石埡隧洞病害治理研究

【摘要】根據(jù)隧洞病害治理全過程研究，分析病害主因，提出科學(xué)合理治理措施，為構(gòu)造應(yīng)力或粘土巖地區(qū)水工隧洞襯砌結(jié)構(gòu)破壞病害治理、后續(xù)隧洞建設(shè)、維護和加固積累了經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】水工隧洞；襯砌破壞；治理研究

1、引言

石埡隧洞工程位于四川省中江縣境內(nèi)都江堰人民渠七期主干渠（總長174.3km）中段，該工程是隆興渡槽（77+000）至合興幸福渡槽（97+119）段20.119Km嚴(yán)重病害渠道的改線工程。隧洞總長6448m，擔(dān)負著向隧洞下游德陽、綿陽、遂寧、成都四市的中江、三臺、射洪、大英、金堂5縣178萬畝農(nóng)田灌溉輸水任務(wù)和保證城鎮(zhèn)飲水安全任務(wù)，并為沿渠場鎮(zhèn)及村民提供生產(chǎn)、生活用水，以及保障1座大型水庫、2中型水庫和數(shù)座小型水庫蓄水，近3年年輸水量2.4～3.4億m3。本工程建筑物等級為3級，設(shè)計流量為28m3/s，工程區(qū)地震動峰值加速度0.10g，基本烈度Ⅶ度。

該工程是中央投資大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程新建項目，屬于四川省都江堰灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程的重點建設(shè)項目，于2002年1月22日開工建設(shè)，2004年12月16日完工，工程于2004年年底試運行，2007年8月通過國家竣工驗收，正式通水投入運行。

受2008年 “5.12” 汶川特大地震的影響，隧洞結(jié)構(gòu)變形較為嚴(yán)重，頂拱裂縫558m，縫周混凝土剝落、鋼筋彎曲；底板隆起洞段長超過1000m，隆起高度10～30cm，鋼筋彎曲。為防止隧洞病險情況進一步惡化，于2014年～2017年對變形破壞段進行了整治。

2、病害類型與成因分析

2.1病害現(xiàn)狀

2.2.1建設(shè)過程病害初顯

石埡隧洞由進口閘室、暗渠、隧洞及出口明渠組成，總長6448.64m，其中隧洞總長6133.4m。隧洞襯砌型式為圓拱直墻型結(jié)構(gòu)（城門洞型），內(nèi)空尺寸為B×H=4×2.15m、R=2.15m。在施工過程中，2003年10月，Ⅲ類、Ⅱ類圍巖底板為泥巖的洞段開口式鋼筋砼襯砌結(jié)構(gòu)型式，底板出現(xiàn)隆起現(xiàn)象，經(jīng)研究確定改成底板封閉鋼筋砼襯砌結(jié)構(gòu)型式。同時對出現(xiàn)隆起破壞段底板修復(fù)為反底拱，中部厚40cm，兩端厚30cm。

2.2.2 運行過程中病害凸顯

試運行期間發(fā)現(xiàn)隧洞中段洞頂襯砌局部出現(xiàn)裂紋，底板輕微隆起?？⒐を炇諘r，鑒于隧洞地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，不宜盲目進行處理，作為遺留問題，驗收委員會及專家組對此提出了加強觀測、預(yù)留資金、擇機處理的意見。幾年來，運行管理單位根據(jù)竣工驗收委員會及專家組的意見，加強了對隧洞中段在試運行期間出現(xiàn)的局部頂拱裂縫、底板隆起的變形現(xiàn)象的觀測和檢查。

根據(jù)歷年觀測和檢查記錄，試運行期間隧洞變形情況發(fā)展緩慢。但2008年“5.12”汶川特大地震以后，隧洞結(jié)構(gòu)變形較為嚴(yán)重變形呈加速、加劇發(fā)展的趨勢。2012年停水檢查，隧洞中段頂拱裂縫已經(jīng)擴展到長度508m，縫周混凝土擠壓破碎脫落，鋼筋彎曲；底板隆起（高度10～30cm）、鋼筋彎曲，隆起范圍擴大到長度1159m；隧洞邊墻出現(xiàn)裂紋，沒有明顯的位移。2013年4月21日檢查，頂拱增加裂縫增加長度50m，達到558m。

