水电地下工程病害剖析及风险防治

方光达

(水电水利规划设计总院，北京　100120)



水电地下工程病害剖析及风险防治

方光达

(水电水利规划设计总院，北京100120)

摘要：水电工程建设及运行过程中，受不良地质条件、设计质量、施工质量等因素影响，地下厂房、输水隧洞、压力管道等地下工程，出现了诸如塌方冒顶、围岩开裂变形、喷锚支护结构破坏、混凝土衬砌开裂或脱落、隧洞爆裂、高外水压力危害、高地应力危害等各种类型病害，对地下工程安全、投资及工期造成了重大影响。通过对中国国内水电地下工程出现的病害案例进行剖析，加强对工程前期、建设及运行阶段的病害风险管理，有助于保障地下工程的安全建设与运行。关键词：水电站；地下工程;病害案例;病害防治;风险管理

0前言

2000年新世纪以来，中国水电地下工程建设进入了高速发展阶段，陆续建成了龙滩、水布垭、小湾、拉西瓦、构皮滩、瀑布沟、溪洛渡、锦屏一级、糯扎渡等一大批大型和超大型地下水电站，地下厂房、水工隧洞等地下工程建设取得了巨大的成就，目前白鹤滩、乌东德、双江口、两河口、猴子岩、黄登等一批巨型地下水电站引水及发电厂房系统也正在建设或进行设计工作。受不良地质条件、设计质量、施工质量等因素影响，地下工程建设中所出现的诸如塌方冒顶、围岩开裂变形、喷锚支护结构破坏、混凝土衬砌开裂或脱落、隧洞爆裂、高外水压力危害、高地应力危害等各种类型病害，对工程安全、投资及工期造成了重大影响。目前的研究成果对水电地下工程建设的经验和成就阐述得较多，而对地下工程出现的病害案例剖析的较少，更缺乏系统的病害分类、原因分析及治理方面的成果。本文通过总结归纳中国国内地下工程建设中出现的病害现象，对其原因进行剖析，并提出了前期阶段、建设阶段、运行阶段的病害风险管理思路，有助于保障地下工程的安全建设与运行。

1工程病害类型及产生原因

1.1工程病害定义

病害的含义通常是指植物在生长期因细菌、真菌、病毒、藻类或不适宜的气候与土壤等因素而造成的发育不良、枯萎或死亡现象，属于自然灾害[1]。但近年来，一些文章也将病害引申至桥梁[2-5]、房屋[6-8]、地基[9-10]、混凝土结构[11-12]等工程领域。为避免触及工程建设各方的责任，本文将所有因自然或因对自然因素认识不足的人为原因导致的事故、破坏、缺陷、破损等影响工程建设、结构安全、运行功能的不良现象，统称为“工程病害”。

1.2病害类型及产生原因

水电地下工程病害产生的主要原因，可以归纳为自然原因(不良地质条件、不良气候条件)、人为原因(设计原因、施工原因、运行管理不当等)、自然及人为综合原因3个方面。根据病害发生情况及产生原因，可将水电地下工程主要病害初步划分为15种类型，如表1。

表1　水电地下工程病害类型及产生原因归纳表

2地下工程病害案例

2.1锦屏一级水电站地下厂房

地下电站主厂房尺寸为276.99 m×25.60(28.90) m×68.80 m(长×宽×高，下同)，主厂房与主变室之间的岩柱厚度44.9 m，厂房纵轴线方向NW65°。地下洞室群围岩为大理岩夹绿片岩，以Ⅲ1类为主，岩层总体产状N40°～70°E，NW∠30°～∠40°。 f13、f14 、f18断层从厂房通过，走向与厂房轴线大角度相交。 地下厂区最大主应力σ1达35.7 MPa，围岩强度应力比一般介于1.5～3.0之间，属于高～极高应力区。

地下厂房洞室群建设期间发生的病害主要有围岩劈裂剥落、内鼓弯折、卸荷开裂、主厂房拱脚岩石劈裂、主变室下游拱座喷层裂缝、围岩松弛破坏、主厂房与主变室之间的岩柱开裂、洞室围岩变形普遍偏大、支护结构超限较多、补充支护工程量大等。高地应力及不利地质结构面是厂房等洞室围岩发生病害及产生破坏作用的主要原因。

