本发明水利水电工程技术领域，具体涉及一种廊道中化动水为静水的集中渗漏封堵结构及方法。
背景技术：
在水利水电工程建设当中，高水头、大流量管道型集中渗漏问题时有发生，特别是在地质条件复杂的岩溶地区，高压水击穿廊道衬砌发生渗漏的情况更为普遍，例如：湖北清江的隔河岩水电站、水布垭水电站；贵州乌江干流三岔河平寨水利枢纽；乌江的索风营水电站、构皮滩水电站以及嘉陵江亭子口水电站等均在蓄水期间廊道出现较为严重的集中渗漏问题，严重影响工程建设期进度和运行期效益的发挥。贵州某水库左岸山体廊道集中渗漏，渗漏量达800l/s～1000l/s，水库正常蓄水受到严重影响。
针对狭小廊道中的集中渗漏问题，较多工程采用动水处理模式。依据渗漏封堵措施实施的部位，动水处理模式又可细分为入渗口封堵、中间通道封堵和出口封堵。入渗口封堵主要是通过对入渗区抛投防渗料来封堵渗漏通道，或修筑临时围堰，抽干积水后查明并封堵渗漏通道后再进行处理。中间通道封堵法一般采用在渗漏通道上钻孔抛投卵石或级配料、灌注混凝土或砂浆、水泥浆等方式形成一道连续防渗帷幕，来实现对渗漏通道的封堵。出口封堵一般直接在渗漏出口附近钻孔后反向灌浆，辅以小型止水装置，利用水泥浆液或化学浆液封堵裂隙通道，实现止水目的。
工程实践表明，水利水电工程中廊道中的集中渗漏多属于管道型渗漏，渗漏通道大多与江水或库水连通，入渗口一般位于水下甚至是深水区，查明入渗口数量及位置难度非常大；中间通道封堵法也需查明渗漏通道的发育走向与位置，但受限于复杂的地形地质条件，往往也难于查明。受上述客观条件限制，在入渗口或中间通道进行封堵多不可行或废时废力，因此较多工程直接在渗漏出口进行反向灌浆封堵。根据工程实际调查，在低水头、小流量(30l/s～100l/s)情况下采用在出口直接进行灌浆封堵(辅以小型止水装置)的方法是可行的，而在高水头(100m级)、大流量(1000l/s)条件下可操作性差，失败案例较多。
技术实现要素：
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种廊道中化动水为静水的集中渗漏封堵结构及方法，可用于狭窄廊道、静水压力条件，具有操作性强、安全可靠等优点。
本发明提供了一种廊道中化动水为静水的集中渗漏封堵结构，其特征在于包括上游封堵墙、下游封堵墙、上游小围堰、下游小围堰、排水钢管、排水灌浆钢管和回填钢管；上游封堵墙和下游封堵墙分别设置于渗漏出口的两侧并与混凝土廊道顶拱和混凝土廊道底板以及混凝土廊道侧墙配合形成封闭的腔体结构；上游小围堰和下游小围堰设置于渗漏出口的两侧，其中上游小围堰位于上游封堵墙和渗漏出口之间；下游小围堰位于下游封堵墙和渗漏出口之间；排水钢管和排水灌浆钢管一端设置于腔体结构内部且靠近渗漏出口，另一端穿过下游小围堰和下游封堵墙并设置于下游封堵墙的外侧；回填钢管一端位于腔体结构内部的上部，另一端穿过下游封堵墙设置于下游封堵墙的外侧。
上述技术方案中，上游封堵墙外侧设置有上游回填石渣；下游封堵墙外侧设置有下游回填石渣。
上述技术方案中，上游封堵墙和下游封堵墙的墙顶、周边、底部与廊道周边均埋设有止水带，并钻设有插筋，与廊道衬砌结构固定连接。
上述技术方案中，排水钢管架设于第一预制混凝土支墩上，所述第一预制混凝土支墩设置于混凝土廊道底板上；排水钢管沿廊道的延伸方向水平延伸；排水钢管的各节钢管利用法兰盘连接；排水钢管位于下游封堵墙外侧的外部安装有排水控制闸阀，要求其压力等级大于等于15.0mpa。