2.2.3 整治過程中病害發(fā)展

針對上述病害情況，石埡隧洞病險整治工程于2014年12月開工建設(shè)，第一年度用時60天完成部分任務(wù)。2015年11月開始第2年度的工程建設(shè)任務(wù)，2016年1月5日，通過現(xiàn)場勘察，發(fā)現(xiàn)在設(shè)計整治范圍之外的2+479～2+542、2+389～2+407兩段底板露筋、隆起，合計81m。

現(xiàn)場圖片（見圖1，2）

2.2病害成因分析

2.2.1地質(zhì)原因

構(gòu)造應(yīng)力作用。石埡隧洞樁號3+577～4+135破壞較嚴(yán)重，底板和頂拱同時變形，該段位于隧洞中部，埋深較大達198～300m。隧洞位于龍泉山背斜北部核部，緊鄰中江斷層，且洞軸線與褶皺軸線、斷層走向近于平行，中江斷層走向N10～20°E，傾向北西，傾角25～30°，為壓扭性斷裂，下盤北移，因褶皺和斷層均是地殼水平擠壓運動的結(jié)果，形成構(gòu)造應(yīng)力場其最大主應(yīng)力為壓應(yīng)力，其方向于洞軸線近于垂直，較大構(gòu)造應(yīng)力對圍巖持續(xù)擠壓作用，對隧洞襯砌結(jié)構(gòu)穩(wěn)定產(chǎn)生破壞。受汶川“5.12”特大地震及后期余震影響，構(gòu)造應(yīng)力增加較快，破壞加速。

泥巖膨脹力作用。石埡隧洞圍巖由砂巖、粉砂質(zhì)泥巖組成，受汶川“5.12”特大地震影響隧洞裂隙增加，干濕交替運行，導(dǎo)致洞內(nèi)巖石含水量的變化。根據(jù)試驗取樣分析，巖石離散性大，礦物成分具有產(chǎn)生膨脹力的母巖，巖石無擾動無膨脹性，有擾動后，含水量變化引起裂隙增加，土石之間容易吸水，容易崩解，石埡隧洞輸水時間長，近3年平均輸水時間為246天/年，最高334天，含水量變化使巖石具有膨脹性，使隧洞在多年干濕循環(huán)運行后產(chǎn)生了加速變形，從而導(dǎo)致隧洞產(chǎn)生了不同程度的破壞。。

根據(jù)資料反映：四川在丘陵紅層粘土巖地區(qū)已建大型灌區(qū)輸水隧洞因膨脹力均有不同程度的破壞，如武引灌區(qū)、升鐘灌區(qū)。

2.2.2設(shè)計原因

石埡隧洞工程原設(shè)計為馬蹄型斷面，為方便施工修改為城門洞型斷面，其結(jié)構(gòu)對于抵抗圍巖壓力、膨脹力不利，導(dǎo)致底板隆起變形。

2.2.3施工原因

頂拱襯砌薄弱，這是質(zhì)量通病，襯砌混凝土在實際澆筑過程中，往往由于施工方法和設(shè)備的限制，導(dǎo)致拱頂部位混凝土厚度不滿足設(shè)計要求。同時由于模板或混凝土泵送壓力方面的限制，拱頂部位襯砌混凝土無法充填密實，容易在拱頂背后留下空腔。當(dāng)襯砌結(jié)構(gòu)受到圍巖壓力時，在襯砌的薄弱部位和拱頂部位產(chǎn)生應(yīng)力集中，使襯砌開裂，嚴(yán)重地段混凝土掉塊、鋼筋彎曲變形。加之開挖施工不規(guī)范，洞室成型差，圍巖受力不均勻，應(yīng)力集中釋放造成拱頂圍巖塌方，且回填灌漿不飽滿，難以形成整體結(jié)構(gòu)。

3、病害治理設(shè)計

3.1 原設(shè)計概述

石埡隧洞設(shè)計流量28m3/s，采用直墻半圓拱形襯砌斷面（4×4.15m），設(shè)計比降1/1000，糙率取用n=0.016，設(shè)計水深3.19m，隧洞長6133.37m。

石埡隧洞襯砌結(jié)構(gòu)依據(jù)地質(zhì)條件而定，Ⅳ類圍巖洞段采用封閉式鋼筋砼襯砌結(jié)構(gòu)型式厚40cm；Ⅲ類和Ⅱ類圍巖采用開口式鋼筋砼襯砌結(jié)構(gòu)型式，砼襯砌厚度30cm，底板為平底板，素砼結(jié)構(gòu)，厚20cm 。