厂房下游拱座岩体松弛深度7～12 m，最深16.5 m，其中强松弛深度最深约9 m，典型强松弛孔内成像如图1所示。主变室上游边墙岩体松弛深度8～17 m，最深约18 m。地下洞室全部开挖完成后洞周围岩大于10 cm的变形约9%，大于8 cm约20%，大于5 cm约25%，主变室最终洞周位移最大值大于20 cm。三大洞室监测锚索超过设计荷载，占监测锚索总荷载的28.44%。16根监测锚索荷载出现松弛突降现象。三大洞室监测锚杆127根，有20根实测应力值超过300 MPa，占监测锚杆总数的15.7%。

图1　典型强松弛孔内成像图

锦屏一级地下厂房的松弛区深度及表面变形量值已远超过原来的设计经验，对地下洞室群的稳定安全性如何评估，需要加深研究。

2.2澜沧江功果桥水电站地下厂房

主厂房开挖尺寸为175.0 m×27.4(25.2)m×74.45 m(长×宽×高)，主厂房与主变室之间的岩柱厚度40.0 m；围岩主要为变质砂岩、石英砂岩及砂质板岩，以Ⅲ类为主。实测最大主应力量值10 ～13 MPa，方位N28°～30°E，与厂轴交角小于25°。

2009年6月，功果桥地下厂房开挖至发电机层时，三大洞室上游拱脚部位的喷层均出现了平行于厂房轴线方向的裂缝。主厂房厂右、下游边墙1 253.00 m高程以上锚索测力计超过有效量程的5%～18%；尾调室上游、左端墙分别超过测力计有效量程的9.4%～24.9% 。

2.3甘肃三道湾水电站地下厂房

地下厂房尺寸为71.3 m×21 m×37 m， 围岩为粉砂泥质板岩、夹砂质板岩，岩石层理及板理发育。顶拱围岩为Ⅳ类，边墙围岩为Ⅲ、Ⅳ类，整体稳定性及自稳能力差。厂区最大地应力约7 MPa。2011年5月拱顶发生59 m段长的塌方，塌方最大高度14.7 m，塌方量约8 000 m3。

2.4大岗山水电站地下厂房

地下厂房位于左岸山体内，埋深约400 m。主厂房尺寸为226.58 m×30.8 m×74.6 m；主变室尺寸为长度144 m×19.3 m×25.8 m；尾水调压室长度132 m×24.3 m×77.1 m。

围岩为黑云二长花岗岩，并有辉绿岩脉穿插。主厂房洞室以Ⅲ类围岩为主，地应力量值为11.37～22.19 MPa。2008年12月中旬，在主厂房第Ⅰ层顶拱上游侧扩挖时，4号机组段的β80辉绿岩脉破碎带部位顶拱发生了塌方，塌腔总高度约33 m，塌方量约3 500 m3(图2)[13-15]。

图2　大岗山地下厂房顶拱塌方形状图

2.5坪头水电站地下厂房

总装机容量为180 MW。主机间尺寸为44 m×18.6 m×39.6 m；主变室开挖跨度14.6 m，最大高度26.91 m。主厂房、主变室平行布置，之间岩柱厚度为28.5 m。

厂房围岩为中厚层细晶白云岩，岩层总体产状为N60°～70°E/SE∠30°～∠40°，沿层面和近南北向陡倾角张性结构面发育有强风化夹层和岩溶现象，对地下厂房边墙及顶拱围岩稳定不利。围岩以Ⅲ～Ⅳ类为主，总体稳定条件较差。

在地下厂房建设工程中，出现了地下岩溶管道涌水、左拱座岩体顺层滑动变形、顶拱混凝土开裂、漏筋、钢筋变形及多处混凝土掉块等不良病害[16-17](图3)。由于地下水位高，涌水量大，厂房下挖不敢继续，将地下厂房整体上抬了15 m，已完成的顶拱混凝土衬砌及支护进行拆除，重新开挖顶拱并重新支护与衬砌。导致投资增加及工期加长，且运行期减少电量约1 700万kWh。

