麗水市玉溪引水工程隧洞安全隱患探測(cè)方案初探

王浩軍，張 濤，徐 輝

（浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，浙江 杭州 310002）

1 問題的提出

近年來(lái)，隨著浙江省水利工程標(biāo)準(zhǔn)化管理工作不斷推進(jìn)，工程安全隱患檢查工作愈加受到工程管理單位的重視。目前，水庫(kù)、水閘、堤防等工程安全隱患檢查工作均可通過目視、耳聽、手摸等直觀方法，輔以錘、釬、鋼卷尺、放大鏡及水下機(jī)器人等工具、器材進(jìn)行外部檢查，同時(shí)采用人工探測(cè)、電法探測(cè)、鉆探等有效的儀器、工具，對(duì)工程結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行探測(cè)檢查。但引水隧洞特別是長(zhǎng)距離引水隧洞工程的安全隱患檢測(cè)工作由于缺乏合適的檢測(cè)設(shè)備，仍需采用人工探測(cè)的方式進(jìn)行。由于隧洞內(nèi)通風(fēng)條件差，危險(xiǎn)因素較多，為保證探測(cè)過程中檢測(cè)人員人身安全以及安全隱患探測(cè)工作的順利開展，制定相應(yīng)的探測(cè)實(shí)施方案尤為必要。本文結(jié)合麗水市玉溪引水工程引水隧洞的特點(diǎn)，提出操作性較強(qiáng)的安全隱患探測(cè)方案，為本工程引水隧洞后期隱患探測(cè)工作順利開展提供技術(shù)支持。

2 工程概況

麗水市城鄉(xiāng)玉溪供水引水工程主要通過隧洞、埋管重力自流引水，與水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，為城市規(guī)劃區(qū)及周邊多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水。該工程供水規(guī)模40萬(wàn)t/d，設(shè)計(jì)引水流量4.63m3/s，引水方式為有壓引水，主要建筑物有進(jìn)水口、引水隧洞、埋管等，引水線路總長(zhǎng)24.01km，其中隧洞長(zhǎng)22707.10m，鋼筋混凝土管長(zhǎng)707.93m，鋼管長(zhǎng)390.62m[1]。引水隧洞按照不同的圍巖地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)分別采用雙筋混凝土襯砌（A型）、單筋混凝土襯砌（B型）、錨噴（C型）、素噴（D型）、不襯砌（E型）5種型式：A、B型采用C20W4鋼筋混凝土襯砌，襯厚30～ 35cm，并進(jìn)行回填灌漿和固結(jié)灌漿；C、D型洞底采用C15抹底，混凝土抹底厚30cm，其余洞周采用C25W4噴混凝土，C型采用錨桿支護(hù)，并進(jìn)行固結(jié)灌漿；E型洞底采用C15抹底，混凝土抹底厚30cm。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，A、B型鋼筋混凝土襯砌段占引水隧洞總長(zhǎng)的34.15%，C型錨噴混凝土襯砌段占16.52%，D型噴混凝土襯砌段占23.33%，E型不襯砌段占26.00%[2]。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，麗水市版圖南擴(kuò)，經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)和工業(yè)園區(qū)沿該引水工程引水線路建設(shè)。受上述開發(fā)建設(shè)活動(dòng)影響，洞線下游末端7.00km段，洞頂?shù)匦?、地貌、地下水位等客觀條件發(fā)生明顯變化，可能引起隧洞圍巖壓力不足和洞頂滲水，導(dǎo)致隧道存在安全隱患。為消除隧洞安全隱患，亟需對(duì)隧洞開展安全隱患排查并進(jìn)行安全評(píng)估。

3 探測(cè)內(nèi)容

結(jié)合工程實(shí)際情況，對(duì)上游約17.00km洞段進(jìn)行一般檢查，重點(diǎn)對(duì)下游約7.00km洞段進(jìn)行安全隱患排查、探測(cè)。

3.1 隱患檢查

對(duì)前17.00km和后7.00km洞段，均進(jìn)行下列檢查。檢查隧洞進(jìn)水口、集石坑、支管、支洞等部位的淤積、圍巖裂縫、構(gòu)造及掉塊、崩塌等狀況，并對(duì)不同襯護(hù)型式進(jìn)行查勘、排查安全隱患情況。

（1）混凝土襯砌隧洞段。檢查、排查內(nèi)容：結(jié)構(gòu)外觀缺陷（包括混凝土蜂窩、麻面、沖蝕、剝落、露筋、掉塊等）；混凝土裂縫、伸縮縫錯(cuò)臺(tái)、止水破損情況；洞內(nèi)底部淤積物分布情況（顆粒級(jí)配、厚度等）；洞壁附著物情況等。

