深埋水工隧洞衬砌渗透压力控制措施研究

我国西部高山峡谷地区水电站工程地下水位高, 深埋水工隧洞衬砌外水压力大, 防渗排水措施要求高。为减小作用于衬砌上的外水压力, 提高衬砌结构的安全性和经济性, 同时减小排水对地下环境的影响, 需要采取合理的围岩防渗排水措施。结合某在建水电站工程, 拟采用固结灌浆、排水孔等防渗排水措施, 建立泄洪洞的三维有限元模型, 精细模拟固结灌浆和排水孔作用, 研究不同方案下隧洞围岩浸润面变化和衬砌所受渗透压力分布规律。结果表明:泄洪洞深部固结灌浆可大幅减少围岩地下水内渗, 有效降低对地下水位的影响, 有利于生态环境保护;排水孔的排水降压作用显著, 可有效减小衬砌所受外水压力。若需兼顾考虑地下水环境影响及有效减小衬砌所受外水压力时, 可采用深固结灌浆联合浅排水孔的处理方案, 且建议固结灌浆范围为5~8 m, 排水孔深度1~2 m。     

天生桥二级水电站引水隧洞不良地质洞段处理

天生桥二级水电站长引水隧洞，埋藏深，外水压力大，沿线工程地质和水文地质条件极其复杂。施工中对通过断层破碎带、岩溶洞穴、暗河的不良地质洞段，采用高压固结灌浆和部分灌浆孔布设锚杆的方法加固围岩，取得了良好的效果和施工经验。     

堵排水方式对秦岭隧洞衬砌外水压力的影响研究

为研究隧洞外水压力对衬砌结构的影响,针对引汉济渭秦岭隧洞的高地下水头特点,采用数值计算分别对无灌浆层和有灌浆层两类情况下衬砌完全不透水、渗透性较低、设置排水孔3种工况进行了研究,分析了不同工况下衬砌外水压力的变化,并以典型洞段的堵排水方案为例,验证了排水孔设计的合理性。结果表明：随着衬砌结构透水性的增强,作用于二次衬砌的外水压力逐渐降低;当衬砌具有一定渗透性而未设置排水孔时,灌浆层渗透系数越小,作用于衬砌上的外水压力越小,且随着灌浆层厚度增加,衬砌外水压力不断减小,渗流量不断降低,当灌浆层厚度达到一定程度后,衬砌外水压力值虽继续减小但降幅明显趋缓;采用围岩灌浆并设置排水孔,可使作用于二次衬砌上的外水压力大幅度减小,且有效降低渗流量。综上,采用围岩灌浆的同时设置排水孔可取得良好效果,使作用在二衬结构外表面的地下水压力水头基本接近于零,达到了设计要求。     

高外水压力下深埋隧洞衬砌与围岩联合承载设计研究

在深埋隧洞的设计中,高外水压力常常成为制约隧洞结构设计的关键因素。本文结合新疆某深埋隧洞工程,秉承衬砌与围岩联合承载的设计理念,考虑固结灌浆对围岩的加固及堵水作用,对比分析了灌浆圈厚度、渗透系数及排水孔深度和布置对外水压力的影响。同时,通过有限元方法模拟固结灌浆圈与衬砌间的接触粘结作用关系,从接触粘结强度的影响机制出发,分析了高外水条件下隧洞衬砌、固结灌浆圈、原状围岩之间的传力性能,得到了不同粘结强度下隧洞支护结构的承载状态,并据此实现了对隧洞衬砌—围岩系统联合承载能力的评价,从而完善和优化了支护设计。     

水工隧洞外水压力作用下有限元计算分析

结合大比尺结构试验,采用数值模型分析(软件采用MIDAS GTS软件)隧洞衬砌在外水压力作用下的应力应变情况。结果表明,在地下洞室中,做好围岩固结灌浆设计、施工,能有效降低衬砌结构的外水压力,提高岩体承受外水压力的能力,提高隧洞周围岩体的稳定安全性,该作用效果在地下水比较丰富的地区,渗透性较强的岩体工程较为显著。结合水工隧洞的运行状况,若做好隧洞的固结灌浆圈,当隧洞存在一定的内水外渗情况,可以减轻外渗影响,避免造成工程事故。可为今后更为安全、合理的隧洞设计提供相应的研究基础。     

水工压力隧洞结构设计若干关键问题刍析

据水工压力隧洞结构与荷载特点,讨论了水工压力隧洞最小覆盖厚度、主应力大小顺序、外水荷载、钢筋混凝土衬砌轴向裂缝与限裂设计、衬砌伸缩缝间距设计与环向裂缝开展等涉及水工压力隧洞结构设计诸多复杂问题,探讨了解决上述疑难问题的计算模型与计算方法,强调为保证水工压力隧洞衬砌与围岩联合承载,应重视水工隧洞回填灌浆与高压隧洞固结灌浆.     