上述技术方案中，回填钢管于下游封堵墙外侧的外部安装有回填控制闸阀；回填钢管支承于下游封堵墙墙体；回填钢管的两个端口均靠近于下游封堵墙墙体的两侧墙面。
上述技术方案中，排水灌浆钢管架设于第二预制混凝土支墩上，所述第二预支混凝土支墩设置于混凝土廊道底板上；排水灌浆钢管沿廊道的延伸方向水平延伸；排水灌浆钢管的各节钢管利用法兰盘连接；排水灌浆钢管位于下游封堵墙外侧的外部安装有灌浆控制闸阀，排水灌浆钢管位于下游封堵墙外侧的设置有用于接通灌浆管路的变径接头。
本发明提供了一种廊道中化动水为静水的集中渗漏封堵方法，包括以下步骤：
第一步，在渗漏出口上游的廊道底板上堆填上游小围堰；
第二步，在渗漏出口附近安装排水钢管和排水灌浆钢管，排水钢管和排水灌浆钢管的一端靠近渗漏出口，另一端向下游延伸；
第三步，在渗漏出口下游的廊道底板上堆填下游小围堰；
第四步，于上游小围堰上游的廊道底板上砌筑上游封堵墙；
第五步，在下游小围堰下游的廊道底板上砌筑下游封堵墙；。
第六步，在上游封堵墙后回填石渣，与上游封堵墙共同抵挡水头；在下游封堵墙后回填石渣，与下游封堵墙共同抵挡水头，并兼做回填封堵施工平台；
第七步，在下游封堵墙上部埋设回填钢管；
第八步，通过回填钢管，回填灌入砂砾石，充填由上、下游封堵墙和廊道衬砌形成的腔体结构，直到把腔体结构回填满为止；
第九步，砂砾石回填完成后关紧尾端的回填控制闸阀，再逐渐关紧排水钢管的第一控制闸阀和排水灌浆钢管的第二控制闸阀，使腔体结构变为静水环境；
第十步，在第二控制闸阀外安装变径接头，接通灌浆管路后，开启第二控制闸阀、灌浆机，利用排水灌浆钢管进行反向灌浆作业，将水泥浆液或水泥浓浆反向灌入渗漏出口的渗漏通道；灌浆至设计灌浆量或不吸浆后，停止灌浆，并关闭第二控制闸阀；
第十一步，待凝大于等于72小时后，打开灌浆管路检查排水灌浆管是否还有渗水，如有渗水进行复灌，至无渗水后结束反向灌施工；
第十二步，在下游混凝土封堵墙上布置3～5个检查孔，进行渗水和压水检查，若有渗水，则灌浆至检查孔不渗漏水为止；若检查孔不渗水，则灌浆封堵检查孔；
上述技术方案中，还包括以下步骤：
第十三步，若廊道有交通要求，则采用爆破方法进行贯通；
第十四步，廊道贯通后，在渗漏出口附近洞壁上布置钻孔进行补充灌浆。
上述技术方案中，排水钢管根数根据渗漏水量大小确定，排水钢管长度以满足洞室排水长度为原则；必要时，采用塑料排水管辅助排水，以便下游小围堰的堆填。
上述技术方案中，上游小围堰和下游小围堰材料为袋装砂土，上游小围堰和下游小围堰两端与廊道两侧侧墙接触紧密；上游小围堰和下游小围堰堰高以渗漏水不翻越为准。
本发明尤其适用于处理廊道或隧道中高压力、大流量集中渗漏问题。水利水电工程中廊道中的集中渗漏多属于管道型渗漏，渗漏通道大多与江水或库水连通，入渗口一般位于水下甚至是深水区，查明入渗口数量及位置难度非常大；中间通道受限于复杂的地形地质条件，往往也难于查明。因此，本发明在渗漏通道出口、利用已有廊道衬砌形成封闭空间，创造干地施工和静水灌浆条件，针对性强。本发明采用的反向灌浆施工技术成熟。反向灌浆施工按现行行业灌浆规范执行，施工技术成熟且有规可依。灌浆量及灌浆压力等均可根据现场实际施工情况优化调整，灌浆质量可控，防渗效果良好。本发明避免了传统查找渗漏入口和渗漏通道、大量的钻孔、灌浆、封堵处理方法所带来的工程量大、处理工期长等缺点。上、下游堆筑小围堰、封堵墙砌筑、安装排水钢管、反向灌浆、爆破开挖、钻孔等均属于常规施工项目，工程量不大，总施工工期较传统处理方法大大缩短。如清江隔河岩水电站、清江水布垭水电站集中渗漏封堵处理如采用传统灌浆方法施工，工期需5～6个月，而采用本次研发的新方法可在30d～45d内完成施工。本发明由于避免了大量的钻孔、灌浆施工，克服了浆液浪费现象，工程投资大幅减少，经济效益显著。本发明创造了干地施工和静水灌浆条件，处理效果明显比动水流动条件下的封堵效果好，更为安全可靠。
