賴巴石隧洞存在的問題及技術(shù)改造措施

鮮朝熊

(四川省玉溪河灌區(qū)運管中心，四川 邛崍，611530)

1 工程概況

賴巴石隧洞是玉溪河引水工程主干渠的主要建筑物之一，位于雅安市名山區(qū)萬古鎮(zhèn)境內(nèi)，隧洞全長2311m，主干渠樁號29+665至31+976之間，設(shè)計流量25m3/s，隧洞于1978年1月建成通水。隧洞設(shè)計比降1/2000，斷面為城門洞型，洞身凈寬3.4m，總凈高3.8m，邊墻為條石襯砌，底板、頂拱為混凝土襯砌。

技改前，隧洞最大過水能力13m3/s，僅為設(shè)計流量的52%。嚴(yán)重影響了玉溪河引水工程效益的發(fā)揮和灌區(qū)的生產(chǎn)生活用水。賴巴石隧洞技改勢在必行。

經(jīng)過1984年、1998年兩次技改，隧洞過水能力達(dá)設(shè)計流量25m3/s，年過水量由技改前的不足2億m3到技改后的5億多m3。該隧洞技術(shù)改造對玉溪河引水工程效益的發(fā)揮和灌區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展具有里程碑意義。經(jīng)濟(jì)效益和社會效益十分顯著。

2 隧洞存在的問題

由于地質(zhì)條件不好，成洞后部分墻體出現(xiàn)邊墻向洞內(nèi)擠出的“挺肚”問題，在修建期和投入運行后的最初幾年，先后設(shè)置了鋼筋混凝土門型框架306榀加固洞身，涉及21段長561m。因框架立柱每邊超出邊墻0.13m，在洞高2.6m處有一橫梁高20cm(見圖1)，減少了過水?dāng)嗝?，并且橫梁存在攔截漂浮物阻水問題[1]。

圖1 框架布置(單位：cm)

隧洞樁號1+873.1處系穿過斷層帶，施工期間出現(xiàn)冒頂，冒頂高度10余米。當(dāng)時為安全考慮，該處圓弧拱斷面全部用現(xiàn)澆鋼筋混凝土封閉，厚度40cm，減少斷面2.97m2，占總斷面面積的25.1%，見圖2。

圖2 封拱斷面(單位：cm)

在臨近斷層帶1+873.1處的上、下游，隧洞樁號1+861～1+877.3之間，因斷層破碎帶的外力作用，拱頂產(chǎn)生了不少裂縫。為加固隧洞，該段新澆了一層鋼筋混凝土拱圈，厚35cm，拱腳設(shè)縱梁，并擱置于11榀鋼筋混凝土門型框架之上，長度16.3m，該段邊墻為混凝土，見圖3。

圖3 拱圈加固斷面(單位：cm)

加固段16.3m之后23.7m隧洞(樁號1+877.3～1+901)，洞身凈寬不夠，最小為3.13m，設(shè)計為3.4m。

3 隧洞技術(shù)改造設(shè)計

賴巴石隧洞技術(shù)改造設(shè)計過程中，作了兩個方案比較，第一方案是重新開鑿一個隧洞，來共同承擔(dān)輸水任務(wù)，即雙隧洞方案；第二方案是改造原隧洞、恢復(fù)過水能力。經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，選擇了技術(shù)可行、投資少、見效快的第二方案，即原隧洞改造方案[1]。

3.1 洞身斷面技術(shù)改造(樁號1+857～1+901)

樁號1+861～1+877.3長16.3m段，不僅有框架阻水，而且有雙層鋼筋混凝土拱圈和局部(樁號1+873.1處)鋼筋混凝土封拱。該段系通過斷層破碎帶，若撤除頂拱，可能造成洞頂垮塌，施工很不安全。經(jīng)過比較，采取措施為：保留原襯砌頂拱加厚的鋼筋混凝土頂拱，拆除原混凝土邊墻和底板，現(xiàn)澆鋼筋混凝土弧形邊墻和反拱底板，斷面為馬蹄型斷面，凈寬3.5m；拆除11榀框架和1+873.1處封拱鋼筋混凝土，恢復(fù)過水面積；加固段16.3m的上、下游，分別用4m長的鋼筋混凝土漸變段相接。洞身改造見圖4。

圖4 洞身改造斷面(單位：cm)

16.3m段之后23.7m的隧洞，采取措施為：保留混凝土頂拱，拆除原邊墻，用200號鋼筋混凝土襯砌，恢復(fù)原設(shè)計城門洞型斷面尺寸。

3.2 拆除全洞鋼筋混凝土框架

框架拆除必須在相應(yīng)處的邊墻加固后進(jìn)行。邊墻加固采用回填灌漿、固結(jié)灌漿和錨桿支護(hù)[2]等綜合措施。

回填灌漿孔位布置：每側(cè)邊墻布置一排，間距2m，高度2.4m，孔徑42mm，孔深根據(jù)實際鉆穿邊墻至回填體確定。

錨桿支護(hù)采用楔縫式砂漿錨桿[3]，錨桿長2.5m。錨桿布置，每側(cè)邊墻兩排，1.0m高一排，2.1m高一排，錨桿水平間距1m，上下兩排呈梅花形布置。

