作者：沈奕斌
1工程概况
辽宁省大伙房水库输水工程是辽宁省“十一五”期间的重点工程，其主体建筑物为长85. 32km的输水隧洞，隧洞底坡为1/2380，设计引水流量70m3/s，开挖直径8. 0m，埋深大多在100 - 600m之间。隧洞施工采用以TBM掘进机为主、钻爆法为辅的联合作业方法。输水隧洞开挖完成后需全段进行混凝土衬砌，衬砌混凝土的质量直接关系到输水工程的安全运行和使用寿命，从衬砌的效果来看，已经浇筑衬砌存在的缺陷主要有以下几项：存在蜂窝麻面、存在大量裂缝，地下水从裂缝中流出导致混凝土表面泛白、存在施工缝渗水现象。本文主要分析地下水对隧洞衬砌质量的影响及其解决方案。
2地下水类型
输水隧洞沿线的地下水赋存及分布特征主要受气象、地形地貌、岩性及构造影响。大气降水是形成地下水的主要补给来源，对地下水的丰枯程度及动态变化起决定作用，同时地表水也是补给地下水的重要来源。浅部岩体由于受构造作用的切割，促成构造裂隙与风化裂隙的连通，构成较强的含水介质，是地下水获得渗水补给和赋存的场所；而深部岩体结构面多微张一闭合，透水性微弱，一般含水贫乏。第四系松散物质主要分布在山间沟谷和河谷平原，砂卵砾石层存储孔隙潜水。按地下水赋存条件与含水层的空隙性质，该区内的地下水主要有以下几种类型。
2.1 松散岩类孔隙潜水
主要分布于浑江、富尔江、苏子河、浑河、清河河谷及支流谷地。河谷平原孔隙水含水层具有冲积成因的特点，主侧流分相明显，堆积颗粒粗，其厚度向下游有递增之势。垂向上具有双层结构的特点，即表层黏性土，下为砂砾石层，并与地表水的关系密切。
2.2 裂隙水
包括风化裂隙水、基岩裂隙水和构造裂隙水。
a．风化裂隙水：分布在风化裂隙中的地下水多数为层状裂隙水，由于风化裂隙彼此相连通，因此在一定范围内形成的地下水也是相互连通的水体，水平方向透水性均匀，垂直方向随深度增加而减弱，多属潜水，有时也存在上层滞水。如果风化壳上部的覆盖层透水性很差时，其下部的裂隙带有一定的承压性，风化裂隙水主要受大气降水的补给，有明显季节性循环交替性。
b．基岩裂隙水：主要赋存于成岩裂隙及碎屑岩类裂隙中。具有成岩裂隙的岩层出露地表时，常赋存成岩裂隙潜水。陔区岩浆岩分布较广，其裂隙水较为发育。裂隙均匀密集．张开性好，贯穿连通，常形成贮水丰富、导水畅通的潜水含水层。多呈层状分布，在一定范围内相互连通。且广泛分布于洞线区各地层中，含水岩组包括侏罗系果松组、小东沟组，白垩系小南沟组，其岩层构成为砂岩、页岩、安山岩、凝灰岩等，分布于中生代盆地内，构成低山丘陵区。该岩组内多发育NE、NW向两组构造裂隙，节理裂隙风化带厚度一般小于50m，接受降水补给。
c．构造裂隙水：为赋存于断裂带中的地下水，包括断层构造带、影响带及岩体节理裂隙，受岩体破碎程度直接影响，其流量差异很大。一般随季节、地形地貌、岩性及断裂性质、规模、组成物质、形状等的变化而变化。地下水主要靠大气降水补给，少数断裂带存在深循环或呈封闭状态，具承压性。多数断裂透水性与富水性微弱。由于穿越洞线区构造多为压性或压扭性，故不具备稍大型储存地下水的条件，多为小型地下水储存场所。
2.3岩溶水
林家沟组硅质条带大理岩，是岩溶水赋存的主要区段。该洞段较短，且所含地下水一般为水量贫乏的岩溶裂隙水。另据调查，地面尚未发现岩溶现象。因此，该岩溶裂隙水不发育。
3地下水对混凝土质量的影响
隧洞开挖后主要表现为涌水、淋渗水，一般为线流状态、滴水等状态。经过分析，已经衬砌完成的隧洞段，地下水对隧洞衬砌混凝土质量存在着较大影响。主要有以下几个方面：
