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文 摘：本文用回歸分析法對xxx水庫隧洞現(xiàn)有觀測資料進(jìn)行了分析，并通過復(fù)核計(jì)算隧洞襯砌結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證了隧洞存在的滲漏及其它有關(guān)問題，得出了合理結(jié)論。 
關(guān)鍵詞：隧洞；回歸分析；滲漏 


1 工程概況 
xxx水庫位于壩址以上河道長90.4km，控制流域面積1876km2，水庫總庫容1.13億m3，興利庫容0.71億m3，死庫容0.23億m3，是一座以防洪為主，結(jié)合灌溉、發(fā)電等綜合利用的大（2）型年調(diào)節(jié)水庫。水庫大壩原設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪水設(shè)計(jì)，1000年一遇洪水校核，正常蓄水位836.6m，設(shè)計(jì)洪水位837.5m，校核洪水位840.3m。xxx水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、泄洪供水發(fā)電隧洞及水電站等建筑物組成。 
泄洪供水發(fā)電隧洞位于水庫右岸，內(nèi)徑5m，洞長550m，進(jìn)口底高程803.77m，出口底高程798.25m，設(shè)計(jì)泄量278m3/s，校核泄量293m3/s。隧洞洞身從砂頁巖組成的單斜巖層中穿過，巖層走向NE65°，傾向SE，傾角16°～17°，巖層傾向與隧洞軸線方向夾角23°，有三組高傾角張開節(jié)理，有6條正斷層橫切洞身，斷層斷距0.5m～1m。隧洞上覆巖體厚度大部分在30m左右，在0 440以后巖體覆蓋層厚度減薄，最薄處僅10m左右。 
2隧洞存在的問題 
洞身原設(shè)計(jì)170#鋼筋砼襯砌，厚50cm。砼澆筑采用6cm預(yù)制砼板作模板，邊、底拱為砼澆筑，部分砼采用人工震搗，頂拱為預(yù)埋骨料壓力灌漿。從隧洞多年來的運(yùn)行情況看，漏水非常嚴(yán)重，雖經(jīng)多次灌漿處理，但效果不佳。1979年12月關(guān)閘停水期間進(jìn)洞檢查發(fā)現(xiàn)有20處漏水，1984年6月進(jìn)洞檢查發(fā)現(xiàn)裂縫24條，流水孔26個(gè)，木樁腐爛孔8個(gè)，全段均有漏水現(xiàn)象。另據(jù)水總“xxx水庫輸水隧洞施工總結(jié)” （1970年）中記載，對澆筑的砼28天齡期強(qiáng)度測定分析后，實(shí)際上砼標(biāo)號(hào)只達(dá)到100#，又1965年對洞身0 480～0 530段加鋼筋噴砂漿加固時(shí)，在鑿除預(yù)制砼模板后發(fā)現(xiàn)邊拱砼不密實(shí)，有蜂窩麻面現(xiàn)象，其面積占這段邊拱總面積的14.5%，可見洞身襯砌質(zhì)量之低。 


3隧洞滲漏分析 
建庫以來，分別在不同時(shí)期，在水庫大壩右岸共埋設(shè)了49個(gè)滲流測壓管，到目前為止有30個(gè)測壓管正常觀測，其余報(bào)廢。 
對隧洞附近的右岸測壓管多年觀測資料進(jìn)行整理分析，得出部分測壓管水位過程曲線、庫水位～管水位相關(guān)曲線及管水位等水位圖。 
1）管水位過程分析 
考慮到1995年的庫水位相對較高，觀測資料也較全，故采用1995年的資料系列，對完好的觀測管繪制水位過程線，從測壓管水位過程線可以看出，除個(gè)別點(diǎn)靈敏度較差外，其余的管水位過程線都不同程度地反映了與庫水位的相關(guān)性，滯后時(shí)間較短，幾乎與庫水位同步升降。考慮測壓管位置、埋設(shè)高程不同而滲徑不同，從而滲水壓力不同的因素后，管水位過程線說明了隧洞有滲漏現(xiàn)象存在。 
2）回歸分析 
測壓管水頭的大小與庫水位、滲徑長度、材料的滲透性等因素有關(guān)。本次回歸分析，不考慮時(shí)效、溫度等，對部分測壓管作管水位與庫水位的線性相關(guān)關(guān)系，即點(diǎn)繪h～H相關(guān)圖，按相關(guān)方程h=b×H a作直線相關(guān)，從中可以看出，除個(gè)別測管（右6、右補(bǔ)9、右21）外，相關(guān)性都較好。 
管水位與庫水位相關(guān)關(guān)系成果表 
表1 
由相關(guān)關(guān)系可得出水庫在正常高水位（836.6m）時(shí)，管水位預(yù)報(bào)值如表2。 
正常高水位時(shí)的管水位表 
表2 
觀測管 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 
正常高水位時(shí)的管水位表明，除右2、右3兩個(gè)觀測管外（此兩點(diǎn)在壩體范圍，距滑坡體較遠(yuǎn)），其余管水位接近滑坡體滑動(dòng)底面高程范圍，對滑坡體穩(wěn)定不利。 
3）測壓管等水位線分析 