2.6拉西瓦水电站地下厂房

地下厂房总长 311.75 m，其中主厂房尺寸为279.75 m×30 m×74.84 m；内装6台700 MW 的水轮发电机组，地下厂房下游侧主变开关室尺寸为 232.60 m× 28.7 m× 51 m。 围岩为坚硬致密的花岗岩，以Ⅱ、Ⅲ类为主。经现场地应力测试, 地下厂房区最大主压应力29.7 MPa。在建设中，出现了因高地应力产生的岩爆现象较为普遍，主要表现为塌方、围岩板状剥落、洞壁岩体板状劈裂、羽状劈裂、岩片(块)弹落、岩石爆裂声响等病害现象[18]。

图3　顶拱混凝土衬砌破坏、漏筋及钢筋压弯照片

2.7锦屏二级水电站引水隧洞

引水隧洞单洞长16.7 km，开挖直径一般为13.0 m。引水隧洞线路长、埋深大、工程地质及水文地质条件复杂。自西向东隧洞围岩分别为T2z杂谷脑组大理岩、T2b白山组大理岩、T2y盐塘组大理岩，其余为T1绿片岩和T3砂板岩。

隧洞最大埋深达2 525 m，回归的最大地应力达63 MPa，在建设工作中出现了岩石鼓胀破裂、喷层开裂剥落、塌方等岩爆现象明显，围岩松弛深度较大[19-21]。1号引水隧洞最大松驰圈深度在T1绿泥石片岩洞段，松驰圈深度在2.4～6.6 m，最大松弛深度13 m；其它洞段松驰圈深度一般在0.8～3.2 m，部分在3.4～5.4 m，个别在5.8～6.2 m。Ⅱ、Ⅱb、Ⅲ类围岩松驰圈平均深度小于2 m，测得最大深度达5.2 m，Ⅲb、Ⅳ类围岩松驰圈平均深度1.7～2.8 m，测得最大松驰圈深度达6.4 m。原来有1/3洞段采用喷锚支护，由于洞周岩体松弛的影响技施阶段全长采用钢筋混凝土衬砌。

最大外水压力水头约1 000 m，施工中开挖出现射流、喷雾等高压涌水问题，单点最大涌水量大于3 m3/s；2012年8月30日暴雨期间，隧洞最大外水头约200 m，西端及东端均发现多处混凝土抬动及裂缝射水或出水现象。

西端绿泥片岩洞段，绿泥石片岩饱和抗压强度约19.47 MPa，强度的软化系数为0.5；饱和情况下绿泥石片岩的平均弹性模量为3.54 GPa，仅为大理岩的11.7%(30.13 GPa)。由于绿泥片岩强度及变形模量低，洞室开挖变形大且隧洞缩径现象较为明显，总长约400 m。部分变形量在20～60 cm之间，局部甚至超过1 m。

由于运行期外水压力高，隧洞还存在围岩稳定、围岩渗透稳定、衬砌结构抗外压稳定等关键技术问题。

2.8美姑河柳洪水电站高压管道爆裂事故

2006年11月10日，柳洪水电站引水系统开始充水，11月18日压力管道附近地表发现异常涌水现象。11月23日，4号碴场及压力管道制作场区域的土坡开始出现大范围变形，有大量呈塑流状土体泄入美姑河中， 滑落于美姑河中的水上部分土体体积为30万m3左右。滑坡堵塞美姑河及美姑县内省道，见图4。放空检查发现：高压管道上斜井钢筋混凝土衬砌段开裂，存在脱空、破碎、剥落及裂缝密集、漏筋等破坏情况，造成洞周岩体高压渗透破坏和严重渗漏，诱发了山体滑坡。

事故主要原因：① 灌浆施工质量差，甚至造假未进行任何固结灌浆。② 施工缝冷缝未做好处理，上斜段21条施工缝，仅有3条较好未形成冷缝，其余缝无任何粘结，甚至缝面完全张开。在内水高水头的工况下，必然形成内水外渗另一个主要通道。③ 灌浆孔未封堵或封堵质量差。

图4　滑坡堵塞美姑河道照片

2.9宝泉蓄能电站高压管道渗漏，山体冒水

自2010年1月，引水道渗漏量不断增加，最大达到800 L/s。引水发电系统所在山体地表出现渗漏水，个别渗水处崩塌堆积体出现浅层失稳。停机检查发现，上斜井高程620.00～540.00 m之间砂岩段漏水量较大，部分出水点出露承压水(图5)，衬砌混凝土裂缝较多，以纵向裂缝为主，最长裂缝达20～25 m。

