柳雄1 云少闖1 吳磊1 吳必章2

1. 國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)西氣東輸武漢輸氣分公司； 2.川氣東送天然氣管道有限公司 

摘要：通過對(duì)西氣東輸二線東江水下穿越隧道本體結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，取得隧道襯砌混凝土厚度及背后病害、襯砌裂紋深度、襯砌混凝土強(qiáng)度、凈空斷面、混凝土碳化深度、滲漏水水質(zhì)等檢測(cè)結(jié)果，依據(jù)國(guó)內(nèi)隧道檢測(cè)技術(shù)規(guī)范與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)綜合分析和評(píng)價(jià)，判斷隧道本體結(jié)構(gòu)質(zhì)量狀況，為制定維護(hù)檢修方案提供決策依據(jù)，對(duì)管道江河穿越工程設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理具有參考作用。

關(guān)鍵詞：西氣東輸二線；水下隧道本體結(jié)構(gòu)檢測(cè)；沖擊映像法；地質(zhì)雷達(dá)法

當(dāng)前國(guó)內(nèi)輸氣管道通過江河的方式主要有：高架跨越、頂管穿越、定向鉆穿越、水下隧道穿越和溝埋敷設(shè)穿越等。水下隧道結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過程中因發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致隧道襯砌、鋼筋被侵蝕破壞。同時(shí)，地下水長(zhǎng)期滲流導(dǎo)致泥沙大量流失，降低了圍巖的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，隧道襯砌背后發(fā)生病害，嚴(yán)重時(shí)威脅管道安全運(yùn)行，有必要定期對(duì)水封隧道質(zhì)量狀況進(jìn)行全面檢測(cè)。本文以西氣東輸二線東江水下隧道穿越工程為例，對(duì)隧道本體結(jié)構(gòu)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，提高管道運(yùn)行的安全性。

1  東江水下隧道現(xiàn)狀

1.1  隧道概況

東江水下隧道長(zhǎng)1826米，于2012年竣工投產(chǎn)。穿越北岸（進(jìn)口）位于廣東省惠州市龍溪鎮(zhèn)，南岸（出口）位于惠州市潼湖鎮(zhèn)。隧道內(nèi)自然充水保護(hù)，進(jìn)出口設(shè)洞門，洞口采用厚約3 m～5 m的覆土保護(hù)。隧道采用“斜井+平洞+斜井”結(jié)構(gòu)[1]，其中，北岸斜井長(zhǎng)310.2 m、坡度24.6°，平洞長(zhǎng)度1061.2 m，南岸斜井長(zhǎng)454.7 m、坡度23.34°。斜井和平洞斷面均為直墻圓弧形（3 m×3 m），斜井與平洞之間為馬頭門，底部設(shè)排水倉(cāng)。

1.2  隧道現(xiàn)狀

打開隧道洞口，經(jīng)45天連續(xù)抽排水作業(yè)，底板仍存在部分積水無(wú)法排盡。現(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn)，隧道底板被混凝土骨料大范圍覆蓋；襯砌多處裂縫，且有滲水、出砂、出泥以及泌鈣析出等現(xiàn)象，部分襯砌已破裂，出現(xiàn)露筋；襯砌拼接處，幾處排水口出水量較大，導(dǎo)致抽水進(jìn)度遲緩；南、北斜巷段的底板和支墩底部由于被水長(zhǎng)期沖蝕，部分區(qū)域已出現(xiàn)露筋，支墩底部不同程度被沖蝕；隧道拱頂存在多處修補(bǔ)區(qū)域，且其周圍已出現(xiàn)裂縫和滲水，如圖 1所示。

圖 1 東江水下隧道破損現(xiàn)狀

2  隧道本體結(jié)構(gòu)檢測(cè)

2.1  檢測(cè)內(nèi)容和方法

依據(jù)Q/GGWXQ 290―2021《油氣管道隧道穿越段全面檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》第7章“隧道及附屬結(jié)構(gòu)全面檢測(cè)”要求，本次主要檢測(cè)內(nèi)容和采用方法如下。

（1）現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)踏勘隧道本體結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，確定具備檢測(cè)條件的區(qū)域，區(qū)分測(cè)點(diǎn)、測(cè)線、斷面布置。