（2）不襯砌隧洞段。檢查、排查內(nèi)容：結(jié)構(gòu)外觀缺陷（包括粗糙度、坍塌、掉塊、沖刷、淤積物堆積情況等），圍巖裂隙、節(jié)理發(fā)育開展情況、圍巖穩(wěn)定情況等。

（3）鋼筋混凝土管道段。檢查、排查內(nèi)容：結(jié)構(gòu)外觀缺陷（包括管壁露筋、麻面、沖刷、變形、承插口及管口與襯護(hù)混凝土的結(jié)合情況等），管身裂縫等。

（4）鋼管段。檢查、排查內(nèi)容：鋼管外觀（包括管壁銹蝕、磨損、結(jié)垢、淤積情況；焊縫、管道變形、圓度變形等），鋼管與混凝土結(jié)構(gòu)連接密封情況等。

3.2 后7.00k m洞段隱患探測(cè)

（1）混凝土襯砌段。檢測(cè)內(nèi)容：對(duì)出現(xiàn)裂縫或空洞部位選取典型位置進(jìn)行混凝土襯砌密實(shí)度、厚度、均勻度、碳化深度、強(qiáng)度、鋼筋銹蝕及保護(hù)層厚度進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)圍巖完整性進(jìn)行探測(cè)。

（2）不襯砌隧洞段。檢測(cè)內(nèi)容：對(duì)出現(xiàn)裂縫、滲水嚴(yán)重部位選取典型位置對(duì)圍巖裂隙、節(jié)理及完整性進(jìn)行探測(cè)，并查明其發(fā)育程度和范圍。

（3）鋼筋混凝土管道段。檢測(cè)內(nèi)容：管壁混凝土強(qiáng)度、保護(hù)層厚度檢測(cè)。

（4）鋼管段。檢測(cè)內(nèi)容：焊縫檢測(cè)、壁厚檢測(cè)。

（5）外部調(diào)查。找出洞內(nèi)滲漏位置，查明上部洞頂主要滲漏點(diǎn)位置或者滲漏通道。

4 隱患探測(cè)的主要方法

4.1 現(xiàn)場(chǎng)常規(guī)檢查

現(xiàn)場(chǎng)常規(guī)檢查方法主要包括眼看、手摸、鼻嗅、腳踩等直觀方法，輔以鋼絲刷、剛卷尺、照相機(jī)、測(cè)距儀等簡(jiǎn)單測(cè)量器材，對(duì)工程結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查。

本次主要采用現(xiàn)場(chǎng)常規(guī)檢查法對(duì)隧洞未襯砌段圍巖結(jié)構(gòu)和襯砌段混凝土結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量、隧洞淤積情況進(jìn)行檢查，查看結(jié)構(gòu)之間有無(wú)錯(cuò)動(dòng)、裂縫、滲漏、混凝土溶蝕和鈣化及洞內(nèi)淤積情況；對(duì)襯砌段混凝土裂縫進(jìn)行調(diào)查、編號(hào)，檢查記錄裂縫形式、寬度、長(zhǎng)度、深度、滲漏情況及發(fā)生部位，并對(duì)裂縫成因及危害性進(jìn)行分析，調(diào)查裂縫附近混凝土表面的干濕狀態(tài)、污物和剝蝕情況，對(duì)比較嚴(yán)重的裂縫、混凝土剝落或者脫空部位，應(yīng)確定缺陷深度、面積及可能的缺陷性質(zhì)；對(duì)鋼筋混凝土管道段結(jié)構(gòu)外觀缺陷及管身裂縫進(jìn)行檢查；對(duì)鋼管段外觀及鋼管與混凝土結(jié)構(gòu)連接密封情況進(jìn)行檢查。

4.2 探地雷達(dá)檢測(cè)法

探地雷達(dá)檢測(cè)法，主要通過探地雷達(dá)發(fā)射電磁波在介質(zhì)中傳播的路徑、電磁場(chǎng)強(qiáng)度與波形來(lái)判斷隧洞襯砌密實(shí)度，脫空情況及外部圍巖缺陷等，同時(shí)可從宏觀上查明隧洞外圍較大的破碎帶或松動(dòng)巖體等不良地質(zhì)所在位置和大小[3]。

本次主要采用探地雷達(dá)法對(duì)混凝土襯砌段混凝土襯砌密實(shí)度、厚度、均勻度和圍巖完整性，以及不襯砌隧洞段出現(xiàn)裂縫、滲水嚴(yán)重部位的圍巖裂隙、節(jié)理及完整性進(jìn)行探測(cè)。

4.3 酚酞試劑測(cè)定法

酚酞試劑測(cè)定法主要采用濃度為1%的酚酞酒精溶液對(duì)水工建筑物混凝土進(jìn)行碳化深度檢測(cè)，分析混凝土的老化、劣化情況，從耐久性方面評(píng)價(jià)水工建筑物混凝土質(zhì)量[4]。