事故主要原因是固结灌浆未达到预期的效果，从而导致引水系统混凝土衬砌结构开裂及漏水，漏水量异常增加影响到工程的安全运行，并对山体稳定安全性构成威胁。

图5　　　　引水道高程610.00 m衬砌结构裂缝及外水内　　　渗情况图

2.10广州抽水蓄能电站二期钢筋混凝土高压岔管渗漏

广蓄二期引水隧洞首次充水期间，引水隧洞右侧南支洞洞壁岩石发生水力劈裂，裂隙大量渗水，水压力很高，呈喷射状雾状水幕，部分已汽化并发出阵阵呼啸声；岔管及支管附近渗压计压力，比充水前最大增加538 m；1号排水洞中24支底板排水孔均出水，测压水头在300～600 m，一只压力表因超过设计量程而失灵。主副厂房顶拱大面积滴水，上游边墙吊车粱的上方墙面多处渗水。 充水至第6天，南支洞渗水32 L/s，S5渗压水压水位765.00 m，比上库水位仅低35 m。

图6　天荒坪二期高压岔管平面图

水道放空检查发现，高压岔管及各支岔管混凝土均有不同程度的裂缝，不规则分布，大多为充水后新裂缝，其中以8号支弯管和7号主岔管最多，8号支弯管钢筋混凝土上最大一条裂缝宽2 mm，环向贯穿全断面[22]。

事故主要原因分析：高压岔管与1号排水洞之间的水力坡降达19，水力坡降偏大；二期岔管处围岩中发育1组NW向张扭性节理，透水性较好。

2.11羊卓湖抽水蓄能电站压力隧洞混凝土衬砌脱落

1996年10月放水后停水检查，发现上平段混凝土开裂脱落。分析认为是由于施工质量差，运行时在内水压力作用下衬砌开裂，内水外渗；运行后又突然关机，放水速度过快，在外水压力作用下，混凝土衬砌大片脱落。为处理衬砌开裂问题，最后决定将原2.7 km上平段钢筋混凝土衬砌改为钢衬[23]。

2.12十三陵抽水蓄能电站1号尾水洞混凝土开裂

1号尾水洞1997年11月停水检查，发现0+793.85 m～0+803.48 m段的洞顶约有10 m2混凝土开裂，形成凹坑，有部分钢筋外露、拉断，该衬砌段整体上抬10～30 cm。

主要原因：洞顶混凝土存在3.25 m空腔未被回填情况，再加上施工中取消了回填灌浆，改用一次固结灌浆，衬砌与围岩严重脱空，导致洞顶大量混凝土开裂、脱落[23]。

2.13江西蔡坊水电站浅埋压力隧洞爆裂

试运行压力隧洞发生爆裂，渗透水流从山体内冲出，形成泥石流，淹没厂房和开关站，厂房淹没水深8.1 m，造成严重经济损失，但未造成人员伤亡。检查结果，在长度9.4 m钢筋混凝土衬砌洞段(两条施工缝之间)，有宽7～21 cm的裂缝。失事的主要原因：下平段最大水头124.92 m，实际覆盖层厚仅18.55～20.35 m，不满足规范埋深要求[23]。

2.14江西遂川县安村水电站压力隧洞浅埋段钢筋混凝土衬砌开裂漏水

近厂房压力管道段钢衬设计水头143.3 m，下平段隧洞设计水头127.55 m。蓄水发电后发现山坡集中出水，放空检查发现，自调压井至钢管段(3+270 m～3+431 m)161 m洞段，钢筋混凝土衬砌开裂、渗水，有不同程度的裂缝100多条，最大缝宽2.2 mm。设计复核发现：下平段3+270 m～3+431 m岩体风化严重，呈碎裂结构，覆盖层厚度18～80 m，部分洞段覆盖层厚度不够；围岩未进行固结灌浆设计，灌浆混凝土亦未按抗裂设计，围岩所能提供的弹性抗力不高，钢筋应力偏大，衬砌裂缝开度大，促成内水外渗。另外该段少量洞顶环向受力钢筋施工中割断后，既未焊接复原也未绑扎复原，影响衬砌和钢筋受力[23]。

