水工隧洞渗漏问题的防治措施

作者简介：李琼奎（1984.05-），男，汉族，湖南省衡山县，大学本科，工程师，主要研究水工隧洞、闸门

摘要：本文针对水工隧洞渗漏问题展开深入研究，通过分析渗漏的常见成因，包括地质条件、设计缺陷、施工质量及运行管理等方面，结合实际工程案例，系统探讨了水工隧洞渗漏的防治措施，涵盖设计优化、施工技术改进、材料选择及运行维护等环节，旨在为提高水工隧洞的防渗性能和工程安全性提供理论与实践指导。

关键词：水工隧洞；渗漏问题；防治措施；设计优化；施工技术；运行维护

一、引言

水工隧洞作为水利工程中重要的输水建筑物，广泛应用于灌溉、发电、供水等领域。然而，渗漏问题一直是困扰水工隧洞安全运行的关键难题。渗漏不仅会造成水资源浪费，还可能引发隧洞围岩失稳、衬砌结构破坏等严重后果，甚至威胁整个水利工程的安全。近年来，随着水利工程建设规模的不断扩大，水工隧洞的长度和埋深逐渐增加，其所处的地质条件也愈发复杂，这使得渗漏问题的防治面临更大的挑战。因此，深入研究水工隧洞渗漏问题的成因，并提出有效的防治措施，具有重要的理论意义和工程应用价值。

二、水工隧洞渗漏的成因分析

（一）地质条件因素

地质条件是影响水工隧洞渗漏的重要因素之一。在隧洞开挖过程中，若遇到断层破碎带、岩溶发育区、强透水地层等不良地质区域，地下水会通过这些地质薄弱部位渗入隧洞内。例如，在岩溶地区，溶洞、溶蚀裂隙等岩溶形态为地下水的流动提供了通道，大量地下水涌入隧洞，导致严重渗漏。此外，地下水水位的高低、水力梯度的大小以及地下水的化学成分等，也会对隧洞的渗漏情况产生影响。高水位、大水力梯度的地下水会增加隧洞衬砌结构的外水压力，当衬砌结构的抗渗能力不足时，就容易发生渗漏。

（二）设计缺陷因素

设计阶段的不合理是导致水工隧洞渗漏的潜在原因。部分设计人员在进行隧洞设计时，对地质勘察资料分析不够深入，未能准确掌握隧洞沿线的地质情况，从而导致防渗设计方案不合理。例如，对隧洞穿越的透水地层未采取有效的截水、排水措施，或者衬砌结构的抗渗等级选取不当，无法满足实际防渗要求。此外，伸缩缝、沉降缝等构造缝的设计不合理，止水带的选型、布置方式不恰当，也会使这些部位成为渗漏的薄弱环节。

（三）施工质量因素

施工过程中的质量问题是引发水工隧洞渗漏的直接原因。混凝土浇筑质量不达标是常见问题之一，如混凝土配合比不合理、浇筑过程中振捣不密实、出现蜂窝麻面等，都会降低混凝土的抗渗性能。在钢筋绑扎过程中，如果钢筋间距过大、保护层厚度不足，可能导致衬砌结构的强度和抗渗能力下降。另外，止水带的安装质量对隧洞防渗至关重要，止水带埋设位置不准确、与混凝土结合不紧密，容易形成渗水通道。而且，施工缝处理不当，如未对施工缝进行凿毛、清洗等处理，新老混凝土结合不牢固，也会引发渗漏。

（四）运行管理因素

在水工隧洞投入运行后，运行管理不当也会导致渗漏问题的发生。长期高水位运行、频繁的水位波动，会使衬砌结构承受较大的水压力变化，容易引发裂缝，进而导致渗漏。此外，隧洞内的水流携带的泥沙、杂物等对衬砌结构的冲刷磨损，以及化学物质对混凝土的侵蚀，都会降低衬砌结构的防渗性能。同时，缺乏定期的检查和维护，未能及时发现和处理早期的渗漏隐患，也会使渗漏问题逐渐加剧。