a．较大的地下水作用时，由于混凝土浇筑时地下水掺入到混凝土中，导致混凝土中的水灰比发生变化，影响混凝土的强度。
b．较高压力的地下水容易在混凝土未初凝时对混凝土产生劈裂裂缝，导致衬砌混凝土开裂渗水。混凝土开裂后，地下水与混凝土裂缝中的CaO反应，生成Ca( OH)2随水带出，Ca( OH)2与空气中的CO2反应生成CaCO3晶体，沉积在裂缝表面或者里面，或者沿着洞壁向下流动，影响混凝土的美观及其耐久性。
c．已经衬砌完成的隧洞，由于承压水的作用，如果衬砌的排水孔失效，当地下水的压力超过衬砌承载力时，将引起隧洞衬砌破坏。
4解决方案
4.1 灌浆方案
隧洞衬砌前，对隧洞地下水丰富地段进行阻水灌浆和固结灌浆处理。根据隧洞地下水的类型，当为松散岩类孔隙潜水、风化裂隙水时，由于受地表的直接补给，一般对地表的环境影响较大，因此开挖后应尽快进行阻水灌浆；当为构造裂隙水时，由于水量较大，影响施工，也对地下水进行阻水灌浆处理；当为基岩裂隙水时，经过一定时间排放，水量减少时再进行阻水灌浆处理，或者衬砌前停止流出水时不需要进行灌浆处理，单在该段衬砌打设排水孔。
4.1.1 阻水灌浆
a．施工图纸中规定，隧洞开挖后，当围岩裂隙水发育，出现涌水或淋水面积过大，影响地表环境或影响施工时，经监理人批准，承包人应采取阻水灌浆。
b．阻水灌浆孔深一般为3. 5m，孔距、排距现场确定。
4.1.2固结灌浆
a．钻爆法及TBM施工的V类围岩主洞段需全部进行固结灌浆处理。
b．钻爆法及TBM对于Ⅳ类围岩洞段按以下原则进行固结灌浆：
围岩破碎洞段（钢支撑加固洞段）进行固结灌浆，灌浆范围为加固段两端各延1m；渗漏水（线流、大面积渗水等）段进行固结灌浆，灌浆范围为渗漏水两端边界各延5m；施工期收敛变形较大洞段进行固结灌浆，灌浆范围为大变形洞段两端各外延2m。
4.2 防排水板方案
一般情况下，如果节理裂隙较发育的情况下，经过阻水灌浆与固结灌浆的处理，隧洞衬砌前渗漏水将大幅度减少。但在Ⅲb类围岩中，由于节理相对不发育，可灌性较差，选择阻水灌浆不能够完全处理岩面至不渗水状态，仍然存在一定范围的滴水状态。在Ⅱ类、Ⅲa类围岩中只有局部存在单点出水的情况，即使经过阻水灌浆处理也很难处理至不渗水。
因此，针对上述情况以及对经过阻水灌浆和固结灌浆处理仍然还存在大面积滴水状态的围岩洞段，采用防水板和Ω形半排水集中引排至当前浇筑模混凝土的侧面，拆除模板后立即对衬砌的排水孔进行施做，并做好反滤处理。待下模混凝土浇筑时，封堵排水管。按照隧洞Ⅱ类、Ⅲ类围岩长度洞段1%，Ⅳ类、V类围岩的5%计算需要设置防排水板的范围。
5 施工缝漏水原因分析及解决方案
施工图纸规定在第一模混凝土浇筑完成后，在端部预留一条止水条槽，宽度20mm，深度为15mm，待浇筑第2模混凝土施工前安装橡胶止水条，橡胶止水条遇到水膨胀起到止水效果。实际施工中安装遇水膨胀橡胶止水条的施工缝存在漏水，主要表现为在施工缝出现水印，或者出现泛白现象，引起隧洞衬砌面后的充填物随流水流出，或施工缝被冲刷破坏，严重影响了混凝土使用寿命。
5.1 施工缝漏水原因分析
5.1.1 遇水膨胀橡胶止水条膨胀率沿轴线分布不均匀
通过试验发现每捆橡胶止水条端部遇水不膨胀或膨胀率较低，导致止水条不能完全充满施工缝空隙；止水条中间段7天内可以达到膨胀率200% - 300%的要求。在施工中如果膨胀率较低的端部不能去除，安装后膨胀率低的部位存在渗漏通道。
5.1.2 遇水膨胀橡胶止水条现场安装不规范