3.2病害整治設(shè)計概述

針對隧洞變形實際情況，便于施工，經(jīng)濟合理，分段處理，設(shè)計采用拆除重建、原結(jié)構(gòu)加固、補強措施相接合的形式擬定整治方案如下：

（1）清除已破壞的砼底板，并清除風(fēng)化膨脹的巖石；

（2）底板重建鋼筋砼反拱底板厚度40cm，結(jié)構(gòu)外采用C15砼回填；

（3）底板與直墻相交處倒角連接；

（4）隧洞頂拱破壞部分采用錨桿+掛網(wǎng)+C30噴砼；

（5）底板與直墻相交段附近錨筋加固；（6）過水直墻段刷防滲材料帕斯卡；（7）隧洞與巖石相交面全斷面回填灌漿；（8）利用回填灌漿孔對隧洞周圍巖體進行固結(jié)灌漿；（9）支洞封堵處增加排水措施。

根據(jù)隧洞破壞情況擬定處理范圍，處理總長度1170m，相應(yīng)的處理措施方案見表3-1。

表3-1 隧洞整治方案分布統(tǒng)計表

整治斷面型式整治樁號（km+m）長度（m）隧洞原襯砌型式處理方案

Ⅰ3+577～3+685108封閉襯砌，厚度40cm底板新建反底拱，頂拱加固

Ⅱ3+889.7～4+135245.3封閉襯砌，厚度30cm底板新建反底拱，頂拱加固

4+730～4+74818

Ⅲ2+650～2+70454 底板新建反底拱

4+135～4+243108

Ⅳ3+685～3+70318開口襯砌，底板20cm，其余厚度30cm底板新建反底拱，頂拱加固

3+865～3+889.724.7

3+703～3+865162底板厚30～40cm反底拱，其余厚度30cm

Ⅴ2+560～2+61454開口襯砌，底板20cm，其余厚度30cm底板新建反底拱

4+840～4+91272

5+331.6～5+421.690

Ⅴ5+529.6～5+565.636

5+043.6～5+223.6144底板厚30～40cm反底拱，其余厚度30cm

5+637.6～5+673.636

合計 1170

3.3 病害整治設(shè)計變更概述

根據(jù)施工難度和新發(fā)現(xiàn)的問題，針對部分項目設(shè)計進行調(diào)整，滿足結(jié)構(gòu)安全及施工工期要求。

3.3.1 隧洞底板植筋型式和洞頂拱部位錨桿束（2Φ28）設(shè)計變更

石埡隧洞年輸水時間較長，導(dǎo)致施工工期較短，且在病害整治工程施工過程中，交叉工序較多，根據(jù)2014年施工情況，不能滿足進度要求。為確保工程質(zhì)量并加快施工進度，作出以下變更設(shè)計：

1）根據(jù) SL191-2008 《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》以及石埡隧洞現(xiàn)場實際情況，將隧洞底板①、②鋼筋與植筋一體綜合考慮，以加快施工進度。 鋼筋接頭采用單面焊接，搭接長度為10d，底板上層靠底部邊墻搭接，下層靠底板中部位置搭接，左右錯位相間排列。

2）頂拱錨桿束變更設(shè)計

施工過程中因設(shè)計錨桿為錨桿束（2根Φ28）成孔及注漿難度大，塌孔嚴(yán)重，沒有較好匹配的成孔設(shè)備，遂變更設(shè)計為C32自鉆式中空注漿錨桿，以解決成孔和注漿的困難，避免出現(xiàn)塌孔影響工程質(zhì)量和施工進度等。經(jīng)設(shè)計對錨桿的承載能力進行復(fù)核，計算公式：

