赖巴石隧洞存在的问题及技术改造措施

鲜朝熊

(四川省玉溪河灌区运管中心，四川 邛崃，611530)

1 工程概况

赖巴石隧洞是玉溪河引水工程主干渠的主要建筑物之一，位于雅安市名山区万古镇境内，隧洞全长2311m，主干渠桩号29+665至31+976之间，设计流量25m3/s，隧洞于1978年1月建成通水。隧洞设计比降1/2000，断面为城门洞型，洞身净宽3.4m，总净高3.8m，边墙为条石衬砌，底板、顶拱为混凝土衬砌。

技改前，隧洞最大过水能力13m3/s，仅为设计流量的52%。严重影响了玉溪河引水工程效益的发挥和灌区的生产生活用水。赖巴石隧洞技改势在必行。

经过1984年、1998年两次技改，隧洞过水能力达设计流量25m3/s，年过水量由技改前的不足2亿m3到技改后的5亿多m3。该隧洞技术改造对玉溪河引水工程效益的发挥和灌区经济社会发展具有里程碑意义。经济效益和社会效益十分显著。

2 隧洞存在的问题

由于地质条件不好，成洞后部分墙体出现边墙向洞内挤出的“挺肚”问题，在修建期和投入运行后的最初几年，先后设置了钢筋混凝土门型框架306榀加固洞身，涉及21段长561m。因框架立柱每边超出边墙0.13m，在洞高2.6m处有一横梁高20cm(见图1)，减少了过水断面，并且横梁存在拦截漂浮物阻水问题[1]。

图1 框架布置(单位：cm)

隧洞桩号1+873.1处系穿过断层带，施工期间出现冒顶，冒顶高度10余米。当时为安全考虑，该处圆弧拱断面全部用现浇钢筋混凝土封闭，厚度40cm，减少断面2.97m2，占总断面面积的25.1%，见图2。

图2 封拱断面(单位：cm)

在临近断层带1+873.1处的上、下游，隧洞桩号1+861～1+877.3之间，因断层破碎带的外力作用，拱顶产生了不少裂缝。为加固隧洞，该段新浇了一层钢筋混凝土拱圈，厚35cm，拱脚设纵梁，并搁置于11榀钢筋混凝土门型框架之上，长度16.3m，该段边墙为混凝土，见图3。

图3 拱圈加固断面(单位：cm)

加固段16.3m之后23.7m隧洞(桩号1+877.3～1+901)，洞身净宽不够，最小为3.13m，设计为3.4m。

3 隧洞技术改造设计

赖巴石隧洞技术改造设计过程中，作了两个方案比较，第一方案是重新开凿一个隧洞，来共同承担输水任务，即双隧洞方案；第二方案是改造原隧洞、恢复过水能力。经技术、经济比较，选择了技术可行、投资少、见效快的第二方案，即原隧洞改造方案[1]。

3.1 洞身断面技术改造(桩号1+857～1+901)

桩号1+861～1+877.3长16.3m段，不仅有框架阻水，而且有双层钢筋混凝土拱圈和局部(桩号1+873.1处)钢筋混凝土封拱。该段系通过断层破碎带，若撤除顶拱，可能造成洞顶垮塌，施工很不安全。经过比较，采取措施为：保留原衬砌顶拱加厚的钢筋混凝土顶拱，拆除原混凝土边墙和底板，现浇钢筋混凝土弧形边墙和反拱底板，断面为马蹄型断面，净宽3.5m；拆除11榀框架和1+873.1处封拱钢筋混凝土，恢复过水面积；加固段16.3m的上、下游，分别用4m长的钢筋混凝土渐变段相接。洞身改造见图4。

图4 洞身改造断面(单位：cm)

16.3m段之后23.7m的隧洞，采取措施为：保留混凝土顶拱，拆除原边墙，用200号钢筋混凝土衬砌，恢复原设计城门洞型断面尺寸。

3.2 拆除全洞钢筋混凝土框架

框架拆除必须在相应处的边墙加固后进行。边墙加固采用回填灌浆、固结灌浆和锚杆支护[2]等综合措施。

回填灌浆孔位布置：每侧边墙布置一排，间距2m，高度2.4m，孔径42mm，孔深根据实际钻穿边墙至回填体确定。

锚杆支护采用楔缝式砂浆锚杆[3]，锚杆长2.5m。锚杆布置，每侧边墙两排，1.0m高一排，2.1m高一排，锚杆水平间距1m，上下两排呈梅花形布置。

回填灌浆孔和锚杆布置见图5。

图5 回填注浆孔和锚杆布置(单位：cm)