三、水工隧洞渗漏的防治措施

（一）设计优化措施

1.加强地质勘察与分析

在设计前期，应进行详细的地质勘察工作，采用多种勘察手段，如钻探、物探、原位测试等，全面了解隧洞沿线的地质条件，包括地层岩性、地质构造、地下水分布等情况。对不良地质区域进行重点勘察和分析，为防渗设计提供准确的地质资料。例如，在岩溶地区，通过地质勘察确定溶洞、溶蚀裂隙的分布范围和发育程度，以便采取针对性的防渗措施。

2.合理选择防渗设计方案

根据地质条件和工程要求，选择合理的防渗设计方案。对于穿越强透水地层的隧洞，可以采用全断面帷幕灌浆的方式，截断地下水的渗流通道；对于地下水水位较高的区域，可设置排水系统，降低外水压力。同时，合理确定衬砌结构的抗渗等级，确保衬砌结构具有足够的抗渗能力。例如，在某水工隧洞设计中，根据地质勘察结果，对穿越破碎带的部分采用了双层衬砌结构，并在两层衬砌之间设置排水层，有效提高了隧洞的防渗性能。

3.优化构造缝设计

对伸缩缝、沉降缝等构造缝进行优化设计。合理确定构造缝的间距和宽度，选择合适的止水带材料和安装方式。止水带应具有良好的弹性、耐水性和耐老化性能，其埋设位置应准确，与混凝土紧密结合。例如，采用中埋式橡胶止水带，并在止水带两侧设置钢筋网片，增强止水带与混凝土的连接强度，防止止水带在混凝土浇筑过程中发生位移，从而有效防止构造缝渗漏。

（二）施工技术改进措施

1.保证混凝土浇筑质量

严格控制混凝土的配合比，根据工程要求和现场实际情况，合理选择水泥、骨料、外加剂等原材料，确保混凝土的强度和抗渗性能满足设计要求。在混凝土浇筑过程中，采用正确的浇筑方法和振捣工艺，避免出现蜂窝麻面、孔洞等质量缺陷。例如，采用分层浇筑、分层振捣的方式，每层浇筑厚度不宜超过30cm，振捣时间以混凝土表面不再显著下沉、不再出现气泡、表面泛浆为准。同时，加强混凝土的养护工作，在浇筑完成后及时覆盖保湿材料，并进行洒水养护，养护时间不少于14天，以保证混凝土的强度和抗渗性能的正常发展。

2.规范钢筋绑扎与止水带安装

严格按照设计要求进行钢筋绑扎，控制钢筋间距和保护层厚度，确保钢筋骨架的稳定性和整体性。止水带的安装应严格按照施工规范进行，在安装前对止水带进行检查，确保其表面无破损、无杂质。止水带应准确埋设在设计位置，采用专用的固定装置将其固定牢固，防止在混凝土浇筑过程中发生位移。例如，在止水带两侧采用钢筋卡子进行固定，每隔30-50cm设置一个卡子，保证止水带的位置准确。

3.加强施工缝处理

在施工缝处进行凿毛处理，将表面的浮浆、松散石子等清理干净，并用水冲洗湿润。在浇筑新混凝土前，先在施工缝处铺设一层2-3cm厚的同强度等级的水泥砂浆，增强新老混凝土的结合强度。同时，在施工缝处设置遇水膨胀止水条或止水带，进一步提高施工缝的防渗性能。

（三）材料选择措施

1.高性能混凝土材料

选用高性能混凝土作为衬砌材料，高性能混凝土具有良好的工作性、高强度和高抗渗性。通过优化混凝土配合比，掺入适量的矿物掺合料（如粉煤灰、矿渣粉等）和外加剂（如减水剂、膨胀剂等），可以改善混凝土的性能。矿物掺合料的掺入可以填充混凝土内部的孔隙，降低混凝土的孔隙率，提高混凝土的密实度和抗渗性能；膨胀剂可以补偿混凝土的收缩，减少裂缝的产生，从而提高混凝土的抗渗能力。