1）錨桿鋼筋的屈服應(yīng)力

Rg=nπ/4dg2ξ2fy

n—錨筋根數(shù)，

dg—錨筋直徑，

ξ2—錨筋抗拉工作條件系數(shù)，

fy—錨筋抗拉強度設(shè)計值。

2）錨桿鋼筋與周圍灌漿材料之間的粘結(jié)力

Rb=nπdgξ3ξbfbLb

ξ3—錨筋抗拉工作條件系數(shù)，

ξb—粘結(jié)強度折減系數(shù)（2根），

Lb—錨筋長，

fb—錨筋與砂漿的粘結(jié)強度設(shè)計值度。

3）孔道灌漿料（砂漿錨桿）與巖體之間的粘結(jié)力

Ry=nπDξ1frbLb

ξ1—錨筋抗拉工作條件系數(shù)，frb—砂漿錨固體與地層間粘結(jié)強度特征值 。

R32S自鉆式中空錨桿與錨筋束（2C28）的承載力均由孔道注漿材料與巖體之間的粘結(jié)力控制。R32S自鉆式中空錨桿與錨筋束（2C28）的承載力均為226.8KN，因此，將錨筋束（2C28）變更為R32S自鉆式中空錨桿滿足承載力要求。另外中空自鉆式錨桿可以避免塌孔對施工的影響以及傳統(tǒng)施工時注漿管拔出造成的漿液流失，注漿飽滿，并可以實現(xiàn)一定的壓力注漿，對保證施工質(zhì)量，加快施工進度有利。

3.3.2增加洞頂空腔段頂拱處理措施

2016年10月28日復(fù)工建設(shè)后，發(fā)現(xiàn)整治范圍內(nèi)部分頂拱露筋、空腔及砼剪切破壞掉落現(xiàn)象嚴(yán)重。數(shù)段頂拱混凝土縱向貫通性破裂，鋼筋嚴(yán)重變形，向洞內(nèi)彎曲，拱頂混凝土剪切破壞掉落，空腔高度達1.0～1.5m?，F(xiàn)場踏勘照片如圖3-1所示。

結(jié)合頂拱錨桿施工對空腔尺寸進行初步探查，發(fā)現(xiàn)：隧洞頂拱空腔主要分布在K3+577.500～K3+924.50和K3+931.50～ K4+051.50之間，總長度467m，最大空腔高度達1.98m。為保證隧洞結(jié)構(gòu)和輸水安全對頂拱空腔段進行加固措施調(diào)整。

2016年11月在頂拱整治施工過程中，發(fā)現(xiàn)洞內(nèi)樁號K3+577～4+050段有數(shù)段，總長114m的頂拱混凝土縱向貫通破裂，鋼筋嚴(yán)重變形，向洞內(nèi)彎曲，拱頂混凝土剪切破壞掉落，空腔高度達1.0～1.5m。鑒于工期緊、施工難度等綜合和因素，需要盡快對上述嚴(yán)重變形的隧洞頂部段加固，保證結(jié)構(gòu)安全?？紤]到因襯砌混凝土的存在，直接、準(zhǔn)確的獲知頂拱空腔的形態(tài)較為困難，一般采用探地雷達、陸地聲吶法等等，技術(shù)復(fù)雜、經(jīng)驗要求、工期、費用均較高。在本工程中結(jié)合頂拱錨桿的施工，記錄混凝土鉆透之后錨桿突進的長度對頂拱空腔的尺寸進行探查，最大空腔高度1.98m，頂拱空腔按最大高度分布情況如圖3-2所示，圖中H代表空腔最大高度。

項目法人組織設(shè)計、施工、監(jiān)理多次研究后初步確定了在空腔較大段鋼拱架+C30噴射混凝土的加固方案，為了改善隧洞結(jié)構(gòu)的受力條件，國內(nèi)外經(jīng)驗一般采用回填灌漿充填襯砌與圍巖直接的空腔、空隙，從而提高結(jié)構(gòu)的抗震性和耐久性。隧洞規(guī)范也表示，洞頂變形空間在內(nèi)外水的作用下（包括內(nèi)水外滲），對圍巖穩(wěn)定是不利的，甚至造成新的坍塌失穩(wěn)，回填灌漿可以消除或者減少這種隱患。設(shè)計對加固后斷面的過流能力和鋼拱架的承載能力進行了復(fù)核。

過流能力復(fù)核

隧洞頂拱加固鋼拱架+噴射混凝土厚0.2m，隧洞坡降1/1000，隧洞綜合平均糙率0.0162。

計算公式：Q=ωC （ Ri）^0.5

Q—流量m3/s；

Ω—過流面積m2；

C—謝才系數(shù)，C=1/n R^（1/6）；

R—水力半徑

i—坡降

經(jīng)計算，加固后隧洞過水?dāng)嗝?2.56m2，過水濕周10.26m，過水流量為28.08m3/s，因此，過流能力滿足設(shè)計要求。

鋼拱架結(jié)構(gòu)承載力計算

根據(jù)類似工程經(jīng)驗，石埡隧洞擬采用I12.6型鋼拱架，掛A10鋼筋網(wǎng)（網(wǎng)格間距15cm）并與頂拱R32S中空自鉆錨桿焊接，形成整體加固結(jié)構(gòu)，下部采用1根B22鎖腳錨筋固定+混凝土承載基座（內(nèi)設(shè)2根B22錨筋）固定。錨筋（錨桿）抗剪承載力計算公式：

