柳雄1 云少闯1 吴磊1 吴必章2

1. 国家管网集团西气东输武汉输气分公司； 2.川气东送天然气管道有限公司 

 

摘要：通过对西气东输二线东江水下穿越隧道本体结构现场检测，取得隧道衬砌混凝土厚度及背后病害、衬砌裂纹深度、衬砌混凝土强度、净空断面、混凝土碳化深度、渗漏水水质等检测结果，依据国内隧道检测技术规范与评价标准综合分析和评价，判断隧道本体结构质量状况，为制定维护检修方案提供决策依据，对管道江河穿越工程设计和运行管理具有参考作用。

关键词：西气东输二线；水下隧道本体结构检测；冲击映像法；地质雷达法

 

当前国内输气管道通过江河的方式主要有：高架跨越、顶管穿越、定向钻穿越、水下隧道穿越和沟埋敷设穿越等。水下隧道结构在长期运营过程中因发生物理、化学反应，导致隧道衬砌、钢筋被侵蚀破坏。同时，地下水长期渗流导致泥沙大量流失，降低了围岩的稳定性和强度，隧道衬砌背后发生病害，严重时威胁管道安全运行，有必要定期对水封隧道质量状况进行全面检测。本文以西气东输二线东江水下隧道穿越工程为例，对隧道本体结构检测结果进行分析评价，及时发现安全隐患，提高管道运行的安全性。

1  东江水下隧道现状

1.1  隧道概况

东江水下隧道长1826米，于2012年竣工投产。穿越北岸（进口）位于广东省惠州市龙溪镇，南岸（出口）位于惠州市潼湖镇。隧道内自然充水保护，进出口设洞门，洞口采用厚约3 m～5 m的覆土保护。隧道采用“斜井+平洞+斜井”结构[1]，其中，北岸斜井长310.2 m、坡度24.6°，平洞长度1061.2 m，南岸斜井长454.7 m、坡度23.34°。斜井和平洞断面均为直墙圆弧形（3 m×3 m），斜井与平洞之间为马头门，底部设排水仓。

1.2  隧道现状

打开隧道洞口，经45天连续抽排水作业，底板仍存在部分积水无法排尽。现场勘查发现，隧道底板被混凝土骨料大范围覆盖；衬砌多处裂缝，且有渗水、出砂、出泥以及泌钙析出等现象，部分衬砌已破裂，出现露筋；衬砌拼接处，几处排水口出水量较大，导致抽水进度迟缓；南、北斜巷段的底板和支墩底部由于被水长期冲蚀，部分区域已出现露筋，支墩底部不同程度被冲蚀；隧道拱顶存在多处修补区域，且其周围已出现裂缝和渗水，如图 1所示。

图 1 东江水下隧道破损现状

2  隧道本体结构检测

2.1  检测内容和方法

依据Q/GGWXQ 290―2021《油气管道隧道穿越段全面检测技术规范》第7章“隧道及附属结构全面检测”要求，本次主要检测内容和采用方法如下。

（1）现场详细踏勘隧道本体结构现状，确定具备检测条件的区域，区分测点、测线、断面布置。

（2）采用地质雷达法检测隧道衬砌钢筋分布、混凝土厚度及其背后病害（疏松、脱空），在隧道左右边墙、底板、拱腰和拱顶分别布置测线进行探查。

（3）底板积水区域使用冲击映像法（PHALANX密集阵病害扫描技术）检测衬砌混凝土厚度及其背后病害（疏松、脱空）分布，以及底板厚度和底板下病害（疏松、脱空）等。

（4）采用回弹法无损检测隧道衬砌混凝土强度，采用试剂法检测混凝土碳化深度。

（5）通过目测、拍照，采用裂缝宽度测量仪、超声波法和钻孔取芯法对隧道衬砌、支墩、锚固墩混凝土裂缝及露筋进行检测。

（6）采用激光断面检测系统对隧道衬砌净空断面进行检测，采用全站仪对隧底中心高程和支墩、锚固墩进行定位测量。

（7）采用钢筋位置测定仪检测钢筋保护层厚度。

（8）通过目测、拍照方式调查隧道渗水情况、斜井洞口以及附属设施安全状况；隧道内取水样检测渗水水质。

（9）综合评价隧道衬砌脱空、混凝土强度、隧道结构安全性能。

（10）出具检测评价报告并提出需修复的缺陷点位置及维修保养建议。

隧道本体结构检测路线如图 2所示。

图 2 东江水下穿越隧道本体结构检测路线框图

2.2  检测结果

（1）地质雷达法完成左侧墙、左拱腰、拱顶、右拱腰、右侧墙5条测线（1826 m/条）和500 m底板非积水区共计10 956 m衬砌检测，衬砌与围岩接触[2]异常（疏松、脱空）77处。由于竣工资料缺失，检测数据无法与竣工数据对比分析。