回填灌漿孔和錨桿布置見圖5。

圖5 回填注漿孔和錨桿布置(單位：cm)

固結(jié)灌漿，主要用于圍巖破碎或裂隙較多的部位。框架段1+966～1+982(16m)、2+044～2+054(10m)、2+159～2+171(12m)三段屬破碎帶或斷層帶，圍巖裂隙發(fā)育，空隙較大，屬固結(jié)灌漿的重點地段。其布孔為：邊墻兩側(cè)各布一排，孔距為3m，孔深2m，孔徑50mm，灌漿分三步完成。

框架拆除在上述措施實施達(dá)設(shè)計強(qiáng)度后完成。

4 技術(shù)改造施工

限于工期和投資，本工程分兩期完成。第一期工程于1984年10月至12月，歷時49d，完成了1+857～1+901段技改和進(jìn)、出口段共220榀框架的拆除；第二期工程于1998年12月，歷時22d，完成隧洞加固和剩余86榀框架的拆除。

4.1 隧洞1+857～1+881.3段施工

4.1.1 頂拱支承、邊墻拆除和開挖

根據(jù)設(shè)計要求，1+857～1+881.3(長24.3m)段邊墻拆除一定要在支撐好頂拱的條件下進(jìn)行。結(jié)合實際，支撐結(jié)構(gòu)采用木支撐與原鋼筋混凝土框架聯(lián)合支撐。在鋼筋混凝土框架的橫梁之上架木制弧形拱支承，然后在橫梁之下用枋木立柱作為豎向支撐。

頂拱支撐牢固后，即進(jìn)行邊墻拆除和開挖。限于當(dāng)時施工條件，采用榔頭、鋼釬人工硬打。在框架與框架之間人工鑿孔掏槽，然后逐漸擴(kuò)大，使拆口成矩形，但不觸及框架，因為框架需要承擔(dān)支承頂拱的作用。

4.1.2 邊墻澆筑、斷面修整和底板澆筑

在邊墻開挖好后，即進(jìn)行清理、立模、綁扎鋼筋、混凝土澆筑工作。模板支承采用排架外撐，為提高混凝土模板的周轉(zhuǎn)速度，在混凝土中摻入三乙醇胺早強(qiáng)劑。

邊墻達(dá)設(shè)計強(qiáng)度后，即進(jìn)行斷面的修整工作，包括框架和1+873.1處封拱鋼筋混凝土的拆除、修整等。

馬蹄斷面底板整治，按設(shè)計方案，間隔分段拆除現(xiàn)澆，分兩序完成。

16.3m整治段上、下游漸變段整治，施工方法同上。

4.2 樁號1+881.3～1+901段施工

該段為混凝土邊墻斷面縮窄段，邊墻向洞軸線凸出，經(jīng)現(xiàn)場分析，認(rèn)為是施工時邊墻成形造成。對凸出邊墻采用風(fēng)鉆鉆孔探測邊墻厚度和圍巖情況。探測結(jié)果，大部分凸出邊墻的厚度在80cm以上，且相應(yīng)圍巖條件較好。經(jīng)論證，在凸出部位人工拆除凸出部分至設(shè)計寬度，并對表面采用水泥砂漿抹面處理。

4.3 進(jìn)出口段框架拆除

框架拆除在邊墻采取了回填灌漿，錨桿支護(hù)和固結(jié)灌漿等綜合措施后進(jìn)行。

回填灌漿，采用間隔灌漿逐漸加密的辦法，漿液由稀變濃，水灰比由2∶1變成0.8∶1，灰砂比為1∶0.5。

錨桿支護(hù)，采用先安裝錨桿后灌注水泥砂漿的方法。

固結(jié)灌漿[4]，其水灰比采用了四個比級：2∶1、1.5∶1、0.8∶1和0.6∶1。灌漿由稀到濃，再到稀。

邊墻加固達(dá)設(shè)計強(qiáng)度后，人工拆除鋼筋混凝土框架。然后對拆除部位采用水泥砂漿抹面處理。一期工程共拆除框架220榀。

4.4 剩余框架拆除

1998年，對賴巴石隧洞進(jìn)行第二期技術(shù)改造。本期工程包括兩部分共8段。第一部分，隧洞樁號0+188～0+600，對其中4段共80m存在嚴(yán)重裂縫和變形的邊墻、頂拱進(jìn)行加固處理。包括錨桿支護(hù)和固結(jié)灌漿，施工順序為先錨桿支護(hù)后固結(jié)灌漿。第二部分，對樁號1+146～1+700之間的4段132m邊墻進(jìn)行加固處理，并拆除剩余的86榀框架。其施工順序為：回填灌漿、錨桿支護(hù)、固結(jié)灌漿、框架拆除。二期的錨桿支護(hù)采用了藥卷式錨桿。其余的施工方法與一期相同。

5 結(jié)語

賴巴石隧洞技改前過水13m3/s，經(jīng)過一二期技術(shù)改造整治，其過水能力達(dá)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)25m3/s，年輸水量增加3億多m3，工程效益和社會效益十分顯著。特別是一期工程的完成，為玉溪河引水工程的效益發(fā)揮，橫山廟電站效益發(fā)揮和下游趙溝電站、百丈水庫電站的興建打下了良好的基礎(chǔ)。