F=A×fv×η

F—錨筋抗剪承載力，KN；

A— 抗剪截面面積，mm2；

fv—鋼材抗剪強度，MPa，按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2005）選??；

η—鋼筋抗剪工作系數(shù)；

鋼拱架的承載力計算結(jié)果如下表所示，頂拱空腔處理方案如下圖所示。

鋼拱架承載力計算表

空腔高度

項目空腔高度

h≥1.5m洞段空腔高度

1.0≤h<1.5m洞段空腔高度

0.5≤h<1.0m洞段

典型斷面樁號：

空腔面積（m2）5.33.852.35

灌漿容重（KN/m3）222222

灌漿體荷載（KN/m）116.684.751.7

承重支撐型式2根R32S錨桿

+4根B22錨筋2根Φ22錨桿

+4根Φ22錨筋2根Φ22錨桿

+4根Φ22錨筋

承載力（KN）209.65191.52191.52

安全系數(shù)1.802.263.70

R32S錨桿抗剪承載力（KN）40.98540.98540.985

鎖腳錨桿抗剪承載力（KN）31.9231.9231.92

錨筋抗剪承載力（KN）31.9231.9231.92

4、病害整治施工

本工程于2014年底開工建設(shè)，隧洞斷面小、隧洞長、工期緊，施工難度大，運輸條件困難，交叉作業(yè)互相影響，施工環(huán)境惡劣，通風(fēng)條件差。分3個階段累計用時241天，極其艱難地完成了全部整治內(nèi)容。

4.1第一階段2014年：2014年12月5日～2015年2月5日，斷流期共63天。

建設(shè)各方尤其是施工單位對該工程施工難度預(yù)判不足，加之又無隧洞病險工程整治的經(jīng)驗可以借鑒，在施工過程中發(fā)現(xiàn)一系列問題，摸索試驗，解決問題。

（1）錨桿鉆孔困難問題。由于設(shè)計錨桿為錨桿束，2根Φ28的鋼筋，長度4.3米，錨桿孔直徑必須80毫米以上，同時原隧洞邊墻頂拱為鋼筋混凝土，常用隧洞鉆孔設(shè)備風(fēng)鉆無法滿足鉆孔要求。工程開工前，施工單位購置了煤礦用全液壓坑道鉆機，主要參數(shù)推進行程8.3米，鉆孔傾角360度，適應(yīng)圍巖堅固性系數(shù)f≤8，開孔直徑87毫米，電機功率18.5KW，經(jīng)生產(chǎn)廠商技術(shù)人員調(diào)試，全天鉆錨孔2個，根本不能滿足其工程進度要求。后改用潛孔鉆，潛孔鉆由于隧洞斷面太小無法滿足大型設(shè)備進入且為風(fēng)動設(shè)備露天施工，形成泥漿清運困難，同時墻角錨桿由于原隧洞底板變形巖石經(jīng)過水長時間浸泡存在軟化層，地下水豐富，成孔困難且易鎖孔，鉆孔設(shè)備移動頻繁費時費力等，最后選用最小型潛孔鉆。試驗近1個月才將錨桿鉆孔問題解決。

（2）原鋼筋混凝土底板拆除困難問題。因洞寬僅4米，大功率的拆除機械進不了作業(yè)面，還得保證運輸車輛的通行，拆除的機械采用2臺60型履帶式挖掘機帶破碎頭進行砼破碎拆除，機身寬度1.95米，采用60型挖掘機，為了滿足交通要求，半幅拆除，半幅過車。首先拆除上層砼，人工氧焊切割鋼筋，再拆除下層砼，人工氧焊切割鋼筋，拆除的進度每日4米/臺左右。4+077～4+095段的右岸底板，在最初建設(shè)時底板厚度達80CM，在1月21日就組織機械進行拆除，1月28日才完成拆除18米長半幅2米寬底板，機械一個通宵拆除僅1.3平方米，難度極大。

