浅析靖会工程甘沟干渠8#隧洞减糙加固设计

陈秉明

（甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，甘肃 兰州 730000）

靖会工程甘沟干渠要解决靖南会北群众的饮水和基本农田灌溉问题，使灌区群众摆脱喝水难吃饭难的艰难生活局面。该工程建成通水运行已40余年，当时施工技术水平及施工质量相对较低，加之多年长时间不间断运行，隧洞底板多处出现裂缝、变形问题，隧洞侧墙表面存在不同程度的蜂窝麻面、多条贯穿性环向裂缝、冲刷及蚀坑等缺陷。甘沟干渠承担会宁县城区供水任务，由于8#隧洞过流能力不足，已制约会宁县城区供水的需求。故本文从隧洞围岩岩性、土层物理力学指标及施工角度对8#隧洞进行分析。

1 工程概况

白银市靖会电力提灌工程位于甘肃省白银市靖远县南部、会宁县北部，于1971年11月开工建设，1973年8月建成通水。设计流量12 m3/s，年提水量1.232亿m3，设计灌溉面积2.03万hm2。甘沟干渠是靖会工程的五条干渠之一，渠道全长40.43 km，甘沟干渠8#隧洞为城门洞型，全长702 m，设计流量为2.03 m3/s，加大流量为2.24 m3/s。侧墙为砼预制块衬砌，顶拱为钢筋砼预制件衬砌，洞底板为现浇砼衬砌。隧洞底宽为1.4 m，侧墙高为1.35 m，隧洞顶拱半径为0.69 m，顶拱圆心角为121°。

2 方案比选

8#隧洞位于甘沟干渠桩号3+816.55～4+518.55段，长度702 m，进口底板高程1637.29 m，出口底板高程1636.75 m，纵坡1/1290，隧洞底宽为1.4 m，侧墙洞内直墙段高1.35 m，顶拱直墙段高0.2 m，顶拱半径0.69 m，圆心角为121°。

8#隧洞围岩岩性为plQ31中～重粉质壤土，结构中密，具水平层理，土质不均，夹有粉质粘土，为轻微～非湿陷性黄土。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%，顶拱含水量w=12.3%，孔隙比e=0.67～0.88，湿陷系数0.003，自重湿陷性系数0.004，属非湿陷性、微透水低压缩性土层，其塌落拱高度h=0.3 m～0.5 m。洞壁及洞顶含水量不超过18%，含水量远低于液限，洞身围岩的洪积粉质壤土具水平层理，有各向异性特征，对围岩稳定性有一定影响，易形成拱顶塌落的结构控制面。由于隧洞内水外渗，土体部分呈软塑状，在改扩建开挖时，拱顶容易坍塌，成洞条件较差，故从地质条件分析，8#隧洞不宜进行拆除重建。

本着“节省工程投资，最大限度利用已有建筑物”的原则，按照本次设计的各工况流量对8#隧洞现状及加固减糙、调整设计纵坡后的过流能力进行计算，计算结果见表1和表2。隧洞糙率选取：8#隧洞侧墙为砼预制块衬砌，顶拱为钢筋砼预制件衬砌，隧洞底板均为现浇砼衬砌，参考现有隧洞工程水力学试验成果资料，综合分析后，8#隧洞现状糙率取0.017，减糙处理后糙率取0.012。

表1 甘沟干渠8#隧洞过流计算表（现状）

表2 甘沟干渠8#隧洞过流计算表（减糙加固后）

经计算，8#隧洞现状过流能力不能满足本次设计的各工况流量要求，而经加固减糙、调整纵坡处理后，即可满足各设计工况过流要求，故确定8#隧洞的设计方案为加固减糙、调整设计纵坡。

3 隧洞除险加固减糙设计

3.1 隧洞减糙加固处理方法

先将隧洞内壁进行凿毛，在凿除原有的混凝土表面碳化层后，将底板表面污物、松散的混凝土用钢丝刷子清理干净，而后采用高压清水对壁面进行冲洗，并在局部破损严重处采用C20砼修补。

