淺析靖會工程甘溝干渠8#隧洞減糙加固設計

陳秉明

（甘肅省水利水電勘測設計研究院有限責任公司，甘肅 蘭州 730000）

靖會工程甘溝干渠要解決靖南會北群眾的飲水和基本農田灌溉問題，使灌區群眾擺脫喝水難吃飯難的艱難生活局面。該工程建成通水運行已40余年，當時施工技術水平及施工質量相對較低，加之多年長時間不間斷運行，隧洞底板多處出現裂縫、變形問題，隧洞側墻表面存在不同程度的蜂窩麻面、多條貫穿性環向裂縫、沖刷及蝕坑等缺陷。甘溝干渠承擔會寧縣城區供水任務，由于8#隧洞過流能力不足，已制約會寧縣城區供水的需求。故本文從隧洞圍巖巖性、土層物理力學指標及施工角度對8#隧洞進行分析。

1 工程概況

白銀市靖會電力提灌工程位于甘肅省白銀市靖遠縣南部、會寧縣北部，于1971年11月開工建設，1973年8月建成通水。設計流量12 m3/s，年提水量1.232億m3，設計灌溉面積2.03萬hm2。甘溝干渠是靖會工程的五條干渠之一，渠道全長40.43 km，甘溝干渠8#隧洞為城門洞型，全長702 m，設計流量為2.03 m3/s，加大流量為2.24 m3/s。側墻為砼預制塊襯砌，頂拱為鋼筋砼預制件襯砌，洞底板為現澆砼襯砌。隧洞底寬為1.4 m，側墻高為1.35 m，隧洞頂拱半徑為0.69 m，頂拱圓心角為121°。

2 方案比選

8#隧洞位于甘溝干渠樁號3+816.55～4+518.55段，長度702 m，進口底板高程1637.29 m，出口底板高程1636.75 m，縱坡1/1290，隧洞底寬為1.4 m，側墻洞內直墻段高1.35 m，頂拱直墻段高0.2 m，頂拱半徑0.69 m，圓心角為121°。

8#隧洞圍巖巖性為plQ31中～重粉質壤土，結構中密，具水平層理，土質不均，夾有粉質粘土，為輕微～非濕陷性黃土。洞身段天然密度r=1.74 g/cm3～1.83 g/cm3，干密度rd=1.48 g/cm3～1.56 g/cm3，洞壁含水量w=14.5%～17.5%，頂拱含水量w=12.3%，孔隙比e=0.67～0.88，濕陷系數0.003，自重濕陷性系數0.004，屬非濕陷性、微透水低壓縮性土層，其塌落拱高度h=0.3 m～0.5 m。洞壁及洞頂含水量不超過18%，含水量遠低于液限，洞身圍巖的洪積粉質壤土具水平層理，有各向異性特征，對圍巖穩定性有一定影響，易形成拱頂塌落的結構控制面。由于隧洞內水外滲，土體部分呈軟塑狀，在改擴建開挖時，拱頂容易坍塌，成洞條件較差，故從地質條件分析，8#隧洞不宜進行拆除重建。

本著“節省工程投資，最大限度利用已有建筑物”的原則，按照本次設計的各工況流量對8#隧洞現狀及加固減糙、調整設計縱坡后的過流能力進行計算，計算結果見表1和表2。隧洞糙率選取：8#隧洞側墻為砼預制塊襯砌，頂拱為鋼筋砼預制件襯砌，隧洞底板均為現澆砼襯砌，參考現有隧洞工程水力學試驗成果資料，綜合分析后，8#隧洞現狀糙率取0.017，減糙處理后糙率取0.012。

表1 甘溝干渠8#隧洞過流計算表（現狀）

表2 甘溝干渠8#隧洞過流計算表（減糙加固后）

經計算，8#隧洞現狀過流能力不能滿足本次設計的各工況流量要求，而經加固減糙、調整縱坡處理后，即可滿足各設計工況過流要求，故確定8#隧洞的設計方案為加固減糙、調整設計縱坡。

3 隧洞除險加固減糙設計

3.1 隧洞減糙加固處理方法

先將隧洞內壁進行鑿毛，在鑿除原有的混凝土表面碳化層后，將底板表面污物、松散的混凝土用鋼絲刷子清理干凈，而后采用高壓清水對壁面進行沖洗，并在局部破損嚴重處采用C20砼修補。

