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红花寺水库输水隧洞结构安全复核及防渗加固修复处理

文档作者：苏旭华1．张晓宁2 文档来源： 1．勉县水利局 2．西安理工大学		点击数：	更新时间： 2025年05月30日
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第53卷第5期
2017年5月
甘肃水利水电技术
GANSU WATER REsOURa隅AND HYDROPOWER啊￡CHNOLOGY
V01．53．No．5
May，2017
·设计与研究·
红花寺水库输水隧洞结构安全复核及防渗加固修复处理
苏旭华1．张晓宁2
(1．勉县水利局，陕西汉中724200；2．西安理工大学，陕西西安710048)
摘要：针对水库输水隧洞末段现存的围岩破碎及强风化、混凝土老化、接触带渗漏等问题，结合实地踏勘和钻芯取样，
依据现行技术规范对隧洞混凝土衬砌结构的强度、抗裂稳定性等技术指标进行了全面安全复核。结果表明：现状隧洞
过流能力、强度和抗裂安全系数均在规范允许技术指标范围内，整体安全稳定性较高。优选TK砂浆修复、回填灌浆与
固结灌浆补强、增设帷幕灌浆截水环和内衬钢管等工程措施进行加固修复。处理后，隧洞结构整体性、稳定性等均较
好，渗漏问题得到了成功处理。
关键词：输水隧洞；过流能力；衬砌结构；抗裂安全系数
中图分类号：TV698．2+4 文献标志码：B 文章编号：2095—0144(2017)05—0015—03
1 工程概况
红花寺水库是一座以灌溉为主，结合防洪、发电
和养殖及生态旅游等综合水资源利用的小(1)型工
程。坝址以上控制流域面积145 km2，总库容415万
m，，正常蓄水位636．91 In，相应库容为251万in3，坝
顶高程642 In，最大坝高45．6 In，坝顶宽5 m。枢纽工
程主要由黏土心墙坝、溢洪道、灌溉(发电)引水隧洞
及坝后发电站等组成。水库灌溉(发电)输水隧洞位
于主坝右岸山体中，进口前端为喇叭形，底板高程
631．2 ITI，断面尺寸由2．2 In×1．8 in渐变为1．8 111×
1．5 ITI。隧洞总洞长185 m，前段为方形(1．8 nl×1．5
m)渐变为圆形(内径1．2 m)，长8 m；中段为内径1．2
m厚30～50 cm钢筋混凝土结构衬砌圆形隧洞，长
162 in；末段为内衬钢管圆形隧洞，长15 in。发电支
洞在隧洞末段采用压力钢管(内径为1．0 rfl)引水发
电，发电支洞与输水隧洞轴线成45。夹角。
2输水隧洞运行现状及主要病险问题
根据水库首部枢纽布置，输水隧洞布置在主坝
右岸山体中，隧洞所在山体从上到下为全风化层、强
风化花岗岩、弱一微风化花岗岩。由工程地质勘察
报告可知：输水隧洞整个洞体除出口段岩体条件较
差，存在岩体破碎及强风化、地下水较多等问题外，
其余洞段工程地质条件整体呈良好状态。水库从建
成蓄水投运以来，在隧洞出口与山体接触部位存在
渗水问题，尤其在汛期大流量高水位蓄水条件下运
行，其渗漏问题更加明显【1。21。在运行维护期间，水库
管理站结合工程实际情况采取多次灌浆处理，但由
于没有进行全面整体分析和规划处理，渗水问题虽
得到一定改善，但效果不太明显，严重威胁到隧洞运
行的安全稳定性。根据水库多年运行观测资料分析，
隧洞出口段渗漏主要呈现以下特征：①水库在631．2
m及以下低水位运行时，隧洞渗水问题不严重；在
631．2 in～636．91 in范围内运行时，渗水现象开始出
现，且随蓄水水位的升高而增大；②渗漏出的水体呈
清澈状态，不浑浊，也不含泥沙。
为准确找出隧洞渗水原因，组织设计等相关人
员进行现场全面踏勘，察看结果表明：①输水隧洞中
末段的中上到顶部部位洞身砼存在大量蜂窝、麻面