锦屏二级电站引水隧洞围岩高压固结灌浆试验

以锦屏二级水电站引水隧洞为例,开展了薄衬砌非完全封闭条件下,围岩高压固结灌浆试验研究。为防止灌浆施工对已衬砌混凝土造成抬动破坏,固结灌浆前,在衬砌上钻设“防抬泄压孔”,部分释放集中在混凝土衬砌与基岩接触面上的浆液压力。试验验证了“防抬泄压孔”在高压固结灌浆时可对薄衬砌起保护作用。试验效果表明,试验所采用的工艺可行、效果显著。     

锦屏二级水电站高压管道钢衬段高压固结灌浆试验

锦屏二级水电站高压管道单条长度约为540m～584m,原衬砌形式除近厂段为钢衬外其余均为钢筋混凝土衬砌,在高压管道开挖支护过程中,发现裂隙、岩溶比较发育,部分围岩较为破碎。为保证充水后高压管道的抗压稳定和改善地下厂房的运行环境,衬砌形式设计变更为全洞段钢衬,钢衬后进行高压固结灌浆。本文对高压固结灌浆施工前的灌浆试验进行了全面阐述,灌浆试验取得了积极成果,达到了预期目标,为后续钢衬固结灌浆施工提供了参考和宝贵的经验。     

高压引水隧洞渗流分析研究

应用FLAC3D程序对可卡可多辛克雷尔水电工程两条高压引水隧洞三种工况的渗流场进行了数值仿真计算,研究了高压引水隧洞采用透水衬砌设计时,渗流场中水压的变化情况。结果表明:固结灌浆对降低隧洞的渗透压力有显著效果,一定要保证灌浆深度和质量;在施工完建期和检修期,隧洞的外水压力明显大于内水压力,充水运行期内外水压差别不大;检修期,放空速度对于引水隧洞的孔压变化情况有着十分显著的影响。     

大流量涌水封堵结合无盖重高压防渗固结灌浆在锦屏二级水电站中的应用

结合锦屏二级引水隧洞工程实际创新施工工艺,通过堵水灌浆与混凝土衬砌前防渗固结灌浆的施工结合,在形成一定厚度围岩固结加载圈,抵抗高水头压力,防止外水内渗,保证施工质量的同时,又兼顾总体施工组织安排,为工程顺利推进提供了有利综合保障.     

特大断面无压泄洪隧洞外水压力取值的探讨

贵州夹岩水利枢纽工程库尾伏流泄洪隧洞为特大断面无压城门洞形,隧洞衬砌厚度及配筋主要由外水压力控制。采用隧洞衬砌四周固结灌浆、设纵横向排水盲管及排水孔等措施进行处理。运用工程类比、有限元渗流分析计算及传统计算方法进行分析研究。结果表明,衬砌排水效果良好,可有效降低隧洞外水压力。该方法对类似工程的无压隧洞外水压力的取值具有参考意义。     

承受高内、外水压力的隧洞结构设计建议

隧洞常采用的预应力钢筋混凝土衬砌需承受高内水压力,常规有粘结或无粘结预应力钢筋混凝土衬砌需耗费大量预应力钢材、锚具和普通钢筋,而且应力分布不均匀,施工麻烦,针对这些缺点提出外加预应力衬砌法,即在围岩和衬砌混凝土之间安装一种圆环形扁千斤顶设备,根据需要人为地给隧洞衬砌施加某一数值和均匀分布的反向荷载,即外加均布荷载,用以抵消内水压力所产生的拉应力。针对高外水压力的治理,建议首先采用固结灌浆封堵,然后再将渗漏过来的水采用抽排水系统排走以有效减小外水压力。     

周宁水电站超高竖井取消钢衬技术的应用研究

针对周宁水电站高压力竖井取消钢衬采用钢筋混凝土衬砌,介绍了取消钢衬的设计、钢筋混凝土透水衬砌设计、高压固结灌浆和竖井压力管道的施工,以及充水试验的结果。实践证明设计是成功的。     