侧墙和顶拱：采用挂钢丝网M40水泥砂浆修补处理，钢丝网材料为镀锌铁丝网，钢丝规格为16号，网格为尺寸为25 mm×25 mm，相邻钢丝网的搭接宽度不小于100 mm，钢丝网固定过程中应沿一个方向固定，保证钢丝网绑扎完成后表面平整无褶皱或翘曲,钢丝绑扎前需进行除锈除油处理，为将钢丝网固定在隧洞侧墙及顶拱上，侧墙及顶拱表面布置间距为0.5 m规格为8×100 mm的锚钉，使钢筋网与锚钉相连；底板采用M40水泥砂浆修补处理，并通过调整水泥砂浆的厚度来满足设计纵坡的要求。修复处理后隧洞直墙、底板均采用丙乳砂浆抹面，降低洞身糙率。

丙乳砂浆的设计要求和施工方法：①丙乳水泥砂浆由丙乳基液按一定比例加入水泥和砂后制成，丙乳净浆（或丙乳基液）配合比为：水泥∶丙乳=1∶0.5，丙乳水泥砂浆用人工或立式砂浆搅拌机拌合，拌合器具要干净，拌制时先将水泥和砂子进行干拌均匀，再倒入乳液和试拌确定的水量，拌合3 min后尽快运送至施工地点。配制好的丙乳水泥砂浆需在30 min～40 min使用完；②在涂抹丙乳砂浆前，基底表面必须潮湿但不积水，并先用丙乳水泥净浆打底，涂刷时力求薄而均匀，15 min左右即要摊铺丙乳水泥砂浆；③丙乳砂浆抹面应完好无损，并与其基底层粘结牢固。

加固处理后隧洞底板进口高程1637.37 m，出口高程1636.78 m，纵坡1/1180，隧洞底宽1.34 m，侧墙洞内直墙段高1.20 m，顶拱直墙段高0.22 m，顶拱半径0.69 m，圆心角为121°。隧洞加固设计见图1。

图1 8#隧洞减糙加固横断面设计图（尺寸单位：mm）

3.2 隧洞伸缩缝止水设计

3.2.1 顶拱拱片间止水设计

受制于当时施工技术水平及施工质量，隧洞顶拱拱片之间间隙大小不一，根据拱片之间间隙大小，以拱片之间施工间隙能填塞BW橡胶止水带为界，分两种情况处理：①现状拱片间隙能填塞BW橡胶止水带，填缝材料采用低密聚乙烯闭孔泡沫板，粘贴止水条时，将其镶嵌在缝内，如需要接头时，搭接长达不小于50 mm；②现状拱片间隙较小时，掏槽填塞BW橡胶止水带，其余要求同上。顶拱拱片止水见图2、图3。

图2 顶拱拱片间有缝止水大样图（尺寸单位：mm）

图3 顶拱拱片间无缝止水大样图（尺寸单位：mm）

3.2.2 底板及侧墙止水设计

隧洞底板为现浇C15砼，厚100mm，侧墙基础为C15砼预制块，底板与侧墙基础缝间采用掏槽后填充聚氯乙烯胶泥止水；侧墙与顶拱直墙相交处采用BW橡胶止水条止水，通过膨胀螺栓将工字钢固定在侧墙顶部，然后将止水条架设在工字钢之上。止水大样图见图4、图5。

图4 伸缩缝止水A大样图（尺寸单位：cm）

图5 （伸缩缝止水B大样图）

4 隧洞减糙加固后运行情况

由最大过流能力计算成果表2可知，8#隧洞减糙加固后满足设计过流要求。且经过一年多通水运行，其输水正常，保证了会宁县城区供水的需要，使甘沟干渠发挥了应有的效益。

5 结语

甘沟干渠8#隧洞通过在原有裂缝处混凝土完成补强，丙乳砂浆抹面较为完好，与其基底层粘结牢固，减糙效果较为显著。8#隧洞经过通水运行检验，达到了预期效果。故8#隧洞的减糙加固设计方案是合理可行的。