（2）采用地質(zhì)雷達(dá)法檢測(cè)隧道襯砌鋼筋分布、混凝土厚度及其背后病害（疏松、脫空），在隧道左右邊墻、底板、拱腰和拱頂分別布置測(cè)線進(jìn)行探查。

（3）底板積水區(qū)域使用沖擊映像法（PHALANX密集陣病害掃描技術(shù)）檢測(cè)襯砌混凝土厚度及其背后病害（疏松、脫空）分布，以及底板厚度和底板下病害（疏松、脫空）等。

（4）采用回彈法無(wú)損檢測(cè)隧道襯砌混凝土強(qiáng)度，采用試劑法檢測(cè)混凝土碳化深度。

（5）通過目測(cè)、拍照，采用裂縫寬度測(cè)量?jī)x、超聲波法和鉆孔取芯法對(duì)隧道襯砌、支墩、錨固墩混凝土裂縫及露筋進(jìn)行檢測(cè)。

（6）采用激光斷面檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)隧道襯砌凈空斷面進(jìn)行檢測(cè)，采用全站儀對(duì)隧底中心高程和支墩、錨固墩進(jìn)行定位測(cè)量。

（7）采用鋼筋位置測(cè)定儀檢測(cè)鋼筋保護(hù)層厚度。

（8）通過目測(cè)、拍照方式調(diào)查隧道滲水情況、斜井洞口以及附屬設(shè)施安全狀況；隧道內(nèi)取水樣檢測(cè)滲水水質(zhì)。

（9）綜合評(píng)價(jià)隧道襯砌脫空、混凝土強(qiáng)度、隧道結(jié)構(gòu)安全性能。

（10）出具檢測(cè)評(píng)價(jià)報(bào)告并提出需修復(fù)的缺陷點(diǎn)位置及維修保養(yǎng)建議。

隧道本體結(jié)構(gòu)檢測(cè)路線如圖 2所示。

圖 2 東江水下穿越隧道本體結(jié)構(gòu)檢測(cè)路線框圖

2.2  檢測(cè)結(jié)果

（1）地質(zhì)雷達(dá)法完成左側(cè)墻、左拱腰、拱頂、右拱腰、右側(cè)墻5條測(cè)線（1826 m/條）和500 m底板非積水區(qū)共計(jì)10 956 m襯砌檢測(cè)，襯砌與圍巖接觸[2]異常（疏松、脫空）77處。由于竣工資料缺失，檢測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)法與竣工數(shù)據(jù)對(duì)比分析。

（2）隧道北岸斜巷段里程K1+520 m～ K1+790 m、南岸斜巷段里程K0+240 m～K0+445 m與平巷段里程K0+446 m～K1+521 m（南岸進(jìn)洞口起點(diǎn)里程為0+000）底板受水流影響區(qū)域，沖擊映像法檢測(cè)底板下病害（疏松、剝離、脫空）異常102處。其中K0+340 m～K0+445 m和K1+441 m～K1+521 m兩處，檢測(cè)結(jié)果顯示底板混凝土質(zhì)量均較差，前者大部分區(qū)域已剝離、部分區(qū)域出現(xiàn)脫空，后者底板整體出現(xiàn)疏松和脫空狀態(tài)，缺陷斷面檢測(cè)結(jié)果分別如圖 3、圖 4所示。

圖 3 K0+340 m～ K0+445 m底板檢測(cè)結(jié)果

圖 4 K1+441 m～ K1+521 m底板檢測(cè)結(jié)果

（3）利用回彈法檢測(cè)隧道14個(gè)斷面共計(jì)70個(gè)測(cè)區(qū)，襯砌混凝土強(qiáng)度最小值4.5 MPa、最大值30.8 MPa。試劑法檢測(cè)混凝土碳化深度均值為1.14 mm。結(jié)果表明部分襯砌混凝土強(qiáng)度不足。

（4）檢測(cè)發(fā)現(xiàn)315處襯砌裂縫（包含環(huán)向、橫向、縱向），平均寬度0.68 mm、平均深度307.8 mm。斜巷段多為環(huán)向裂縫、平巷段多為縱向裂縫，大部分裂縫充滿填充物，部分裂縫出現(xiàn)滲水、滲泥等現(xiàn)象。