问题，呈现集中带状分布，带宽多为10～30 cm，局
部带宽达40 cm，深3。5 cm，最深达7 em；②水平分
布的灌浆管周围存在渗水和喷水问题，从原设计图
知为水平施工缝区域，尤其在o．7 In高水平施工缝
区域渗水和喷水较为严重；③局部存在横向裂缝，宽
0．3～0．5 mm。采取内衬砼钻芯取样分析，结果表明：
砼内部结构强度均匀度和密实度较差，尤其在深度
较深的蜂窝部位，其砼强度仅有9．3 MPa，远低于设
收稿日期：2017—05—09
基金项目：国家科技支撑计划项目(2015SXG72A19)；中央高校基本科研业务费专项资金(220692175)
作者简介：苏旭华(1972一)，男，陕西勉县人，工程师，主要从事水利水电工程勘测设计及工程管理，E—mail：s】(h19721@126．tom。
·15·
万方数据
2017年第5期甘肃水利水电技术第53卷
计C20强度标准值[20 MPa]指标要求。经关闸检查、
高锰酸钾示踪探测，最终确定隧洞末段渗漏主要是
由于设计和施工原因，导致施工质量较差，尤其是止
水结构和新旧混凝土结合质量较差，加上隧洞内水
压力随蓄水位增加而增大作用，导致原质量隐患逐
渐演变成渗水通道13]。为确保输水隧洞具有较高的
运行安全可靠性和节能经济性，有必要对隧洞整体
结构进行全面安全复核，并采取合理工程措施进行
加固处理，排除安全隐患。
3水库输水隧洞结构安全复核
3．1 隧洞过流能力复核
(1)水头损失
灌溉(发电)输水隧洞全长为185 m，进口中心
高程631．2 m，引水高差32．69 m。主洞衬砌支护后净
内洞径为1．2 m，为内衬钢筋砼圆型结构。经计算，输
水隧洞水力损失特性指标为：沿程损失0．954 3 m，
局部水头损失1．175 5 m，总水头损失2．129 8 m。
(2)过流能力复核
现状输水隧洞在中部与发电引水支管连接，出
口与灌溉渠道相连。在正常蓄水位条件下，设计引
水流量2．5 m3／s。过流能力复核按照有压洞进行分
析，经计算求得输水隧洞过流量与库水位间的关系
(表1)。
、
表1灌溉(发电)输水隧洞流量与库水位问的关系
从表1可知：当水库在于正常蓄水位(636．91
m)运行条件下，隧洞能过设计3．95 m3／s，最大过流
能力5．65 m3／s，隧洞现状结构过流能力满足设计
要求。
3．2输水隧洞结构安全复核
(1)基本参数
隧洞洞身段围岩整体稳定性较好，以花岗岩为
主。根据隧洞竣工图纸，隧洞末段配筋方案为：环向
筋为两层qbl8@172，纵向筋在00、900、1800、
270。四个部位设置618钢筋，内环纵筋为
qbl4@276，外环纵筋为614@315。为简化计算，将现
状隧洞按照全断面30 cm厚段和50 cm厚段内衬钢
筋混凝土衬砌结构进行结构复核。考虑到衬砌混凝
土经过几十年运行，存在碳化影响，复核时对混凝土
弹性模量进行折减处理【4】。
(2)计算工况及荷载基本组合
根据SL 191—2008{水工混凝土结构设计规范》
和DL 5077—1997{水工建筑物荷载设计规范》，取隧
洞最不利截面进行安全复核[5-61，其荷载组合工况
为：①基本荷载组合工况(正常蓄水位636．91 m+山
岩压力+衬砌自重+内水压力+满洞水压力+外
水压力)。②特殊荷载组合工程(校核洪水位641．95
m+山岩压力+衬砌自重+外水压力)(管内无水条
件)。隧洞按已建工程进行复核，计算中不考虑地应
力、温度作用和地震作用。经计算，得典型断面的基
本组合工况和特殊组合工况条件下的结构特性参数
的安全复核结果(表2)。
表2隧洞典型断面安全复核结果
从表2可知，对于隧洞现状已衬砌50 cm厚洞
段，在基本荷载组合工况下其最大裂缝宽度为0．18
mm，校核工况下最大裂缝宽度为0．20 mm；对于隧洞
现状已衬砌50 em厚洞段，在基本荷载组合工况下其
·16·