附图说明
图1是本发明的纵剖示意图；
图2是本发明的平面示意图。
其中，1-渗漏出口，2-上游小围堰，3-下游小围堰，4-上游封堵墙，5-下游封堵墙，6-回填钢管，7-排水灌浆钢管，71-法兰盘，72-第二控制阀门，73-变径接头，74-灌浆管路，75-第二预制混凝土支墩；8-排水钢管，81-第一控制阀门，82-第一预制混凝土支墩，9-上游回填砂石，10-下游回填砂石，11-廊道底板，12-廊道顶拱，13-止水带，14-插筋，15-廊道，16-廊道侧墙。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1所示，本发明提供了一种廊道中化动水为静水的集中渗漏封堵结构，包括上游封堵墙4、下游封堵墙5、上游小围堰2、下游小围堰3、排水钢管8、排水灌浆钢管7和回填钢管6；上游封堵墙4和下游封堵墙5分别设置于渗漏出口1的两侧并与混凝土廊道顶拱12和混凝土廊道底板11以及混凝土廊道侧墙16配合形成封闭的腔体结构，作为封闭的蓄水空间为后续静水灌浆封堵创造条件；
上游小围堰2和下游小围堰3设置于渗漏出口1的两侧，其中上游小围堰2位于上游封堵墙4和渗漏出口1之间；下游小围堰3位于下游封堵墙5和渗漏出口1之间；排水钢管8和排水灌浆钢管7一端设置于腔体结构内部且靠近渗漏出口1，另一端一次穿过下游小围堰3和下游封堵墙5并设置于下游封堵墙5的外侧，排水钢管8将大流量的渗漏水顺廊道引排至廊道外，创造廊道内干地施工作业环境；回填钢管6一端位于腔体结构内部的上部，另一端穿过下游封堵墙5设置于下游封堵墙5的外侧，上部回填钢管6反向填(灌)入砂砾石和水泥砂浆，逐渐填充封闭空间。
上述技术方案中，上游封堵墙4外侧设置有上游回填石渣9；下游封堵墙5外侧设置有下游回填石渣10，下游的回填石渣兼做施工平台。
上述技术方案中，上游封堵墙4和下游封堵墙5的墙顶、周边、底部与廊道周边均埋设有止水带13，并钻设有插筋14，与廊道衬砌结构固定连接。
上述技术方案中，排水钢管8架设于第一预制混凝土支墩82上，所述第一预制混凝土支墩设置于混凝土廊道底板11上；排水钢管8沿廊道的延伸方向水平延伸；排水钢管8的各节钢管利用法兰盘71连接；排水钢管8位于下游封堵墙5外侧的外部安装有排水控制闸阀，要求其压力等级大于等于15.0mpa。
上述技术方案中，回填钢管6于下游封堵墙5外侧的外部安装有回填控制闸阀；回填钢管6支承于下游封堵墙5墙体；回填钢管6的两个端口均靠近于下游封堵墙5墙体的两侧墙面。
上述技术方案中，排水灌浆钢管7架设于第二预制混凝土支墩上，所述第二预支混凝土支墩75设置于混凝土廊道底板11上；排水灌浆钢管7沿廊道的延伸方向水平延伸；排水灌浆钢管7的各节钢管利用法兰盘71连接；排水灌浆钢管7位于下游封堵墙5外侧的外部安装有灌浆控制闸阀，排水灌浆钢管7位于下游封堵墙5外侧的设置有用于接通灌浆管路74的变径接头73。
本发明提供了一种廊道中化动水为静水的集中渗漏封堵方法，具体包括以下步骤：
1、堆填上游小围堰2
在渗漏出口1上游的廊道底板11上堆填上游小围堰2，材料为袋装砂土，小围堰两端与廊道左、右侧墙接触紧密。堰高以渗漏水不翻越小围堰为准。
2、安装排水钢管8和排水灌浆管7
