穿越地下洞室的层间错动带防渗治理结构及施工方法与流程

本发明涉及一种穿越地下洞室的层间错动带防渗治理结构及施工方法。适用于地下工程防渗排水领域。

背景技术：

在我国的水电工程建设过程中，经常面临岩体结构复杂、地质动力作用强烈、生态环境脆弱与地质灾害高发等问题。而水电工程的地下洞室群有埋深大、洞室群布置复杂、洞室跨度大等特点，而且常面临于地下水发育、层间错动带贯穿地下洞室群等问题。其中层间错动带的存在给世界上许多大型水电工程造成严重的危害，据不完全统计，我国已建和再建的大型水电工程中，有30余个地下洞室群均因层间错动带的存在而影响工程设计，或改变洞室群尺寸、或改变洞室群布置方式，或因层间错动带的治理不到位导致地下洞室群渗漏水问题频发。因此在发育层间错动带且地下水发育的大型深埋地下工程中，若不能对赋存于断层、岩石节理裂隙中的地下水进行有效治理，地下洞室群将面临被渗水淹没的危险，这将极大地影响到主体工程的施工及工程后期的安全稳定运营。

由于深埋大型地下工程通常具有复杂的地质条件，其地下水渗流问题的治理面临较多的不确定因素，要合理有效地堵排地下水难度较大，尤其面对层间错动带贯穿洞室这种特殊的地质条件，因层间错动带的空间延展大、硬—软—硬复合结构、历史上曾经多次滑动等特点，目前并没有针对层间错动带的防渗排水治理方法，另外对于大型地下工程不同空间位置防渗系统的连接问题，目前尚无比较成熟的处理方法。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种施工方便、成本较低的穿越地下洞室的层间错动带防渗治理结构及施工方法，以达到治理地下洞室渗水的目的。

本发明所采用的技术方案是：一种穿越地下洞室的层间错动带防渗治理结构，其特征在于：在地下洞室上游侧设置灌浆廊道和截渗洞；

其中灌浆廊道位置高于地下洞室，且灌浆廊道轴线与地下洞室轴线平行，灌浆廊道下方设有若干排通过灌浆廊道向下钻孔灌浆形成的主防渗帷幕，主防渗帷幕沿灌浆廊道轴线布置，且主防渗帷幕向下穿过所述层间错动带；

所述截渗洞轴线平行于地下洞室的轴线，该截渗洞位于层间错动带上，截渗洞坡度与层间错动带相同且层间错动带出露于截渗洞的中部，截渗洞下方设置有若干排通过截渗洞向下钻孔灌浆形成的底板加强帷幕，底板加强帷幕沿截渗洞轴线布置，该底板加强帷幕向下超过所述地下洞室底部高程；

所述截渗洞的靠近主防渗帷幕侧设有若干排通过截渗洞向主防渗帷幕侧钻孔并灌浆形成的衔接帷幕，衔接帷幕沿截渗洞轴线布置，且该衔接帷幕穿过主防渗帷幕。

所述截渗洞具有直墙圆拱形的截渗洞洞室，截渗洞洞室内浇筑有的一期钢筋混凝土衬砌，一期钢筋混凝土衬砌内形成与截渗洞洞室同轴的、直墙圆拱形的二期施工隧洞，所述一期钢筋混凝土衬砌浇筑段施工缝内安设有橡胶止水条；所述二期施工隧洞内回填微膨胀混凝土。