实际施工中发现，施工单位安装橡胶止水条不规范。有的施工单位用钢管或塑料管放在模板台车的端部挡板上，形成的橡胶止水条预留槽断面为半圆形，其线形蜿蜒曲折。由于橡胶止水条断面为矩形，遇水各面均匀膨胀时，不能够充满整个预留槽，造成渗水；有的在浇筑第一模混凝土的时候就把橡胶止水条安装在浇筑的混凝土内；有的未设置橡胶止水条槽或者设置不够平整；有的安装橡胶条后停顿了较长时间才浇筑混凝土，橡胶止水条在第二模混凝土浇筑前已经膨胀，达不到预想的对施工缝的止水效果。
衬砌后端部止水条沟槽成型如图1所示。
5.1.3遇水膨胀橡胶止水条没有完全膨胀
为了验证橡胶止水带的膨胀时间，在15号支洞取3段橡胶止水条进行了完全泡水试验（为非实验室所做成果，试验成果作为趋势分析，而非实际膨胀数据）。所测的试验结果如下页表所列。
经过分析：12h止水条膨胀110%左右，28h膨胀120%左右，49h膨胀135%左右，60h膨胀142%左右。通过对浇筑完成的混凝土进行统计，一般浇筑一模混凝土需要时间为7 - 10h左右，15号支洞控制段混凝土浇筑一般为12h左右，按照最不利条件，20h内一般能够浇筑完成一模混凝土，这段时间内，膨胀止水条未能够完全膨胀，止水条理论上还应该能够起到止水的效果。
经过一周左右时间，橡胶止水条基本达到了膨胀效果，膨胀率达到220%。膨胀后与膨胀前橡胶止水条对比如图2所示。
由于室内实验止水条是完全浸泡在水里，经过一周左右达到了设计膨胀率，而现场施工缝中，水量没有达到室内的边界条件，完全膨胀需要更长的时间，因此施工后的短期内，施工缝存在渗水现象。
5.2 施工缝渗漏水解决方案
5.2.1 部分围岩洞段改为橡胶止水带
开挖后存在滴水状态的围岩洞段的衬砌橡胶止水条改为橡胶止水带，开挖后没有地下水的围岩洞段仍然为橡胶止水条，止水效果能够达到预想的效果。
5.2.2 止水条表面涂抹缓膨胀剂
该方案可以在止水条外表面涂抹SR缓胀剂，缓胀时间大于8 - 10h，在浇筑新混凝土前严防水浸泡，其7d的膨胀率不大于最终膨胀率的60%，涂缓胀剂可以确保混凝土达到7d强度后，止水条开始膨胀，达到止水效果。该方案由于在施工现场无法大面积实现涂抹缓膨剂，需要在橡胶止水条厂家施工，运输密封保存，待施工时再开封使用。
5.2.3 部分围岩洞段对施工缝改为注浆处理
对施工缝注浆也用于隧洞变形缝的处理，通常使用双组分聚硫橡胶、SH外掺剂、环氧砂浆等防水材料，按剔缝——抽管——埋管封缝——灌浆——缝孔的施工程序来实施。此方法曾用于北京阜成路地下热力隧道的变形缝处理，防水效果理想。在上海打浦路越江隧道中，通过凿毛、割缝、剔槽、拉管、嵌缝、抹面、注浆几步来进行防水，同样取得理想效果。施工缝注浆见图3。
5.2.4规范化施工橡胶止水条
根据《施工缝遇水膨胀止水条施工工艺标准》，该工程中采用以下方法提高橡胶止水条的安装质量：采用铝条作为橡胶止水条预留槽的模板，拆除第一模后，立即对端部进行打磨、清理处理，使下一循环安装止水条能够紧密；安装止水条时采用高强混凝土射钉固定橡胶止水条，使橡胶止水条与混凝土紧密粘贴，如果混凝土存在错台的部位，加密射钉或采用胶粘的方法。
6结论
输水隧洞衬砌混凝土完成之后，隧洞内地下水对衬砌混凝土的质量影响很大，如果处理不得当，就会击穿混凝土造成裂缝，使混凝土表面产生流白现象，不仅影响外观质量，更会对混凝土内在质量产生影响。
7【摘 要】 隧洞内地下水对衬砌混凝土的质量影响很大，应该针对隧洞洞内的地下水类型进行分析，然后选择理想的处理方案，做到既安全、又经济。本文详细介绍了隧洞地下水对衬砌混凝土造成的破坏，并给出了解决方案该解决方案在大伙房输水隧洞施工中取得了良好效果，可供类似工程参考。