公伯峡水电站导流洞封堵段高压固结灌浆防渗施工简述

公伯峡水电站导流洞封堵段直接承受导流洞进水口钢闸门后的水压力，高压固结灌浆是对钢闸门后的渗水和围岩渗水裂隙和通道进行的灌浆封堵，减少和杜绝库区水向导流洞内渗透，保证后期右岸旋流泄洪洞工程施工的施工安全和运行安全。施工中采用了高压固结灌浆技术，使该工程满足了质量、进度方面的要求。文章对高压固结灌浆施工技术灌浆目的、灌浆设计布置、施工工艺、质量控制、灌浆效果等方面进行介绍，供今后类似工程借鉴参考。     

敞开式TBM长大隧洞分时段灌浆施工

介绍敞开式TBM隧洞灌浆施工,对大埋深、多岩性、地下水发育等地质条件复杂的隧洞灌浆进行阐述。隧洞灌浆常在二次衬砌后进行,由于隧洞埋深大、水压大等特点,在敞开式TBM长大隧洞灌浆施工中,采取在初期支护完成后和二次衬砌后进行两个时段固结灌浆和回填灌浆,第一时段在隧洞衬砌之前进行,为无盖重高压固结灌浆;第二时段为隧洞补强固结灌浆,在回填灌浆结束后安排施工。     

基于ADINA的钢筋混凝土衬砌安全性分析

基于新奥法的衬砌施工理念及透水衬砌理论,采用ADINA有限元软件,以衬砌内混凝土和钢筋结构极限承载力为判别标准,对丹巴水电站引水隧洞在外水压力、内水压力及灌浆压力工况下衬砌的安全性进行了分析评价。数值分析结果表明:该深埋高地应力引水隧洞衬砌在外水压力和灌浆压力作用下,衬砌内混凝土和钢筋处于完全受压状态,其内力满足承载力要求;在内水压力作用下,衬砌满足抗压承载力要求,但受到较大拉应力,衬砌易开裂。     

富水隧洞排水设计及效果分析

在富水区开挖深埋无压水工输水隧洞,高外水压力是影响隧洞衬砌稳定的最重要因素,合理的排水设计对隧洞安全尤为重要。结合宁夏固原地区(宁夏中南部)城乡饮水安全水源工程7~#大湾输水隧洞,对深埋高外水隧洞的排水设计进行了探讨,提出结合围岩固结灌浆和钻孔安装毛细透排水管(不穿透固结灌浆层)的设计方案,并采用平面渗流有限元方法对排水效果进行了分析,结果表明,该排水设计方案能有效减少衬砌上承受的外水压力,且可靠性强,对周边地下水平衡影响较小,可供类似工程参考。     

我国水工地下结构建设的理论与实践

建国５０年来，我国水工地下结构建设的理论与实践均有新的发展，仅在水利水电工程中已建成水工隧洞的长度超过５００ｋｍ，水电站的地下厂房达１００座。在地下工程的设计和施工技术方面进行了大量研究，并提出了许多新的见解和理论，如水工隧洞应务分析的增量渗流荷载理论，衬砌外水压力、有压隧洞混凝土及钢筋混凝奶裂设计、在大断面混凝衬砌分岔洞、预应力混凝土衬砌、高流速水工隧洞、围岩高压固结灌浆以及地下厂房设计与施工新     

浅谈金盆水利枢纽引水洞压力洞段灌浆

为保证水利工程隧洞施工中的衬砌砼与岩面形成一个整体受力结构，一般须进行灌浆施工。本文对金盆引水洞压力洞段施工中的回填灌浆、固结灌浆及接触灌浆施工工艺进行了讲解，着重分析了灌浆前的压力试验及灌浆后的效果，对水利工程的小断面洞室灌浆具有较好的借鉴意义。     

隧洞固结灌浆对岩溶地下水径流路径及隧洞受力影响探索

隧洞固结灌浆不仅增强围岩自身稳定性,对地下水形成的外水压力有折减作用。岩溶山区岩溶管道系统发育,水文地质条件复杂,隧洞与岩溶管道系统常交叉连通,隧洞固结灌浆施工时要慎重处理;根据水工隧洞建筑物断面形状、隧洞与地下水径流路径相对位置关系,以及水文地质单元的不同,采用固结灌浆措施有差别,当隧洞位于岩溶管道系统上部时,固结灌浆以不要改变原始岩溶管道补排径关系为原则,再考虑尽量固结围岩;当隧洞位于系统下部时,封堵连接岩溶管道系统的通道,加强固结灌浆,增强围岩体抵抗地下水能力,保护衬砌混凝土结构。