所述截渗洞洞室的宽度为截渗洞洞室高度的0.85倍。

所述截渗洞中轴线到所述地下洞室上游边墙的距离为1.2倍的地下洞室宽度，所述灌浆廊道中轴线到地下洞室上游边墙的距离为1倍的地下洞室宽度。

所述截渗洞的长度较地下洞室长1倍的地下洞室宽度，且在地下洞室两端均超出0.5倍地下洞室宽度。

所述截渗洞高度大于等于2倍的层间错动带厚度且大于等于3.5m。

所述主防渗帷幕具有两排，孔间距2m，排距1.5m；主防渗帷幕下端超过所述层间错动带5m。

所述底板加强帷幕具有两排，孔间距2m，排距1.5m；底板加强帷幕下端超过地下洞室底部高程10m。

所述衔接帷幕分为上排衔接帷幕和下排衔接帷幕，衔接帷幕孔间距2m，其中上排衔接帷幕倾角为上倾40°，下排衔接帷幕为倾角为上倾25°。

一种治理结构的施工方法，其特征在于：

1、在待开挖地下洞室上游侧的层间错动带相应位置开挖截渗洞洞室；

2、在截渗洞洞室内浇筑一期钢筋混凝土衬砌，形成二期施工隧洞，一期钢筋混凝土衬砌内安设橡胶止水条，所述一期钢筋混凝土衬砌顶部预埋顶拱回填灌浆管和衔接帷幕灌浆管；

3、一期钢筋混凝土衬砌达到70％的设计强度后通过顶拱回填灌浆管进行顶拱回填灌浆；

4、检查拱顶回填灌浆质量；

5、在待开挖地下洞室上游侧相应位置开挖灌浆廊道，并进行支护；

6、在灌浆廊道内向下钻孔并灌浆形成主防渗帷幕；

7、在二期施工隧洞内对应衔接帷幕灌浆管进行钻孔并灌浆形成衔接帷幕；

8、在二期施工隧洞内向下钻孔并灌浆形成底板加强帷幕；

9、待一期钢筋混凝土衬砌、衔接帷幕和底板加强帷幕施工完成并检查合格后，在二期施工隧洞内回填微膨胀混凝土。

本发明的有益效果是：本发明通过设置主防渗帷幕、衔接帷幕、底板加强帷幕及截渗洞，结构简单、施工方便，能有效治理针对贯穿洞室的层间错动带防渗问题。

本发明设置截渗洞且使层间错动带出露于截渗洞中部，并对截渗洞进行一期钢筋混凝土衬砌、设置橡胶止水条和回填微膨胀混凝土，有效地阻隔了因层间错动带这一特殊结构形成的渗流通道，可很好的发挥截渗洞的防渗效果。

本发明设置特殊结构的截渗洞、并在深埋岩体中设置灌浆廊道，并配合采用主防渗帷幕、衔接帷幕以及底板加强帷幕等措施形成一个大型连续的防渗体系，为地下洞室施工及运营提供安全保证。通过设置衔接帷幕，并与主防渗帷幕进行有效地搭接，从而实现了不同空间位置不同倾角防渗帷幕体的连接，对于提高截渗洞的防渗功能具有重要作用。

附图说明

图1为实施例的结构示意图。

图2为实施例中截渗洞剖面图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例为一种穿越大埋深地下洞室的层间错动带防渗治理结构，该防渗治理结构设置于地下洞室2的上游侧，包括灌浆廊道5、主防渗帷幕6、截渗洞、衔接帷幕和底板加强帷幕9。本例中已知地下洞室2长度为300m、宽度为30m，层间错动带3平均宽度为1.2m。

本实施例中灌浆廊道5轴线平行于地下洞室2的轴线，灌浆廊道5高程位于截渗洞4上部且高于地下洞室2，灌浆廊道5轴线与待开挖洞室2上游边墙的距离等于1倍的地下洞室2宽度，即为30m。

灌浆廊道5为直墙圆拱型洞室，洞室尺寸为3m×3.5m(宽×高)，灌浆廊道5根据揭露围岩类别采用适当的方式进行支护。在灌浆廊道5底板上向下钻孔进行主防渗帷幕6灌浆，主防渗帷幕6灌浆分两排进行，沿灌浆廊道5轴线布置。主防渗帷幕6灌浆孔径为91mm、孔距离2m、排距1.5m，主防渗帷幕6孔深按超过层间错动带3向下5m控制。

本实施例中截渗洞轴线平行于地下洞室2的轴线，截渗洞位于层间错动带3上，截渗洞坡度与层间错动带3相同，并保证层间错动带3出露于截渗洞的中部，截渗洞中轴线与地下洞室2上游边墙的距离等于1.2倍的地下洞室2宽度，即为36m。

本例中截渗洞高度不小于2倍的层间错动带3厚度且不小于3.5m，截渗洞宽度为截渗洞高度的0.85倍，截渗洞长度较地下洞室2长1倍的地下洞室2宽度，且在地下洞室2两侧超出长度相等，均为0.5倍地下洞室2宽度。在已知层间错动带3平均宽度为1.2m时，截渗洞的高度取为3.5m，截渗洞的宽度取为3m，截渗洞的长度在待开挖洞室2长度范围以外两侧各延长15m。