最大裂缝宽度为0．14 mm，校核工况下最大裂缝宽度
为0．19 mm，均在规范允许的[o．25 mm]和[o．30 mm]技术
指标范围，即：现状隧洞的结构应力和配筋均满足结
构安全和限裂要求。结合表2和SL 191—2008{水工混
万方数据
第5期苏旭华，等：红花寺水库输水隧洞结构安全复核及防渗加固修复处理第53卷
凝土结构设计规范》相关理论同，计算得现状隧洞典型断面各控制点的强度和抗裂安全系数指标值(表3)。
表3隧洞典型断面各控制点的强度和抗裂安全系数指标值
从表3可知，在基本和特殊荷载组合工况条件
下，现状隧洞钢筋混凝土结构构件各控制点的强度
安全系数和抗裂安全系数均满足规范要求。但由于
隧洞目前存在衬砌混凝土蜂窝、麻面和渗水等问题，
存在较大安全隐患。且随着缺陷和安全隐患的继续
发展，势必会发展成不安全事故，严重影响隧洞运行
的安全稳定性，急需采取有效工程措施进行加固处
理，确保隧洞安全[81。
4输水隧洞除险加固处理
从隧洞结构安全复核结果可知：隧洞现状结构
强度和限裂特性均满足规范要求，结构安全稳定性
较好。但由于洞身结构存在老化裂缝渗漏问题，为
提高隧洞整体安全稳定性，需结合工程实际采取相
应工程措施进行加固处理，方案如下：
(1)经结构安全复核计算，原配筋率满足规范
构造要求。对现状隧洞存在蜂窝、麻面及裂缝等部
位的老化衬砌混凝土，采取凿除并抹TK聚合物砂
浆进行修补加固，有效提高现状隧洞衬砌混凝土结
构强度。
(2)针对现状隧洞顶部衬砌混凝土与围岩接触
带存在渗漏通道问题，采取回填灌浆将围岩顶拱空
洞填实进行加固处理，以封堵接触带问的纵向渗流
通道。灌浆材料采用M10水泥浆，灌浆压力为o．3～
0．5 MPa，孔深入接触带围岩50 cm，达相对不透水
层。
(3)隧洞末段桩号k0+0176．00处存在的断层
f，采取固结灌浆进行加固处理，以封堵围岩断层处
裂缝贯通至隧洞的渗流通道。固结灌浆为全断面灌
浆，灌浆材料采用M10水泥浆，采用风钻造孔，灌浆
压力为0．6 MPa，注入率不大于0．4 L／min。灌浆孔排
距2．0m，孔深入围岩2．0m。
(4)在隧洞中部桩号k0+030．50、k0+095．50和
k0+0165．50三处设置环状帷幕灌浆，以形成隧道沿
程的3道截水环，延长接触带渗流路径，降低隧洞末
段渗水压力。帷幕灌浆为采用纯水泥浆液，按单排孔
布置，孔距1．5 m，孔深入围岩2．0 m。
(5)隧洞末段k0+0168．00～k0+0185．50处，采
用内衬钢管加固支护，解决隧洞末段向外渗漏问题，
同时可以提高隧洞末段衬砌结构强度。衬砌钢管内
径为2．8 m，能够满足隧洞设计过流能力。
5结论
水库灌溉(发电)输水隧洞，由于强风化围岩裂
隙发育、施工质量差等因素的影响，加上几十年运
行，存在隧洞洞身混凝土蜂窝、麻面、脱落和末段隧
洞与围岩接触带渗漏等问题，严重影响隧洞供水运
行的安全稳定性和节能经济性。为采取全面有效的
工程措施进行渗漏处理和混凝土强度加固修复，结
合工程实践对现状隧洞衬砌混凝土结构的强度和抗
裂性能，进行了全面安全复核，并采取有针对性的工
程措施进行加固修复。
(1)从踏勘和观测资料分析可知，隧洞末段存
在裂隙渗漏问题，主要是由于设计标准偏低、施工质
量较差等原因引起，将影响隧洞结构整体安全稳定陛。
(2)隧洞混凝土衬砌结构安全复核结果表明：
隧洞过流能力、混凝土结构强度和抗裂稳定性，均在
规范允许的限值指标范围内。但为了避免安全隐患
进一步扩大成安全事故，必须采取合理加固修复工
程措施进行全面防渗处理。(下转第56页)
·17·
万方数据
2017年第5期甘肃水利水电技术第53卷
聚氨酯保温板进行保温，保温板外部设4,1．0 mm×
20 mm×20 mm钢筋网进行防护，表层采用20 mm
厚MIO水泥砂浆抹面。在槽身顶部预埋沉降变形观