本次主要采用酚酞試劑測(cè)定法對(duì)混凝土襯砌段混凝土碳化深度進(jìn)行檢測(cè)。

4.4 回彈法

回彈法是用一彈簧驅(qū)動(dòng)的重錘，通過彈擊桿，彈擊混凝土表面，并測(cè)出重錘被反彈回來(lái)的距離，以回彈值作為與強(qiáng)度相關(guān)的指標(biāo)，來(lái)推定混凝土強(qiáng)度值[3]。檢測(cè)時(shí)應(yīng)選取具有代表性的測(cè)區(qū)，進(jìn)行混凝土回彈測(cè)試，評(píng)價(jià)混凝土強(qiáng)度[5]。

本次主要采用回彈法對(duì)混凝土襯砌段混凝土及鋼筋混凝土管道段管壁混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。

4.5 半電池電位法

半電池電位法主要通過其檢測(cè)的電位結(jié)果對(duì)各處水工建筑物等混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的鋼（錨）筋銹蝕狀態(tài)進(jìn)行評(píng)判，目前在檢測(cè)水工混凝土鋼筋銹蝕狀態(tài)已獲得了廣泛應(yīng)用。

本次主要采用半電池電位法對(duì)混凝土襯砌段混凝土中鋼筋銹蝕狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。

4.6 電磁感應(yīng)法

鋼筋保護(hù)層厚度采用電磁感應(yīng)法檢測(cè)，將探頭安置于需要進(jìn)行保護(hù)層厚度測(cè)定的測(cè)點(diǎn)，即可通過主機(jī)獲取該測(cè)點(diǎn)的鋼筋保護(hù)層厚度。當(dāng)檢測(cè)到某處混凝土中鋼筋銹蝕較為嚴(yán)重時(shí)，則不宜采用電磁感應(yīng)法進(jìn)行鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)，宜采用鉆孔、剔鑿法進(jìn)行檢測(cè)。

本次主要采用電磁感應(yīng)法對(duì)混凝土襯砌段鋼筋保護(hù)層厚度進(jìn)行檢測(cè)。

4.7 超聲波法

超聲波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處，并由一截面進(jìn)入另一截面時(shí)，在界面邊緣發(fā)生反射的特點(diǎn)來(lái)檢查零件缺陷的一種方法，當(dāng)超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內(nèi)部，遇到缺陷與零件底面時(shí)就分別產(chǎn)生反射波，在熒光屏上形成脈沖波形，根據(jù)這些脈沖波形來(lái)判斷缺陷位置和大小。

超聲波法檢測(cè)混凝土裂縫深度主要采用帶波形顯示功能的超聲波檢測(cè)儀，測(cè)量超聲脈沖波在混凝土中的傳播速度（簡(jiǎn)稱聲速），首波幅度（簡(jiǎn)稱波幅）和接收信號(hào)主頻率（簡(jiǎn)稱主頻）等聲學(xué)參數(shù)并根據(jù)這些參數(shù)及其相對(duì)變化，判斷混凝土中裂縫深度情況[6]。

本次檢測(cè)工作中鋼管段鋼管焊縫質(zhì)量、鋼管壁厚以及混凝土裂縫深度檢測(cè)主要采用超聲波法。

4.8 水文地質(zhì)調(diào)查

對(duì)隧洞軸線頂部?jī)蓚?cè)各500.00m范圍內(nèi)的圍巖厚度、破碎松動(dòng)及裂隙、斷層等分布情況進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查，對(duì)可能的外水入滲通道分布情況進(jìn)行標(biāo)記，并就“削山”后隧洞圍巖厚度變化對(duì)洞身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定造成的安全影響進(jìn)行復(fù)核計(jì)算。

調(diào)查隧洞沿線的溝渠、河流及山塘的分布情況，對(duì)水體流向、地下水位及周邊污染企業(yè)污水排放情況進(jìn)行調(diào)查。

5 隱患探測(cè)工作安全保障措施

5.1 空氣通風(fēng)置換

（1）首先打開施工支洞（或進(jìn)人孔），施工支洞（或進(jìn)人孔）打開后，由消防人員在洞口（或進(jìn)人孔）位置測(cè)定易燃?xì)怏w和氧氣的含量；在確認(rèn)無(wú)可燃?xì)怏w或含量小于其爆炸極限后，在洞口（或進(jìn)人孔）處設(shè)置大功率的鼓風(fēng)機(jī)，對(duì)隧洞進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的單向通風(fēng)（進(jìn)口鼓風(fēng)、出口排風(fēng)）。