（5）激光斷面檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)37個(gè)凈空斷面，以工程設(shè)計(jì)斷面作為標(biāo)準(zhǔn)斷面，發(fā)現(xiàn)6個(gè)存在輕微變形，結(jié)果如表 1所示。

表 1 東江水下隧道凈空斷面檢測(cè)結(jié)果匯總表

（6）全站儀檢測(cè)37個(gè)凈空斷面中心高程和支墩、錨固墩定位；以南岸進(jìn)洞口外布設(shè)的基準(zhǔn)點(diǎn)向洞內(nèi)布設(shè)水準(zhǔn)路線，由洞口向隧道內(nèi)測(cè)量20個(gè)點(diǎn)，對(duì)隧底中心高程測(cè)量結(jié)果（圖 5）表明，隧道中心線未發(fā)現(xiàn)明顯的變形變位。檢測(cè)支墩和錨固墩，未發(fā)現(xiàn)明顯位移；部分支墩和錨固墩底部存在沖蝕現(xiàn)象且混凝土強(qiáng)度偏低，其中斜巷段的支墩和錨固墩底部四周沖蝕較為嚴(yán)重。

圖 5 東江水下隧道隧底中心高程測(cè)量結(jié)果

（7）目測(cè)法檢測(cè)46個(gè)凈空斷面露筋情況，每個(gè)斷面布置5條測(cè)線，每條測(cè)線上測(cè)點(diǎn)間距為20 cm。測(cè)得鋼筋保護(hù)層最大厚度95 mm，最小厚度11 mm。現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)部分里程段鋼筋保護(hù)層混凝土剝離，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)露筋、銹蝕等現(xiàn)象。

（8）隧道共發(fā)現(xiàn)49處滲水點(diǎn)，部分拱頂滲漏水嚴(yán)重，每處滲水量達(dá)60～100 L/min。水樣及淤泥中腐蝕性因子檢測(cè)結(jié)果如表 2所示，顯示所有腐蝕性因子腐蝕等級(jí)均為微弱。

表 2 東江水下隧道滲漏水中腐蝕性因子檢測(cè)結(jié)果

2.3  分析評(píng)價(jià)

Q/GGWXQ 290―2021第9.1節(jié)將隧道結(jié)構(gòu)按照完好（I）、良好（II）、合格（III）、不合格（IV）和危險(xiǎn)（V）分為五級(jí)。I~III可常規(guī)保養(yǎng)或者小修，IV和V應(yīng)進(jìn)一步評(píng)估后修復(fù)。根據(jù)本次檢測(cè)結(jié)果，東江水下隧道結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)結(jié)果如表 3所示。最終隧道總體狀況評(píng)定為III級(jí)，判斷目前東江水下隧道為合格狀態(tài)。

表 3 東江水下隧道本體結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)結(jié)果

3  結(jié)論與建議

（1）東江水下隧道本體結(jié)構(gòu)合格，不需要立刻處理。但今后管道運(yùn)行中需要密切關(guān)注穿越隧道的滲漏水以及由此引起的襯砌脫空病害的發(fā)展。

（2）針對(duì)部分襯砌嚴(yán)重脫空區(qū)域，建議選取適當(dāng)工藝修復(fù)，以增強(qiáng)隧道安全性能。

（3）隧道存在較為嚴(yán)重的漏水病害，表現(xiàn)為襯砌與圍巖連接處存在脫空異常，建議進(jìn)行加固和密封處理。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡文君，陳海鵬，馬紅，等.管道隧道Ⅵ級(jí)圍巖試驗(yàn)段支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析—以“西氣東輸”二線東江水下隧道為例[J]. 天然氣工業(yè)，2012(01)：85-89.

[2]孫勇，王武斌.油氣管道穿越工程隧道襯砌質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)[J]. 四川建筑，2013(01):159-161.

作者簡(jiǎn)介：柳雄，1986年生，工程師，主要從事工程項(xiàng)目管理、油氣管道保護(hù)、管道完整性管理等工作。聯(lián)系方式：13477711311，376547840@qq.com。