如图2所示，本例中截渗洞具有直墙圆拱形的截渗洞洞室4，截渗洞洞室4内浇筑有一期钢筋混凝土衬砌10。一期钢筋混凝土衬砌10内形成二期施工隧洞14，二期施工隧洞14呈直墙圆拱形，且与截渗洞洞室同轴。一期钢筋混凝土衬砌厚度为50cm，一期钢筋混凝土衬砌浇筑段施工缝内安设651型橡胶止水条11。

本实施例在一期钢筋混凝土衬砌10中预埋截渗洞的顶拱回填灌浆管及朝向主防渗帷幕6的衔接帷幕灌浆管，顶拱回填灌浆管、衔接帷幕灌浆管顶部入岩15cm。在截渗洞下游拱肩钻取上对应衔接帷幕灌浆管钻设上下两排衔接帷幕孔，衔接帷幕孔沿截渗洞轴线布置，灌浆后形成上排衔接帷幕7和下排衔接帷幕8，上排衔接帷幕孔孔径为91mm、间距2m，倾角为上倾40°，上排衔接帷幕孔深度按超过主防渗帷幕5m控制；下排衔接帷幕孔位于上排衔接帷幕孔间距1.5m的下游拱肩处，下排衔接帷幕孔间距2m，倾角为上倾25°，下排衔接帷幕孔深度按超过主防渗帷幕5m控制。

在截渗洞洞室4底板上向下钻取加强帷幕孔进行底板加强帷幕9灌浆，底板加强帷幕9灌浆分两排进行，孔距离2m，排距1.5m，加强帷幕孔深按超过地下洞室2底部10m控制。本例中已知截渗洞底板与地下洞室2底部在垂直方向距离为20m时，则底板加强帷幕9孔深取30m。

本实施例中二期施工隧洞14的表面经凿毛处理，二期施工隧洞内回填c25微膨胀混凝土12。

本实施例中治理结构的具体施工方法如下：

1、在待开挖地下洞室2上游侧的岩层1中、层间错动带3相应位置开挖截渗洞洞室4；

2、在截渗洞洞室4内浇筑一期钢筋混凝土衬砌10，形成二期施工隧洞14，一期钢筋混凝土衬砌内安设橡胶止水条11，所述一期钢筋混凝土衬砌10顶部预埋顶拱回填灌浆管和衔接帷幕灌浆管；

3、一期钢筋混凝土衬砌10达到70％的设计强度后通过顶拱回填灌浆管进行顶拱回填灌浆，灌浆压力控制在0.3～0.5mpa，在最大压力下灌浆孔停止吸浆后，延续灌注10min即结束灌浆，截渗洞顶拱回填灌浆过程中，在空隙大的部位灌注适量水泥砂浆；

4、在截渗洞顶拱回填灌浆结束7天后进行灌浆质量检查，检查孔布置于截渗洞顶拱中心线、脱空较大以及灌浆情况异常部位，回填灌浆质量检查孔穿透一期钢筋混凝土衬砌深入围岩10cm，且每15m布置一个检查孔；

5、在待开挖地下洞室2上游侧岩层1内相应位置开挖灌浆廊道5，并进行支护；

6、在灌浆廊道5内向下钻孔并灌浆形成主防渗帷幕6；

7、在二期施工隧洞14内钻取上排衔接帷幕孔进行上排衔接帷幕7灌浆，随后在与上排衔接帷幕孔间距1.5m的下游拱肩处钻取下排衔接帷幕孔进行下排衔接帷幕8灌浆；

8、在二期施工隧洞14内向下钻孔并灌浆形成底板加强帷幕9；

9、待一期钢筋混凝土衬砌10、上排衔接帷幕7、下排衔接帷幕8、底板加强帷幕9施工完成并质量检查合格后，对二期施工隧洞14表面凿毛处理，然后对二期施工隧洞14内进行二期c25微膨胀混凝土12回填。

在完成治理结构的施工并检查合格后，进行地下洞室2的开挖施工。