對1993年（最高庫水位835.93m）和1995年（最高庫水位836.55m）兩年分別作了最高管水位等水位線圖。兩年的等水位線圖總趨勢是一致的，靠近洞身一側(cè)為高水位線，靠近壩體下游一側(cè)為低水位線，說明滲水有由洞身流向壩體下游右側(cè)的趨勢，且在等水位線中部有兩個(gè)明顯的凹溝，這一點(diǎn)更證實(shí)了洞身存在明顯的滲漏點(diǎn)。 
4隧洞襯砌結(jié)構(gòu)復(fù)核計(jì)算 
隧洞洞身為0 037～0 530m段，長493m，內(nèi)徑5m，襯砌厚度0.5m，隧洞底坡，0 037～0 440m段為1/110，0 037～0 440m段為1/45。 
1）原隧洞襯砌設(shè)計(jì) 
原隧洞洞身鋼筋砼襯砌按允許砼裂縫計(jì)算強(qiáng)度，再按不允許砼裂縫計(jì)算應(yīng)力校核砼抗裂性，并要求抗裂安全系數(shù)大于1。隧洞內(nèi)徑5m，襯砌厚度0.5m，鋼筋砼標(biāo)號(hào)170#，巖石堅(jiān)固系數(shù)f=3.5，彈性抗力系數(shù)K=6Mpa，洞身設(shè)計(jì)以主支洞交叉的0 411.1m處斷面作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)斷面，按考慮彈性抗力和不考慮彈性抗力兩種情況計(jì)算，計(jì)算中，均勻內(nèi)水壓力38.2m，溫度應(yīng)力取相當(dāng)于4.0m水頭的內(nèi)水壓力，電站水錘壓力4.6m，回填灌漿壓力0.2Mpa。計(jì)算結(jié)果，配筋率均小于最小配筋率0.25%，砼最大拉應(yīng)力為1.67Mpa，最小抗裂安全系數(shù)為1.012。 
2）隧洞襯砌復(fù)核計(jì)算 
依據(jù)現(xiàn)行《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》(SD134—84)試行，結(jié)合本工程情況，隧洞襯砌可按限裂設(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)核計(jì)算。仍采用主支洞交叉的0 411.1m處斷面為標(biāo)準(zhǔn)斷面，計(jì)算荷載有：⑴內(nèi)水壓力：正常蓄水位836.6m；⑵外水壓力：采用地下水位線以下的水柱高乘以相應(yīng)的折減系數(shù)的方法，估算作用在襯砌外緣的地下水壓力，折減系數(shù)β取0～0.4，在與內(nèi)水荷載組合時(shí)β取0，根據(jù)埋設(shè)的孔壓管觀測資料繪制的地下等水位線，在0 411.1m處地下水位為815m；⑶襯砌自重；⑷山巖壓力，圍巖力學(xué)指標(biāo)同前；⑸灌漿壓力按0.2Mpa計(jì)；⑹電站水擊壓力，依據(jù)我院1986年1月編制的《xxx水庫加固改造工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》，取為8.92m。 
由于砼澆筑質(zhì)量差，本次復(fù)核計(jì)算中，砼標(biāo)號(hào)按100#考慮，并計(jì)算考慮圍巖彈性抗力和不考慮圍巖彈性抗力兩種情況。 
經(jīng)復(fù)核計(jì)算，原襯砌內(nèi)、外層配置5φ16～22的鋼筋滿足要求，其砼應(yīng)力和裂縫寬度見表3。

 
隧洞襯砌砼應(yīng)力及裂縫計(jì)算成果表 
表3 截 面 考慮圍巖彈性抗力 不考慮圍巖彈性抗力 砼未開裂 砼開裂 
σi（Mpa） σo（Mpa） fmax(mm) fmax(mm) 
φ=0 1.486 0.879 0.099 0.237 
φ=π/4 1.211 1.040 0.088 0.225 
φ=π/2 1.069 0.915 0.074 0.206 
φ=3π/4 1.064 0.919 0.065 0.201 
φ=π 1.329 0.639 0.063 0.199 
注：表中為σi砼內(nèi)緣應(yīng)力，σo為砼外緣應(yīng)力，fmax為砼裂縫寬度。 
根據(jù)規(guī)范要求，100#砼允許拉應(yīng)力為0.83Mpa，限裂設(shè)計(jì)時(shí)，最大計(jì)算裂縫寬度不應(yīng)超過0.2～0.3mm，按隧洞所處的工作條件，上部山體有滑坡體，最大裂縫寬度的允許值可采用0.2mm。復(fù)核計(jì)算表明，砼不滿足抗裂要求，在考慮了圍巖彈性抗力情況下，最大裂縫寬度不超過0.2mm，但在不考慮圍巖彈性抗力情況下，最大裂縫寬度基本都超過0.2mm，考慮在樁號(hào)0 440.0m以后，上覆巖體厚度只有10m左右，且整個(gè)隧洞在砼澆筑時(shí)頂拱為預(yù)埋骨料，砼澆筑質(zhì)量差，存在薄弱部位，故以不考慮圍巖彈性抗力情況為宜。因此原鋼筋砼襯砌不滿足裂縫開展寬度的要求。 
5結(jié)論 
1）從觀測資料分析中，證實(shí)洞身存在滲漏問題。由于洞身滲漏問題的存在，將影響到隧洞頂部的滑坡體穩(wěn)定性，從而影響到隧洞本身的安全。 
2）洞身襯砌強(qiáng)度經(jīng)復(fù)核計(jì)算不滿足裂縫開展寬度的要求，且襯砌砼頂拱預(yù)埋骨料壓力灌漿施工方法難以使砼密實(shí)，雖經(jīng)幾次處理，效果仍不明顯，這些是造成洞身防滲效果差的原因。 
3）洞身砼襯砌標(biāo)號(hào)僅達(dá)100#，按同類工程類比，砼標(biāo)號(hào)應(yīng)達(dá)到250#才能滿足隧洞抗磨、抗蝕要求，說明隧洞襯砌砼標(biāo)號(hào)過低。 
4）隧洞最大泄量293m3/s，相應(yīng)流速達(dá)到15m/s，屬高速水流，洞內(nèi)存在露筋、蜂窩、麻面等問題，將產(chǎn)生氣蝕破壞，影響隧洞的正常運(yùn)行。