（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与平巷段里程K0+446 m～K1+521 m（南岸进洞口起点里程为0+000）底板受水流影响区域，冲击映像法检测底板下病害（疏松、剥离、脱空）异常102处。其中K0+340 m～K0+445 m和K1+441 m～K1+521 m两处，检测结果显示底板混凝土质量均较差，前者大部分区域已剥离、部分区域出现脱空，后者底板整体出现疏松和脱空状态，缺陷断面检测结果分别如图 3、图 4所示。

图 3 K0+340 m～ K0+445 m底板检测结果

图 4 K1+441 m～ K1+521 m底板检测结果

（3）利用回弹法检测隧道14个断面共计70个测区，衬砌混凝土强度最小值4.5 MPa、最大值30.8 MPa。试剂法检测混凝土碳化深度均值为1.14 mm。结果表明部分衬砌混凝土强度不足。

（4）检测发现315处衬砌裂缝（包含环向、横向、纵向），平均宽度0.68 mm、平均深度307.8 mm。斜巷段多为环向裂缝、平巷段多为纵向裂缝，大部分裂缝充满填充物，部分裂缝出现渗水、渗泥等现象。

（5）激光断面检测系统检测37个净空断面，以工程设计断面作为标准断面，发现6个存在轻微变形，结果如表 1所示。

表 1 东江水下隧道净空断面检测结果汇总表

（6）全站仪检测37个净空断面中心高程和支墩、锚固墩定位；以南岸进洞口外布设的基准点向洞内布设水准路线，由洞口向隧道内测量20个点，对隧底中心高程测量结果（图 5）表明，隧道中心线未发现明显的变形变位。检测支墩和锚固墩，未发现明显位移；部分支墩和锚固墩底部存在冲蚀现象且混凝土强度偏低，其中斜巷段的支墩和锚固墩底部四周冲蚀较为严重。

图 5 东江水下隧道隧底中心高程测量结果

（7）目测法检测46个净空断面露筋情况，每个断面布置5条测线，每条测线上测点间距为20 cm。测得钢筋保护层最大厚度95 mm，最小厚度11 mm。现场目测部分里程段钢筋保护层混凝土剥离，出现结构露筋、锈蚀等现象。

（8）隧道共发现49处渗水点，部分拱顶渗漏水严重，每处渗水量达60～100 L/min。水样及淤泥中腐蚀性因子检测结果如表 2所示，显示所有腐蚀性因子腐蚀等级均为微弱。

表 2 东江水下隧道渗漏水中腐蚀性因子检测结果

2.3  分析评价

Q/GGWXQ 290―2021第9.1节将隧道结构按照完好（I）、良好（II）、合格（III）、不合格（IV）和危险（V）分为五级。I~III可常规保养或者小修，IV和V应进一步评估后修复。根据本次检测结果，东江水下隧道结构评价结果如表 3所示。最终隧道总体状况评定为III级，判断目前东江水下隧道为合格状态。

表 3 东江水下隧道本体结构评价结果

3  结论与建议

（1）东江水下隧道本体结构合格，不需要立刻处理。但今后管道运行中需要密切关注穿越隧道的渗漏水以及由此引起的衬砌脱空病害的发展。

（2）针对部分衬砌严重脱空区域，建议选取适当工艺修复，以增强隧道安全性能。

（3）隧道存在较为严重的漏水病害，表现为衬砌与围岩连接处存在脱空异常，建议进行加固和密封处理。

 

参考文献：

[1]胡文君，陈海鹏，马红，等.管道隧道Ⅵ级围岩试验段支护结构的稳定性分析—以“西气东输”二线东江水下隧道为例[J]. 天然气工业，2012(01)：85-89.

[2]孙勇，王武斌.油气管道穿越工程隧道衬砌质量检测技术[J]. 四川建筑，2013(01):159-161.

 

作者简介：柳雄，1986年生，工程师，主要从事工程项目管理、油气管道保护、管道完整性管理等工作。联系方式：13477711311，376547840@qq.com。