2.15白莲河抽水蓄能电站压力隧洞段严重渗漏

1963年1月压力隧洞充水，洞内水头41 m，充水后2～20 min，即出现严重内水外渗现象，厂房后缘山坡、支洞及变压器平台大量渗水，总漏水量达40 L/s，最高逸出点高出支洞约30 m。经环氧砂浆钩缝(总钩缝长约1 200 m)，所有渗水点均不再渗水，至今运行正常。

事故原因分析：① 厂房后缘山坡、下平段支洞及变压器平台覆盖层岩体厚度薄，分别为5～25 m，岩体裂隙发育，泥质冲填，弹性抗力低。② 衬砌施工质量差，支洞顶拱超挖系用浆砌石回填。③ 工作缝未设止水，灌浆孔封堵不良，导致内水外渗[23]。

2.16太平驿水电站压力隧洞衬砌脱落

1995年2月11日停机后进隧洞检查发现在3+510 m～10+122 m洞段存在衬砌脱落、开裂等现象。3+510 m～10+122 m洞段洞顶中线附近3～4 m范围内，有25处混凝土脱落，总长度约271.5 m。隧洞顶部沿中线附近3～4 m范围内，有不规则环状裂缝28处，长约375 m。隧洞沿中线有纵向裂缝17处，长约150 m。洞身腰线以上也有不同程度裂缝如冷缝、斜向或水平裂缝，其中8+036 m～8+320 m处裂缝较多[23]。

原因分析： 采用先边墙顶拱后底拱衬砌法，造成许多反缝，横缝和反缝多处渗水，止水效果很差；顶拱3～4 m范围顶拱混凝土未浇满，回填不密实，是造成局部顶拱混凝土开裂、脱落等质量问题的直接原因。

3地下工程病害风险防治措施

地下工程病害如果不加强预防和治理，会对工程的施工安全、围岩稳定、结构安全、运行安全造成不利影响，甚至造成严重事故，给工程安全及生命财产造成重大损失。因此，应从工程前期设计阶段开始，对地下病害的风险进行防控，并贯穿于地下工程的设计、建设、运行整个生命周期中，以确保工程安全。

3.1前期工作中防控措施

在预可行性研究及可行性研究等前期工作中，应从查明主要地质问题、做好地下工程场址及位置选择、优选合理建设方案等方面，加强病害的系统防控工作，此时防控的主体主要为设计单位。主要措施有以下几个方面。

(1) 加强基础资料分析及风险预测工作。在前期各设计阶段，应详查地下工程的主要地质问题，对地质勘察资料加强分析与研究，预测建设中可能出现的病害类型及其危害程度，制定有关病害的管理及工程预防措施。

(2) 优选地下厂房及隧洞位置。为降低地下工程可能出现的病害及风险，应优选地下厂房位置、轴线及隧洞布置，选择围岩稳定性好、质量较优的位置，以利于工程的顺利建设，同时还要考虑地应力、结构面等因素的影响，兼顾高压岔管位置的选择；对地下厂房、主变室、尾调室等地下洞室群，应考虑三大洞室布置方式及洞室间距选择，保留足够的岩体厚度以减少塑性区的范围，避免发生塑性区贯穿情况及水力劈裂的发生，增加围岩整体稳定性。对因条件限制而洞室间距偏小时，应采取加强支护措施。

(3) 合理选择洞室开挖断面。对洞室的断面形状，应考虑岩性、岩体类别、地应力条件等，采取有利于围岩稳定的断面。一般情况可采用城门洞形，对于软岩，可采用圆形断面、马蹄形隧洞断面，高地应力区，以圆形断面为优。

(4) 合理选择支护设计方案及支护参数。应根据查明的主要地质条件，合理确定围岩支护方案及支护参数，避免因支护强度不够发生塌方、变形、围岩开裂等病害后果。

(5) 合理选择衬砌设计方案。应根据地下洞室的使用要求及围岩条件，确定衬砌方案，如隧洞可采用混凝土衬砌或钢管衬砌方案，非过流的地下洞室，一般以柔性喷锚支护为主，必要时也需采用钢筋混凝土衬砌方案。

