宋飛 張軍
(中國水利水電第四工程局有限公司 青海西寧 8100007)
溪洛渡水電站左岸谷肩堆積體原始坡面平緩,總體坡度 10°~20°,殘存的底滑面長 550m~900m,以 2°~6°緩傾山內(nèi),滑體內(nèi)地下水位較低,滑帶物質結合緊密,性狀較好,后緣地表無變形及錯落臺坎,上部平臺堆積著一套自中更新世以來先后形成的古滑坡體、冰水堆積、洪積和崩坡積。2005年汛期由于地表水的沖刷、侵蝕、下滲及地下水的侵出,使邊坡中下部沿滑坡堆積與宣威組接觸面部位發(fā)生鼓出變形,坡腳部位局部垮塌,坡面開口線附近出現(xiàn)淺層滑移剪切拉裂縫。情況表明該部位邊坡發(fā)生失穩(wěn)破壞的可能性極大,邊坡處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。為了確保電站進水口施工和運營期的安全,為了高邊坡的穩(wěn)定,為了防止發(fā)生牽引式滑移破壞,對該高邊坡采取了有效的、系統(tǒng)的加固和治理措施,中空注漿土錨桿支護是整個加固和治理系統(tǒng)中關鍵項目之一。
支護原理:在邊坡土體內(nèi)夯入土錨桿桿體,利用中空桿體進行固結灌漿,通過布置在管壁四周的出漿孔向周圍土體滲透,形成一定的滲透半徑,將原來松散的土粒或裂隙膠結成一個整體,形成結構新、強度大、防水性能高和穩(wěn)定性良好的“結合體”,以增強坡面的整體性,使坡面表面土體免受風化侵擾,從而使坡面趨于穩(wěn)定。9
支護作用:(1)桿體的管架作用,通過注入桿體內(nèi)的水泥凈漿形成強度與剛度較大的管體,同時也使土錨桿周圍土體性質得到改善,使桿體與桿間土體形成復合體共同承擔外荷載,在淺層坡面土體形成固結帶,增強了坡面土體的抗剪切能力,有效的防止坡面局部滑移破壞;(2)水泥漿液的固結作用,水泥漿液在壓力作用下通過管壁四周的出漿孔向周圍土體滲透,形成一定的滲透半徑,使管壁周圍的土體粘結在一起,形成結構新、強度大、防水性能高和穩(wěn)定性良好的“結合體”,增強了坡面的整體性;(3)防滲、抗滑作用,中空注漿土錨桿支護對坡面表層土體進行了加固、固結,有效地防止了坡面水的滲入,同時增加表層坡體的重量,減小坡體與巖體之間的摩擦力(內(nèi)),有效地防止了坡面的局部滑動破壞。
采用 φ48mm(δ=3.5mm,L=6m)的焊管制作中空注漿土錨桿,其中一端加工成錐形導向頭。在桿體上鉆設孔徑為φ8~10mm、間距為100mm、螺旋狀布置的出漿孔,出漿孔處用 20×20×4mm等邊角鋼加焊倒刺,倒刺與桿體成30°夾角,長度50mm。土錨桿長度為6m,設有出漿孔的桿體長度為3m,不設出漿孔的桿體長3m。
圖1 中空注漿土錨桿加工示意圖
根據(jù)布置型式,沿坡面按每20m一個單元搭設腳手架施工平臺,平臺傾角與中空注漿土錨桿設計傾角一致,以便于夯管機的就位及加固,夯進時,用手動葫蘆將QC150型夯管機吊至孔位,扶正給進方向,水平傾角調至與錨桿夯入傾角相一致,然后用扣件將夯管機行進導軌管架固定在施工平臺上,即完成夯管機的定位。
將加工好的錨桿與夯管機聯(lián)接好,檢查錨桿夯入角度、孔位無誤后開始送風夯進,直至不能夯進或達設計深度為止。在開始時,因錨桿較長,應控制好給進壓力,以防止給進壓力過大導致錨桿被壓彎或折斷。土錨桿夯進深度受地層影響較大,當夯進時效急劇下降,錨桿夯頭嚴重變形時表明錨桿夯入深度已達到極限,無法再繼續(xù)夯入。在施工過程中,如夯入深度未達到 6m,但錨桿夯頭已嚴重變形,無法再繼續(xù)夯進時,錨桿夯進工作可結束,即可搬至下一孔位施工。