（2）隧洞單向通風(fēng)5h后，消防人員進(jìn)入隧洞，進(jìn)行有害氣體和氧氣含量檢測(cè)，并按間距50.00m做逐次的測(cè)定和記錄。

（3）有害氣體和氧氣量檢測(cè)過程中，如發(fā)現(xiàn)有害氣體，消防人員應(yīng)立即撤出，重復(fù)第（2）步工作內(nèi)容。

（4）待隧洞內(nèi)空氣質(zhì)量滿足進(jìn)場(chǎng)開展探測(cè)工作時(shí)，探測(cè)人員進(jìn)入隧洞進(jìn)行隱患探測(cè)檢查工作，探測(cè)人員至少應(yīng)攜帶2支氧氣含量測(cè)定儀，隨時(shí)檢測(cè)空氣中氧氣含量。

（5）在探測(cè)工作結(jié)束之前，空氣通風(fēng)置換工作必須持續(xù)進(jìn)行。

5.2 照明、通訊及安全防護(hù)措施

（1）探測(cè)作業(yè)所用儀器設(shè)備的電源，采用電池、蓄電池等直流電源。

（2）在施工支洞口或進(jìn)人孔處，設(shè)置大功率照明設(shè)施。

（3）各檢測(cè)人員必須配備口哨1支，以備緊急呼救使用。

（4）照明采用便攜式手電筒、礦工頭燈，應(yīng)確保每名隊(duì)員有礦用頭燈1只，配備備用礦用頭燈和手電筒各1只。

（5）鼓風(fēng)機(jī)或其它必需采用交流電源的設(shè)備，應(yīng)確保其電源線路的可靠，避免因漏電造成安全事故[7]。

（6）進(jìn)洞隊(duì)員應(yīng)頭戴安全帽身著齊腰防水服，上身著自發(fā)光反光背心，背防水雙肩包[8]。

6 工程隱患處理措施及建議

（1）對(duì)隧洞沿線的工程建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)提出限制措施，確保隧洞及外部圍巖結(jié)構(gòu)安全；對(duì)交通道路、埋管、開挖溝渠等有可能損壞隧洞結(jié)構(gòu)安全的行為應(yīng)加以干預(yù)和制止。

（2）加快水系連通工程建設(shè)，確保水體能通暢排向下游以適當(dāng)降低地下水位。

（3）對(duì)探測(cè)檢查中發(fā)現(xiàn)的滲水嚴(yán)重圍巖地段，采取灌漿加固處理等措施。

（4）對(duì)探測(cè)檢查中發(fā)現(xiàn)的裂縫較多、滲水嚴(yán)重的洞段，采取裂縫修補(bǔ)、混凝土襯砌加固等措施。

7 結(jié) 語(yǔ)

（1）本文結(jié)合麗水市玉溪引水工程引水隧洞的特點(diǎn)，提出操作性較強(qiáng)的安全隱患探測(cè)方案，為本工程引水隧洞后期隱患探測(cè)工作順利開展提供技術(shù)支持，也為類似工程開展安全隱患排查工作提供參考。

（2）通過對(duì)引水隧洞進(jìn)行安全隱患探測(cè)及安全評(píng)價(jià)分析，可為后續(xù)采取相應(yīng)措施提供決策支持，同時(shí)為工程管理單位的運(yùn)行維護(hù)工作提供實(shí)踐依據(jù)。

（3）由于該探測(cè)方案需在隧洞停止輸水的工況下進(jìn)行，對(duì)城市供水造成一定影響。若采用人工智能水下機(jī)器人進(jìn)行長(zhǎng)距離引水隧洞安全隱患探測(cè)，不僅不影響隧洞供水工程正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還可規(guī)避諸多人工探測(cè)工作存在的安全風(fēng)險(xiǎn)。

[1] 浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院.麗水市城市總體規(guī)劃對(duì)麗水市玉溪引水工程運(yùn)行安全的影響評(píng)價(jià)報(bào)批（HB1005GB）[R].杭州：浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，2013.

[2] 浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院.麗水城鄉(xiāng)供水玉溪引水工程竣工驗(yàn)收（13.GS1041S04）[R].杭州：浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，2013.

[3] 祁小冬，淺談混凝土檢測(cè)的常見問題及應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015(6)：213.

[4] 李江林，關(guān)淑萍.探地雷達(dá)在隧洞襯砌質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用[J].隧道建設(shè)，2010(1)：1- 5.

[5] 羅斌.關(guān)于建筑質(zhì)量檢測(cè)中混凝土檢測(cè)探討[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016(6)：45- 46.

[6] 趙鳴夫.試論混凝土檢測(cè)的方法與注意事項(xiàng)[J].科技尚品，2016(2)：35.

[7] 梁福明，黃德益.淺談隧洞施工安全管理措施[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2008(14)：72.

[8] 申選龍.隧洞施工安全管理[J].科技資訊，2014(12)：12.