側墻和頂拱：采用掛鋼絲網M40水泥砂漿修補處理，鋼絲網材料為鍍鋅鐵絲網，鋼絲規格為16號，網格為尺寸為25 mm×25 mm，相鄰鋼絲網的搭接寬度不小于100 mm，鋼絲網固定過程中應沿一個方向固定，保證鋼絲網綁扎完成后表面平整無褶皺或翹曲,鋼絲綁扎前需進行除銹除油處理，為將鋼絲網固定在隧洞側墻及頂拱上，側墻及頂拱表面布置間距為0.5 m規格為8×100 mm的錨釘，使鋼筋網與錨釘相連；底板采用M40水泥砂漿修補處理，并通過調整水泥砂漿的厚度來滿足設計縱坡的要求。修復處理后隧洞直墻、底板均采用丙乳砂漿抹面，降低洞身糙率。

丙乳砂漿的設計要求和施工方法：①丙乳水泥砂漿由丙乳基液按一定比例加入水泥和砂后制成，丙乳凈漿（或丙乳基液）配合比為：水泥∶丙乳=1∶0.5，丙乳水泥砂漿用人工或立式砂漿攪拌機拌合，拌合器具要干凈，拌制時先將水泥和砂子進行干拌均勻，再倒入乳液和試拌確定的水量，拌合3 min后盡快運送至施工地點。配制好的丙乳水泥砂漿需在30 min～40 min使用完；②在涂抹丙乳砂漿前，基底表面必須潮濕但不積水，并先用丙乳水泥凈漿打底，涂刷時力求薄而均勻，15 min左右即要攤鋪丙乳水泥砂漿；③丙乳砂漿抹面應完好無損，并與其基底層粘結牢固。

加固處理后隧洞底板進口高程1637.37 m，出口高程1636.78 m，縱坡1/1180，隧洞底寬1.34 m，側墻洞內直墻段高1.20 m，頂拱直墻段高0.22 m，頂拱半徑0.69 m，圓心角為121°。隧洞加固設計見圖1。

圖1 8#隧洞減糙加固橫斷面設計圖（尺寸單位：mm）

3.2 隧洞伸縮縫止水設計

3.2.1 頂拱拱片間止水設計

受制于當時施工技術水平及施工質量，隧洞頂拱拱片之間間隙大小不一，根據拱片之間間隙大小，以拱片之間施工間隙能填塞BW橡膠止水帶為界，分兩種情況處理：①現狀拱片間隙能填塞BW橡膠止水帶，填縫材料采用低密聚乙烯閉孔泡沫板，粘貼止水條時，將其鑲嵌在縫內，如需要接頭時，搭接長達不小于50 mm；②現狀拱片間隙較小時，掏槽填塞BW橡膠止水帶，其余要求同上。頂拱拱片止水見圖2、圖3。

圖2 頂拱拱片間有縫止水大樣圖（尺寸單位：mm）

圖3 頂拱拱片間無縫止水大樣圖（尺寸單位：mm）

3.2.2 底板及側墻止水設計

隧洞底板為現澆C15砼，厚100mm，側墻基礎為C15砼預制塊，底板與側墻基礎縫間采用掏槽后填充聚氯乙烯膠泥止水；側墻與頂拱直墻相交處采用BW橡膠止水條止水，通過膨脹螺栓將工字鋼固定在側墻頂部，然后將止水條架設在工字鋼之上。止水大樣圖見圖4、圖5。

圖4 伸縮縫止水A大樣圖（尺寸單位：cm）

圖5 （伸縮縫止水B大樣圖）

4 隧洞減糙加固后運行情況

由最大過流能力計算成果表2可知，8#隧洞減糙加固后滿足設計過流要求。且經過一年多通水運行，其輸水正常，保證了會寧縣城區供水的需要，使甘溝干渠發揮了應有的效益。

5 結語

甘溝干渠8#隧洞通過在原有裂縫處混凝土完成補強，丙乳砂漿抹面較為完好，與其基底層粘結牢固，減糙效果較為顯著。8#隧洞經過通水運行檢驗，達到了預期效果。故8#隧洞的減糙加固設計方案是合理可行的。