（3）鋼筋安裝困難問題。由于設(shè)計要求所有鋼筋搭接必須焊接，且鋼筋直徑較大，每段3噸鋼筋焊接多達200多個接頭焊接，施工進度較慢。

（4）機械設(shè)備故障率偏高影響工期。隧洞內(nèi)陰暗潮濕的環(huán)境對機械設(shè)備的影響較大，故障率遠比露天作業(yè)場高。如發(fā)電機組出現(xiàn)故障，照明、鉆孔，鑿毛等作業(yè)全部停止。挖掘機出現(xiàn)故障外面的材料進不去，里面的土石運不出。

（5）工序間相互交錯制約影響工期，特別是底板鋼筋混凝土澆筑時間，其它作業(yè)必須全部停止保證運輸車輛的通行。

（6）因材料和半成品等運輸限制，作業(yè)與管理人員進出工作面困難。

（7）由于接入國家電網(wǎng)費用高昂，施工用電全部采取自備柴油發(fā)電機組供給電源，動力有限。洞內(nèi)安裝1臺100KW發(fā)動機，隧洞出口安裝300KW、100KW各1臺；出口安裝1臺50型攪拌機；洞內(nèi)安裝電動12m3、內(nèi)燃13 m3空壓機各1臺，4臺潛孔鉆鉆錨桿孔。

（8）由于隧洞斷面不大，同時機械、發(fā)電機組等設(shè)施設(shè)備又占用了一定斷面，隧洞中難以再配備通風(fēng)設(shè)施，造成洞內(nèi)空氣質(zhì)量差，潛孔鉆在運行時揚塵較大，影響洞內(nèi)作業(yè)。造成洞內(nèi)空氣質(zhì)量太差，施工環(huán)境極為惡劣，嚴(yán)重影響施工人員安全和身體健康、機械的正常工作，為了解決通風(fēng)問題，將原支洞口打開，解決內(nèi)燃機排煙問題，在隧洞出口安裝鼓風(fēng)機向洞內(nèi)送風(fēng)，潛孔鉆鉆孔抽水降塵，基坑出現(xiàn)大面積泥漿，排水采用墻上掛管道水泵抽排。

（9）施工成本居高不下，施工單位信心不足、虧損嚴(yán)重、安全風(fēng)險極大。僅完成進度為：3+897～4+131新澆筑C20砼底板完成234米。

4.2第二階段2015年：2015年11月3日～2016年1月30日，斷流期共88天。

在總結(jié)第一階段施工面臨困難，施工單位主動調(diào)整施工計劃，大力增加設(shè)備、資金和勞動力的投入，采取三班倒24小時不間斷連續(xù)作業(yè)；同時監(jiān)理、設(shè)計單位和業(yè)主項目部積極配合，多次開會研討，做到及時供圖，全天隨時驗基、驗倉，做好場內(nèi)外的協(xié)調(diào)等，努力推進工程進度，具體措施如下：

4.2.1解決施工難點

1）架設(shè)4km10kv高壓專線進洞、防潮箱型變壓器進洞解決施工動力問題，減輕柴油發(fā)電機組壓力和檢修停工等問題；

2）采用混凝土泵輸送混凝土解決工作面混凝土與除渣運輸交叉作業(yè)的問題，確保各項工作連續(xù)不間斷施工；

3）原底板混凝土拆除、錨桿鉆孔和鋼筋安裝。尋找能夠進入隧洞且滿足工程施工交叉作業(yè)需要混凝土破碎、鉆孔等設(shè)備，增加焊機作業(yè)人員，改善工作環(huán)境，確保24小時輪班作業(yè)。采用3臺挖機拆除，小型柴油三輪車10臺運輸。

4.2.2精心組織精心施工

1）解決隧洞施工用電、通風(fēng)問題，消除安全隱患，增加設(shè)備和勞動力投入。在洞口安裝1臺250KWA變壓器，為了解決洞內(nèi)用電問題，在隧洞出口向洞內(nèi)1公里處安裝250KWA 箱型變壓器1臺，隧洞出口安裝300KW、100KW各1臺備用；洞內(nèi)安裝電動12m3、內(nèi)燃13 m3空壓機各1臺解決洞內(nèi)用風(fēng)；8臺潛孔鉆鉆錨桿孔；將原支洞口打開解決內(nèi)燃機排煙問題，在隧洞進出口各安裝鼓風(fēng)機1臺向洞內(nèi)送風(fēng)。多進人工機械，多工作面同時作業(yè)， 提升單日工效。采用3至4個班組，進出口底板各1個，中間1至2個施工噴射頂拱混凝土、回填灌漿、固結(jié)灌漿、頂拱錨桿及掛鋼筋網(wǎng)、邊墻防水涂料抹面等工作；