测点，以对座槽运行期的沉降位移进行观测。渡槽
支墩基础处理如图l所示。
<≥k翻，燃
。砸==二丑二==]圃砸豇■ 哑黼Ⅻ芝盔竺均
图1支墩基础处理剖面
游沟道洪水须设排水边沟排至泄水渠沟道。
土工格栅换基层铺筑要求：①土工格栅在平整
的下承层上按设计要求的宽度铺设，其上下层填料
无刺坏土工格栅的杂物，铺设土工格栅时要绷紧，拉
挺，避免折皱、扭曲或坑洼。土工格栅纵横向拼接采
用搭接法，搭接宽度不小于30 cm。②铺好土工格栅
后，人工铺设上层砂砾料，并及时完成夯实，避免长
期暴晒。③上层砂砾料夯实从两边向中间推进，要求
压实后相对密度不小于0．75。
5坍塌沉陷处理效果评价
党河三级水电站引水渠坍塌沉陷处理于2014
年9月完成并投入运行，至今运行良好，未出现裂
缝、漏水、沉陷等不良工程问题。
6结语
党河三级水电站引水渠4+630～4+725为跨沟
段，前期采用高填方暗渠，下部设山洪涵管进行沟道
洪水排泄。高填方段由于清基不彻底、填方料质量不
达标、碾压不密实、沟道山洪涵管设置不合理等原因
遇水坍塌沉陷，坍塌沉陷处理时采用“砂砾石夹土工
格栅包裹体局部换基+矮支墩座槽”处理方案，是
结合地质勘察资料，分析计算得出原填筑体的根据工程区特殊的地质和地形条件采用的一种新方
最大沉降量为0．1 1 m，综合考虑土体固结沉降的漫案，不仅能够适应软弱地基处理、适应地基变形，且
长过程及现状填筑体施工完成已近2年时间，为适施工相对简单，工程投资相对较低。另外，为适应渠
应渠基逐步产生的沉降，在矮支墩顶部预留千斤顶基逐步产生的沉降，在矮支墩顶部预留千斤顶位置，
位置，当渠基产生不均匀沉降时可调整恢复至原设当渠基产生不均匀沉降时可调整恢复至原设计高
计高程，保证槽身安全。同时上游边坡采用黏土夯程，保证了槽身安全。经2年多运行实践，坍塌沉陷
填进行防渗处理，下游边坡须进行削坡稳定处理，上处理后的引水渠运行良好。
‘o●o●’(>●o●o●o●o●o●·p●o●。◇●<>●<>●<>●◇●<>●o●o●o●o●<>●o●o●o●o●<>●◇●o●o●o●<>●◇●<>●<>●o●o●o●o●o●o●o●◇●o●o●o●
(上接第17页)
(3)结合隧洞结构安全复核结果，针对隧洞存
在的混凝土老化、裂缝渗漏等问题，采取凿挖TK砂
浆回填修复、接触带回填灌浆、断层裂隙固结灌浆、
增设帷幕灌浆截水环和内衬钢管支护等加固修复工
程措施。除险加固修复处理后，灌溉(发电)输水隧
洞的整体性、结构强度和抗渗稳定性等均得到较大
提高，并历经汛期大流量洪水考验，渗漏问题得到成
功处理。
参考文献：
[1]周民强．河口水库除险加固工程输水涵管改造设计【J]．甘
肃水利水电技术，2005，41(2)：180—181．
[2]王玉竹，张胜强．华阳河水库除险加固施工管理研究【J】．水
·56·
电与新能源，2015，8(12)：49—51．
[3]雷赞舟．新建隧洞在水库放水系统除险加固中的应用【J】．
陕西水利，2014，14(5)：68—69．
[4]陈君利，沈坚．上虞市山塘水库大坝除险加固中涵管处理
方法探讨[J]．浙江水利水电学院学报，20 1 1,23(2)：62—64．
[5]陈敏柏．灵东水库除险加固工程输水隧洞施工【J]．广西水
利水电，2010，39(1)：36—38．
[6]粱敏慧．长潭水库除险加固工程建筑物安全后评价[J】．浙
江水利水电专科学校学报，2013，25(2)：23—26．
[7]丁夏浦，杨百枫，仇健．浙江省土石坝水库加固设计的若干
问题叨．浙江水利科技，2015，43(6)：65—67．
[8]钟世华，刘旭．浅谈红岩水库除险加固中引水隧洞设计与
施工[J】．广东水利水电，2010，39(7)：54—56．

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