襯砌破壞修復案例分享-RC隧道破裂變形灌漿及鋼襯鈑修復技術 @ 灌漿學堂

隧道襯砌破壞修復案例分享-RC隧道破裂變形灌漿及鋼襯鈑修復技術

1.工程背景

某水力發電廠輸水隧道鋼筋混凝土襯砌，因為外部水壓力異常變化導致局部嚴重破損，最大變形量達7cm。運營單位為防止破壞情況持續發生影響發電功能，特委託設計單位進行修復設計，並公開招標專業單位進行現場檢測及提出施工計畫，並於專家審核通過後交付執行。

襯砌破壞輸水隧道

2.解決方案

本公司於得標後，立即按照合約內容指派專業工程師配合檢測單位至現場進行勘查及水壓量測，同時進行襯砌反彈衝錘試驗、敲擊回音試驗及頻譜領域分析等非破壞性檢測，並採取裂隙滲出水及混凝土碎塊，攜回實驗室進行分析。於各項資料彙整後，提出解決方案如下：

(1)打設排水孔導引岩層裂隙水，降低襯砌後方水壓力。

(2)清除破損處混凝土塊，至原設計隧道斷面後方岩盤面。

(3)混凝土襯砌挫曲鋼筋恢復原設計位置，並視情況加設鋼筋補強。

(4)岩層裂隙複合式止水灌漿。

(5)鋼襯鈑安裝。

(6)鋼襯鈑後方背填灌漿。

(7)洩壓孔設置。

(8)現場復原。

襯砌破壞洩壓孔設置

3.施工設計

發生嚴重變形襯砌長度約3m，破壞延伸長度約8m，另有其他規模不等滲漏水位置，最大水壓力高達1400kPa。現場執行規畫先於各嚴重滲水位置，依照設計長度鑽設直徑50mm排水孔，並於內部安裝直徑35mm高密度聚乙烯(HDPE)排水管，將高壓裂隙水引流至施工區域外圍。

當施工位置湧水大幅減少後，運用氣動機具清除破損混凝土塊，並以油壓設備頂回挫曲鋼筋，同時搭配植筋及搭接鋼筋方式，提升該處抗張、抗剪能力至原設計值以上。

於鋼筋補強完成後，利用高膨脹倍率聚氨酯樹脂進行岩層裂隙臨時性止水，再搭配低膨脹倍率聚氨酯樹脂進行裂隙封堵與黏結，各孔灌注完成後立即採用特殊橡膠灌漿封孔，以利樹脂漿材充分發揮入滲封堵功能。

在岩層裂隙封堵工作完成後，立即於嚴重變形範圍內利用4種不同型式鋼襯鈑進行環型組合，並利用化學螺栓將鋼襯鈑穩固架設於周邊岩層上。鋼襯鈑設計時適度預留洩壓孔，用以避免產生壓力變形。

鋼襯鈑全部組立完成後，隨即使用水泥漿材接觸灌漿與高強度補強砂漿回填灌漿搭配施作，確實填充鋼襯鈑後空隙並使鋼筋握裹力充分發揮。對於其他小規模滲漏水位置，則於止漏加固灌漿完成後，採用高強度補強泥進行填充修復。

於填充漿材養護達到設計強度後，開啟鋼襯鈑上預留洩壓孔，貫通並確認洩壓孔正常工作後，撤除現場機具設備復原工作場域。

4.施工過程

因為發生嚴重破壞襯砌位置距離最近橫坑出口約3000m，隧道呈圓形斷面，內部水流湍急。雖然設置臨時擋水板減緩水流速度，但逆流而上搬運機具、材料極為困難。為配合現場惡劣條件，大型發電機、空壓機、通風機等燃油、電力設備均設置於橫坑口較乾燥通風處，機具材料搬運採用電動台車及人工滑軌台車進行運送，敲除混凝土、鑽孔、注漿及其他安措施所需電力及高壓空氣，則另行設置高架供電纜線及壓力鋼管配送至施工位置。

5.執行成果

本工程位於偏遠山區，氣候寒冷潮濕，距離最近城鎮數十公里，物資供應及臨時性材料補給極為困難。為因應恢復發電時間緊迫，在採取多班制趕工作業後，於合約要求期限內順利完工。工程保固期間曾多次經歷風災豪雨，本公司承辦工程師與運營單位專家曾多次深入隧道檢視，修復位置無任何損傷破壞，順利達成輸水隧道襯砌破壞修復艱鉅工作。