2.新型止水材料

随着材料科学的不断发展，新型止水材料不断涌现。例如，遇水膨胀橡胶止水带，在遇水后会发生膨胀，填充缝隙，起到良好的止水效果；复合止水带结合了不同材料的优点，具有更好的止水性能和耐久性。在水工隧洞施工中，应根据工程实际情况，合理选择新型止水材料，提高隧洞构造缝的防渗性能。

3.灌浆材料

在进行帷幕灌浆、回填灌浆等防渗处理时，选择合适的灌浆材料至关重要。水泥基灌浆材料是常用的灌浆材料之一，具有强度高、耐久性好等优点。对于一些特殊地质条件或有特殊要求的工程，可以选用化学灌浆材料，如环氧树脂灌浆材料、聚氨酯灌浆材料等。这些化学灌浆材料具有良好的渗透性和粘结性，能够有效地封堵细微裂缝和渗漏通道。

（四）运行维护措施

1.合理控制运行水位

根据水工隧洞的设计要求和实际情况，合理控制运行水位，避免长期高水位运行和频繁的水位波动。制定科学合理的调度方案，确保隧洞在安全水位范围内运行，减少因水压力变化对衬砌结构造成的损害，降低渗漏风险。

2.定期检查与维护

建立健全隧洞运行检查制度，定期对隧洞进行全面检查，包括衬砌结构的完整性、止水设施的有效性、排水系统的畅通性等。及时发现渗漏隐患和其他病害，并采取相应的处理措施。对于已经出现的渗漏部位，应根据渗漏情况，采用灌浆、嵌缝、表面涂抹防水涂料等方法进行处理。同时，对隧洞内的泥沙、杂物等进行定期清理，防止其对衬砌结构造成冲刷磨损。

3.监测与预警

在水工隧洞内设置监测系统，对隧洞的变形、渗流、应力等参数进行实时监测。通过监测数据的分析和处理，及时掌握隧洞的运行状态，发现异常情况及时发出预警。例如，当监测到隧洞的渗流量突然增大或衬砌结构出现异常变形时，应立即采取相应的措施进行处理，防止渗漏问题进一步恶化。

四、工程案例分析

（一）案例一：鲁古河水电站引水隧洞渗漏防治

鲁古河水电站引水隧洞在运行期间，渗漏问题逐渐凸显，严重影响了水电站的正常运作与安全。经仔细排查，渗漏主要集中于伸缩缝以及部分混凝土浇筑不密实的区域。该隧洞所穿越的地层存在多处破碎带，且地下水位较高，地下水活动频繁，丰富的地下水为渗漏提供了充足水源。在防治工作开展初期，施工团队首先对渗漏最为严重的伸缩缝采取行动。他们拆除了原有的止水带，鉴于原止水带在长期水流侵蚀和结构变形影响下，止水效果已大打折扣。随后，选用遇水膨胀橡胶止水带进行重新安装。这种新型止水带具备独特性能，遇水后会迅速膨胀，紧密填充缝隙，有效阻止水流通过。与此同时，在伸缩缝两侧实施化学注浆处理。通过钻孔将化学浆液注入，浆液在压力作用下渗透到周边细小裂缝与孔隙中，发生化学反应后固化，从而封堵渗漏通道，形成一道坚固的防水屏障。针对混凝土浇筑不密实的部位，施工人员运用钻孔灌浆的方法，注入水泥-水玻璃双液浆。这种双液浆凝结速度快、早期强度高，能够快速填充混凝土内部的空洞与缝隙，显著提高混凝土的密实度，增强其抗渗性能。此外，为了更好地应对地下水压力，优化隧洞排水系统。增加排水孔数量，并合理调整排水孔布局，确保排水效率大幅提升，及时将渗入隧洞的地下水排出，有效降低了洞内水压。经过一系列精心治理，鲁古河水电站引水隧洞的渗漏问题得到了有效遏制。隧洞出口处再未出现渗漏点，结构稳定性显著增强，保障了水电站长期稳定运行，为周边地区的电力供应提供了可靠保障。