2）在隧洞進出口各設(shè)立1個料場和拌合站，安裝1臺50型攪拌機，用10臺運輸車輛運輸進料、出渣，混凝土采用混凝土泵入倉，解決了隧洞交叉作業(yè)問題，加快了施工進度，在施工開始前將設(shè)備、材料運輸?shù)轿?，確保各工作面順利開展工作；

3）任務(wù)分解，順序工序倒排工期，工程持續(xù)進展。

4）加強施工隊伍管理和施工作業(yè)班組力量，充分調(diào)動各方力量，加大施工投入，安排跟班作業(yè)人員，協(xié)調(diào)好工序間施工矛盾，確保工程施工順利開展和施工安全生產(chǎn)，確保工程質(zhì)量和施工進度，確保工程順利完工。

通過全力攻堅，完成了批復(fù)設(shè)計所有隧洞底板鋼筋混凝土拆除和澆筑，并對新發(fā)現(xiàn)的2段合計81m露筋、隆起底板進行了拆除和澆筑，累計完成1251m底板整治。

4.3第三階段2016年：2016年10月25日～2017年1月21日，斷流期共90天。主要進行錨桿施工和頂拱加固回填灌漿施工，主要采取潛孔鉆自進式錨桿、鋼拱架加固、噴拱頂混凝土、回填灌漿等施工工藝與方法。為確保灌漿的計量準(zhǔn)確性，在灌漿機上配備自動計量設(shè)備；為減少拱頂噴混凝土回彈量保證質(zhì)量，通過試驗加入硅粉和減水劑，并掌握好添加劑配料單位和添加時間，效果顯著，回彈量從超過50%降低30%以下，且強度增加。全面完成了病害整治任務(wù)。

5、運行情況勘測與存在問題

通過近1年通水運行，近期項目業(yè)主組織施工、運行管理單位對隧洞進行了全面勘測，已整治段落運行狀況良好，未有任何變形破壞發(fā)生。但未整治段落拱頂3+550往上游破裂已有50m，說明構(gòu)造應(yīng)力持續(xù)擠壓作用導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)薄弱破壞還在發(fā)展，應(yīng)引起足夠重視。

6、結(jié)語

筆者認(rèn)為：石埡隧洞頂拱破裂、底板隆起變形的主因構(gòu)造應(yīng)力急劇加大導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，泥巖膨脹性加劇了底板的破壞。治理中提出了采取頂拱鋼拱架加噴錨及回填灌漿方案加固空腔拱頂、錨桿及植筋加反拱鋼筋混凝土底板方案重建底板等重大方案，對隧洞主要病害進行了治理，治理過程采用小型挖掘機拆除底板混凝土、潛孔鉆自進式錨桿、鋼結(jié)構(gòu)加固空腔拱頂、試驗使用添加劑減少拱頂噴混凝土回彈量等科學(xué)合理措施，解決了構(gòu)造應(yīng)力區(qū)隧洞襯砌混凝土結(jié)構(gòu)破壞影響安全運行、施工安全隱患等問題，增加了結(jié)構(gòu)物的使用年限和安全系數(shù)。但隧洞結(jié)構(gòu)設(shè)計上往往對構(gòu)造應(yīng)力和膨脹力的作用和受力分析不夠深入，缺乏可靠的權(quán)威試驗數(shù)據(jù)，加之施工工藝復(fù)雜薄弱環(huán)節(jié)多，使得結(jié)構(gòu)安全受到影響；例外治理難度超出預(yù)料，現(xiàn)行水利工程定額與編規(guī)組成的造價完全不能代表工程實際費用，偏離巨大。本文可供位于構(gòu)造應(yīng)力場或粘土巖隧洞勘察設(shè)計、施工和病害治理參考。

參考文獻

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作者簡介：楊剛（1964-），男，本科，1987年畢業(yè)于中南工業(yè)大學(xué)，高級工程師。長期從事水利工程勘察設(shè)計、監(jiān)理及項目管理，石埡隧洞病害治理項目負責(zé)人。