固结灌浆，主要用于围岩破碎或裂隙较多的部位。框架段1+966～1+982(16m)、2+044～2+054(10m)、2+159～2+171(12m)三段属破碎带或断层带，围岩裂隙发育，空隙较大，属固结灌浆的重点地段。其布孔为：边墙两侧各布一排，孔距为3m，孔深2m，孔径50mm，灌浆分三步完成。

框架拆除在上述措施实施达设计强度后完成。

4 技术改造施工

限于工期和投资，本工程分两期完成。第一期工程于1984年10月至12月，历时49d，完成了1+857～1+901段技改和进、出口段共220榀框架的拆除；第二期工程于1998年12月，历时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 顶拱支承、边墙拆除和开挖

根据设计要求，1+857～1+881.3(长24.3m)段边墙拆除一定要在支撑好顶拱的条件下进行。结合实际，支撑结构采用木支撑与原钢筋混凝土框架联合支撑。在钢筋混凝土框架的横梁之上架木制弧形拱支承，然后在横梁之下用枋木立柱作为竖向支撑。

顶拱支撑牢固后，即进行边墙拆除和开挖。限于当时施工条件，采用榔头、钢钎人工硬打。在框架与框架之间人工凿孔掏槽，然后逐渐扩大，使拆口成矩形，但不触及框架，因为框架需要承担支承顶拱的作用。

4.1.2 边墙浇筑、断面修整和底板浇筑

在边墙开挖好后，即进行清理、立模、绑扎钢筋、混凝土浇筑工作。模板支承采用排架外撑，为提高混凝土模板的周转速度，在混凝土中掺入三乙醇胺早强剂。

边墙达设计强度后，即进行断面的修整工作，包括框架和1+873.1处封拱钢筋混凝土的拆除、修整等。

马蹄断面底板整治，按设计方案，间隔分段拆除现浇，分两序完成。

16.3m整治段上、下游渐变段整治，施工方法同上。

4.2 桩号1+881.3～1+901段施工

该段为混凝土边墙断面缩窄段，边墙向洞轴线凸出，经现场分析，认为是施工时边墙成形造成。对凸出边墙采用风钻钻孔探测边墙厚度和围岩情况。探测结果，大部分凸出边墙的厚度在80cm以上，且相应围岩条件较好。经论证，在凸出部位人工拆除凸出部分至设计宽度，并对表面采用水泥砂浆抹面处理。

4.3 进出口段框架拆除

框架拆除在边墙采取了回填灌浆，锚杆支护和固结灌浆等综合措施后进行。

回填灌浆，采用间隔灌浆逐渐加密的办法，浆液由稀变浓，水灰比由2∶1变成0.8∶1，灰砂比为1∶0.5。

锚杆支护，采用先安装锚杆后灌注水泥砂浆的方法。

固结灌浆[4]，其水灰比采用了四个比级：2∶1、1.5∶1、0.8∶1和0.6∶1。灌浆由稀到浓，再到稀。

边墙加固达设计强度后，人工拆除钢筋混凝土框架。然后对拆除部位采用水泥砂浆抹面处理。一期工程共拆除框架220榀。

4.4 剩余框架拆除

1998年，对赖巴石隧洞进行第二期技术改造。本期工程包括两部分共8段。第一部分，隧洞桩号0+188～0+600，对其中4段共80m存在严重裂缝和变形的边墙、顶拱进行加固处理。包括锚杆支护和固结灌浆，施工顺序为先锚杆支护后固结灌浆。第二部分，对桩号1+146～1+700之间的4段132m边墙进行加固处理，并拆除剩余的86榀框架。其施工顺序为：回填灌浆、锚杆支护、固结灌浆、框架拆除。二期的锚杆支护采用了药卷式锚杆。其余的施工方法与一期相同。

5 结语

赖巴石隧洞技改前过水13m3/s，经过一二期技术改造整治，其过水能力达设计标准25m3/s，年输水量增加3亿多m3，工程效益和社会效益十分显著。特别是一期工程的完成，为玉溪河引水工程的效益发挥，横山庙电站效益发挥和下游赵沟电站、百丈水库电站的兴建打下了良好的基础。