(6) 合理选择洞室开挖程序及施工方案。合理选择地下洞室群开挖顺序，有利于施工期围岩稳定并减小变形、锚杆、崩塌等病害，如地下厂房顶拱可采用中导洞或边导洞开挖顺序，先开挖周边排水洞，相邻洞室可采用跳洞开挖施工等。采用控制爆破或光面爆破、预裂爆破技术，可减少岩石的松弛深度。预留保护层，采取预锚措施，如长锚筋桩或不张拉锚索预锚不失为有效的措施。

(7) 合理选择防渗排水布置方案，防止围岩水力劈裂及过量渗漏。

(8) 合理选择监测项目及监测布置。根据围岩地质构造发育情况、岩性及类别、洞室体型等情况，要有针对性布置监测断面及重点监测项目，控制施工期围岩的工作性态。

(9) 做好围岩稳定及结构安全分析研究，确定合理的安全控制指标。在前期工作中，应做好围岩稳定分析工作，对围岩变形、外水压力、松弛深度、支护结构受力等指标初步提出控制指标，并在施工过程中，根据监测资料，及时评价围岩及支护衬砌结构的安全状态。

(10) 加强地下工程风险预评估工作。根据初步查明的地下工程地质条件，对可能存在的病害及风险进行预先评估，并提出工程建设中的初步控制措施。

3.2建设阶段的风险防控措施

地下工程建设阶段，随着施工过程中对地质情况的进一步揭露，设计需对前期阶段设计方案及风险防控的合理性进一步复核，并进行必要的调整；施工单位除严格遵照设计方案进行施工外，应及时反馈工程建设中出现的病害问题，和其他参建各方一起精心对施工方案及工艺进行研究，完善地下工程的病害治理及防控方案，确保地下工程建设安全。此时的病害风险防控主体已由前期阶段的设计单位，转为项目业主、监理、施工单位、设计单位的所有参建单位。病害的主要防控措施有以下几个方面。

(1) 确定合理的开挖方案及开挖顺序。根据施工通道开挖揭露情况，进一步复核地质条件，提前预测下一步可能存在的风险和地质问题，对开挖方案及顺序进行必要调整；如预先开挖排水洞，保证洞室干地施工，可提高围岩稳定性；必要时，可预先进行锚固及预灌浆处理措施。

(2) 做好地下工程突涌处理。对地下突涌水问题，首先进行引水、排水处理，制定堵水措施及出水点永久处理方案。如对裸岩进行高压固结灌浆，并在支护及衬砌后对位进行二次高压补充灌浆等，同时对突涌水处的围岩及结构安全性进行复核。

(3) 做好岩爆预防及处理。为降低岩爆的不利后果，可采用超前钻孔应力解除，超前缝管式锚杆预注高压水，短进尺开挖，开挖面、掌子面喷洒冷水，及时喷钢纤维混凝土或挂网喷混凝土，阻止围岩张裂、松动、塌落或弹飞，及时预应力锚杆支护等防控措施，同时加强监测、注意施工安全。

(4) 做好围岩松弛问题的预防及处理。围岩松弛量值过大，特别是超过一般工程经验时，会对围岩稳定造成巨大威胁。应加强围岩变形监测及松弛程度、深度的探测工作，对施工开挖方案进行合理调整，及时加强支护，增加支护强度，对松弛围岩进行固结灌浆，维持围岩完整性。

(5) 重点对建设期围岩变形稳定问题进行及时评估。对于围岩变形过大问题，应加强围岩变形原因分析及预测、变形对围岩及结构的影响分析等工作，评价围岩变形的可接受程度，及时采取控制围岩不利变形的工程措施，并加强变形监测资料及时分析与评估。

(6) 提前预防预测围岩块体稳定及塌方。应提前预测可能的塌方部位，采用超前加固手段，及时采取支护加固措施，对重点部分加强监测资料分析，提前消除危险。

(7) 及时评估支护结构超限的不利影响并采取加强措施。应统计锚杆、锚索支护力超限比例，分析超限原因，对围岩稳定性复核评价，必要时采用增加预应力锚索、锚杆等加强支护强度措施。

(8) 对支护设计动态调整。地下工程设计是一个动态过程，应根据不断揭露的地质条件及存在问题，及时进行支护方案调整，根据围岩变形特性，研究采用及时支护方案或适时支护方案，使支护强度与围岩变形处于动态平衡，并对支护工程量进行动态调整。