在渗漏出口1(附近)安装排水钢管8和排水灌浆管7，排水钢管8管径一般φ800mm～φ1200mm，排水钢管8根数根据渗漏水量大小确定，钢管长度以满足洞室排水长度为原则。必要时，采用塑料排水管辅助排水，以便下游小围堰3的堆填。排水钢管8架设于预制混凝土支墩上，各节钢管利用法兰盘71连接。在排水钢管8外部安装第一控制闸阀81，要求压力等级大于等于15.0mpa。
3、堆填下游小围堰3
在渗漏出口1下游的廊道底板11上堆填下游小围堰3，材料为袋装砂土，下游小围堰3两端与廊道左、右侧墙接触紧密。堰高以渗漏水不翻越下游小围堰3为准。围堰结构形式与上游小围堰2相同。大流量的渗漏水经排水钢管8顺廊道引排至廊道外，创造廊道内干地施工作业环境
4、砌筑上游及下游封堵墙5
于渗漏出口1上游的廊道底板11上砌筑1.0m～1.5m厚混凝土墙作为上游封堵墙4，具体墙厚根据水头和灌浆压力估算。墙宽、高尺寸与廊道尺寸相同。上游封堵墙4顶、周边、底部与廊道周边埋设止水带13防水，并钻设插筋14，与廊道衬砌结构连接牢靠。
在渗漏出口1下游的廊道底板11上砌筑1.0m～1.5m厚混凝土墙作为下游封堵墙5，要求与上游封堵墙4相同。
上游封堵墙4外侧回填石渣，与上游封堵墙4共同抵挡水头。下游封堵墙5外侧回填石渣，与下游封堵墙5共同抵挡水头，并兼做回填封堵施工平台。
上游及下游封堵墙5与廊道周边衬砌结构形成封闭蓄水空间，为后续静水灌浆封堵创造条件。
5、安装回填钢管6
在下游封堵墙5上部埋设回填钢管6，高程要求在动水流动条件下高于封闭水池内水面，管径一般φ600mm～φ800mm，外端安装压力闸阀，压力等级大于等于15.0mpa。
6、回填砂砾石
在廊道内干地作业条件下，上游及下游封堵墙5混凝土浇筑完成并达到设计强度后，通过下游封堵墙5上的回填钢管6，回填灌入砂砾石，充填由上、下游封堵墙5和廊道衬砌形成的封闭水池，直到把腔体结构回填满为止。
7、动水变静水环境
砂砾石回填完成后关紧回填钢管6尾端的回填控制闸阀，再逐渐关紧排水钢管8的第一控制闸阀81，创造变动水为静水的灌浆施工条件，以便自第二控制闸阀72出口进行反向灌浆，封堵集中渗漏通道。
8、反向灌浆
在第二控制闸阀72外安装变径接头73，接通灌浆管路74后，开启控制闸阀、灌浆机进行反灌作业，其主要目的在于将水泥浆液或水泥浓浆反向灌入渗漏通道。灌浆一般采用0.5:1浓水泥浆或水泥砂浆灌注，灌浆压力表的控制压力一般按渗漏水压力+0.05mpa～0.1mpa控制，条件允许时可适当加大。利用排水灌浆管灌浆至设计灌浆量或不吸浆后，停止灌浆，并关闭第二控制闸阀72。
待凝大于等于72小时后，打开反向灌浆管检查灌浆管是否还有渗水，如有渗水进行复灌，至无渗水后结束反向灌施工。
9、钻孔检查
顺洞轴向在下游封堵墙5上布置3～5个φ56m～φ76m检查孔，进行渗水和压水检查，若有检查孔渗水，则打开第二控制闸阀72灌浆至不渗漏水为止，若不渗水，则灌浆封堵检查孔。至此，封闭堵水实体最终形成。
10、爆破开挖
若廊道有交通要求，则采用爆破方法进行贯通。在封闭堵水实体墙上顺洞轴线钻设8～10个φ110m～φ130m爆破预裂孔，然后再钻小口径钻孔，装设小药量炸药，爆破封堵体，贯通上下游廊道。
11、加强灌浆
为确保渗漏通道得到有效封堵，廊道贯通后，在渗漏出口1附近洞壁上布置φ56m～φ76m钻孔进行补充灌浆，灌注材料一般为普通水泥浆液，压力以渗漏水头+0.5mpa～1.0mpa控制。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。