（二）案例二：滇中引水工程输水隧洞渗漏防治

滇中引水工程中的某输水隧洞在建设完成后，出现了严重的渗漏现象，极大地阻碍了工程进度，并对后续安全运行构成威胁。深入调查发现，施工前期地质勘察工作不够详尽，未能准确识别一处岩溶发育区域，导致在施工过程中未针对该区域采取有效的防渗处理措施。该岩溶区域内溶洞、溶蚀裂隙纵横交错，为地下水的快速流动与大量涌入隧洞创造了条件。面对这一棘手问题，工程团队在设计优化环节，立即组织专业地质勘察队伍，运用先进的地质探测技术，如地质雷达、高密度电法等，对岩溶区域进行全方位、高精度的详细勘察，精准确定了岩溶的分布范围、规模大小以及发育程度等关键信息。在后续施工阶段，采用超前预注浆技术，在隧洞开挖前，沿着隧洞轮廓线向前方岩溶区域钻孔，注入特殊配制的水泥基注浆材料。这些浆液在压力作用下，填充溶洞、封堵溶蚀裂隙，在隧洞前方形成一道连续、致密的注浆帷幕，有效阻隔了地下水的渗流路径。同时，对隧洞衬砌结构进行全面加强，采用双层衬砌设计。外层衬砌主要承担围岩压力，内层衬砌则着重增强防渗性能。在两层衬砌之间设置排水层，排水层由透水性能良好的土工织物与排水盲管组成，能够及时收集并引导通过外层衬砌渗入的少量地下水，使其排入隧洞排水系统。经过这一系列系统且全面的防治措施实施，该输水隧洞的渗漏问题得到了彻底解决，顺利达到工程设计要求，为滇中引水工程的顺利通水奠定了坚实基础，有力保障了区域水资源的合理调配与利用。

五、结论

水工隧洞渗漏问题的防治是一项系统工程，涉及设计、施工、材料和运行维护等多个环节。通过深入分析渗漏成因，采取相应的防治措施，如优化设计方案、改进施工技术、选择合适的材料以及加强运行维护等，可以有效提高水工隧洞的防渗性能，确保水工隧洞的安全稳定运行。在实际工程中，应根据具体情况，综合运用各种防治措施，不断总结经验，提高水工隧洞渗漏防治的技术水平，为水利工程的建设和运行提供有力保障。同时，随着科技的不断进步，还应积极探索和应用新技术、新材料，进一步提高水工隧洞渗漏防治的效果和效率。

参考文献：

[1]梁国清，毛爽，肖煜林.水工隧洞防渗堵漏技术探讨[J].大坝与安全，2022，（02）：49-51+57.

[2]龚元江，游洋，龚文成.水工隧洞混凝土质量缺陷分析及预防措施[J].云南水力发电，2023，39（03）：223-226.

[3]冯学兵，常杰，吴玉丽.水工隧洞灌浆基础防渗处理技术在水利工程中的应用研究[J].中华建设，2024，（03）：151-153.

[4]袁鸿鹄，刘光华，魏红，等.输水隧洞渗漏地下水位监测分析研究[J].人民黄河，2021，43（S2）：141-142+149.

[5]刘文军.水利水电工程水工隧洞渗水问题探讨[J].四川水泥，2021，（08）：312-313.

[6]张超.有压引水隧洞对某公路隧道渗漏影响分析[J].甘肃水利水电技术，2020，56（02）：58-60+65.