(9) 合理解决地下工程支护工程量计付问题，随着施工的不断进展，地下开挖及支护工程量与前期设计相比，可能会发生变化，甚至增加较多。应合理解决系统支护及随机支护工程量、临时支护及永久支护工程量、现场设计增加工程量、监理要求的支护工程量、支护工程量最终核准及支护、合同中的支护工程量约定等问题，在确保地下工程安全建设的情况下，尽可能减少工程量的增加幅度。

(10) 对围岩稳定性评价标准进行深入研究。随着地下工程建设规模及难度的不断增加，建设中遇到了更为复杂的地质问题，这使得关于围岩的安全性评判问题变得越来越复杂。近期大型水电地下工程建设经验表明，原来的围岩安全评判准则已经不能适应。这需要对围岩的安全评价准则及指标，进行进一步研究和复核。如松弛区深度的安全评价原则、表面变形的安全评价指标、支护结构受力状态评价指标、变形收敛速率评价指标等其他评价指标，需根据工程的实际情况进行深入研究。

(11) 重视地下水腐蚀危害及治理。地下水的腐蚀性会影响锚杆、锚索及混凝土的耐久性，需对地下水腐蚀性、腐蚀危害性进行分析，采取抗腐蚀材料或其他抗腐蚀措施。

(12) 加强建设期工程安全监测资料分析与反馈。建设过程中，对重点部位需针对性增加监测项目，加强评估监测资料分析工作，根据监测成果对支护设计进行必要调整，及时评价地下工程的安全状态。

3.3运行期的风险防控措施

地下工程建成后，运行单位成为地下工程病害及风险的防控主体。防控措施主要为加强监测和风险评估。具体措施主要为；① 对施工建设中出现的变形大、涌水量、围岩破裂等重点部位加强监测和巡视加强；② 对监测资料特别是异常测值情况及时进行整理分析，定期评估地下工程安全及稳定性；③ 根据监测资料分析评估情况，必要时采取补充支护、加强排水、补充灌浆等处理措施，消除运行期的危害因素。

4结语

(1) 本文首次对地下工程病害进行了定义，并初步总结归纳了15种地下工程病害类型。作者认为地下工程病害产生的原因，主要是由于高地应力、高外水压力、岩溶、不良地质构造等复杂地质条件、技术发展水平限制以及各种人的责任因素，并对各种病害类型的产生原因进行归纳和总结。根据收集到的中国国内水电地下工程案例，对地下工程病害现象、危害及具体原因进行了剖析，提出了前期设计、施工建设、运行管理等阶段地下工程病害风险的防控措施。

(2) 地下工程各种类型病害，对水电地下工程安全、投资及工期造成了重大影响。设计、施工、管理等建设各方作为病害防控的主体，高度的责任心及协作精神是预防病害发生的关键所在。

(3) 通过采用精心勘探设计、提前重点预防、保证施工质量、加强监测与分析、支护措施及时到位、支护设计及时动态调整、发现问题及时处理等病害及风险防治措施，可以减少地下工程的病害及其风险，保证地下工程的安全建设和运行。

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Defect Analysis and Risk Prevention & Treatment of Underground Works of Hydropower Project

FANG Guangda

(China Renewable Energy Engineering Institute, Beijing 100120,China)

Abstract:During construction and operation of hydropower project, defects of underground works, which are resulted from unfavorable geological conditions, design quality and construction quality, such as collapse, roof falling, surrounding rock crack & deformation, failure of structure with shotcrete & anchoring support, crack or falling of concrete lining, tunnel bursting, high external hydraulic pressure and high crustal stress hazard of underground powerhouse, headrace tunnel and penstock, etc, largely impact safety, investment and construction period of such underground works. Through analysis on defects occurring on underground works in China, the strengthening defect and risk management at stages of pre-construction, construction and operation will benefit safety construction and operation of the underground works.Key words:hydropower station; underground works; defect treatment; risk management

文章编号：1006—2610(2016)03—0001—08

收稿日期：2016-03-05

作者简介：方光达(1962- )，男，江苏省宿迁市人，教授级高工，从事水利水电工程设计研究、咨询、审查、验收、评估、安全鉴定等工作.

中图分类号：TV698.1

文献标识码：A

DOI:10.3969/j.issn.1006-2610.2016.03.001