衬砌可按限裂设 计进行复核计算。仍采用主支洞交叉的0+411.1m处断面为标准断面，计算荷载有：内水 压力：正常蓄水位836.6m；外水压力：采用地下水位线以

9、下的水柱高乘以相应的折减系 数的方法，估算作用在衬砌外缘的地下水压力，折减系数8取00.4,在与内水荷载组合时 P取0，根据埋设的孔压管观测资料绘制的地下等水位线，在0+411.1m处地下水位为815m； 衬砌自重；山岩压力，围岩力学指标同前；灌浆压力按0.2Mpa计；电站水击压力， 依据我院1986年1月编制的xxx水库加固改造工程初步设计报告，取为8.92m。由于砼浇筑质量差，本次复核计算中，砼标号按100#考虑，并计算考虑围岩弹性抗力和不 考虑围岩弹性抗力两种情况。经复核计算，原衬砌内、外层配置5? 1622的钢筋满足要求，其砼应力和裂缝宽度见表3。隧洞衬砌砼应力及裂缝计算成果表表3截面

10、考虑围岩弹性抗力不考虑围岩弹性抗力砼未开裂砼开裂O i（Mpa） O o （Mpa） fmax（mm） fmax（mm）? =0 1.486 0.879 0.099 0.237? =n /4 1.211 1.040 0.088 0.225? =n /2 1.069 0.915 0.074 0.206? =3n /4 1.064 0.919 0.065 0.201q =n 1.329 0.639 0.063 0.199注：表中为O i砼内缘应力，O o为砼外缘应力，fmax为砼裂缝宽度。根据规范要求，100#砼允许拉应力为0.83Mpa，限裂设计时，最大计算裂缝宽度不应超过 0.20.3mm，按

11、隧洞所处的工作条件，上部山体有滑坡体，最大裂缝宽度的允许值可采用 0.2mm。复核计算表明，砼不满足抗裂要求，在考虑了围岩弹性抗力情况下，最大裂缝宽度 不超过0.2mm，但在不考虑围岩弹性抗力情况下，最大裂缝宽度基本都超过0.2mm，考虑 在桩号0+440.0m以后，上覆岩体厚度只有10m左右，且整个隧洞在砼浇筑时顶拱为预埋骨 料，砼浇筑质量差，存在薄弱部位，故以不考虑围岩弹性抗力情况为宜。因此原钢筋砼衬砌 不满足裂缝开展宽度的要求。1）从观测资料分析中，证实洞身存在渗漏问题。由于洞身渗漏问题的存在，将影响到隧洞 顶部的滑坡体稳定性，从而影响到隧洞本身的安全。2）洞身衬砌强度经复核计算不满足裂缝开展宽度的要求，且衬砌砼顶拱预埋骨料压力