現(xiàn)場先通過灌漿試驗確定灌漿壓力、漿液濃度、灌漿順序等參數(shù)。本項目在B區(qū)塌滑區(qū)域坡面進行生產(chǎn)性試驗,確定灌漿壓力控制在 0.15~0.3MPa,漿液水灰比為0.65∶1,采用梅花注漿法,間隔 3~4根交錯進行,采用終孔壓力和平均單孔注漿量為“雙控”標準,終孔壓力0.3MPa,平均單孔注漿量為70~90L。
灌漿時將連接壓力表的進漿管插入錨桿外端部,通過注漿泵、進漿管、土錨桿將水泥漿液壓進錨桿周圍土體中,灌漿過程要持續(xù)、緩慢,使?jié){液充分充填錨桿周圍土體。
灌漿過程中應隨時觀測,可采用變形觀測裝置進行監(jiān)測,不允許坡面抬動,發(fā)現(xiàn)異常情況時,應立即降壓,做好記錄,并會同監(jiān)理、設計等單位研究采取相應處理措施。灌漿結束后待土錨桿管內(nèi)漿液沉縮后,需人工進行補漿,保證管內(nèi)水泥漿填充密實。
施工時應注意以下幾點:
(1)錨桿夯進過程中要注意給進壓力,防止給進壓力過大而導致錨桿被壓彎或折斷,影響施工質量;
(2)注漿時應控制注漿壓力,嚴格控制升壓速度,不得采用較高壓力灌注,防止因壓力過大對坡面土體造成破壞,而影響坡面土體的加固效果;
(3)由于漿液的擴散能力與灌漿壓力的大小密切相關,所以在灌漿過程中要嚴格控制好灌漿壓力及升壓速度,使水泥漿液盡可能地擴散、滲入坡面土體的空隙,以確保水泥漿液對鋼管的包裹、對土體的固結;
(4)注意漏漿現(xiàn)象,特別是邊坡跑漿,發(fā)生時應采用速凝停止或堵漏措施,盡量避免漿液浪費并使土體得到充分加固;
(5)對于土體中含水量、干密度變化較大的孔位,應及時調整漿液的配合比例,并詳細做好配比記錄。
溪洛渡水電站左岸谷肩堆積體邊坡中空注漿土錨桿施工累計完成 13689根,平均夯入長度為5.76m;累計灌漿 1191126L,平均每根土錨桿灌漿量為87L。由于地質條件不一,各區(qū)域單根土錨桿灌漿量也不相同,其中土質邊坡,單根土錨桿灌漿量平均為 45L~70L;砂礫石和坡積體部位,單根土錨桿平均灌漿量為 90~120L,局部最大達到580L。中空注漿土錨桿加固、治理措施完成后,坡面監(jiān)測數(shù)據(jù)反應未見明顯位移,坡面趨于穩(wěn)定,其中HV07-JDL測點監(jiān)測數(shù)據(jù)如下表。
表1 HV07-JDL測點監(jiān)測數(shù)據(jù)
從表中“本月位移”數(shù)據(jù)可知,邊坡變形量趨于穩(wěn)定,較治理前穩(wěn)定,坡面淺層滑動已經(jīng)得到控制,坡面開口線附近出現(xiàn)的淺層滑移剪切拉裂縫沒有繼續(xù)擴大的表現(xiàn)。另據(jù)長江設計院測斜管部分測點向河谷方向位移過程資料顯示:(1)累積位移:0.5m測點的累積位移量約110.71mm,相對位移量約4.58mm,23m測點的累積位移量約32.31mm,相對位移量約1.51mm。(2)變形速率:0.5m測點的平均變形速率為 0.281mm/d;23.0m測點的平均變形速率為0.069 mm/d。
中空注漿土錨桿支護技術在左岸谷肩堆積體邊坡防護工程后,在溪洛渡水電站左岸出線場邊坡支護工程、霧化區(qū) 13層后邊坡支護工程、4#公路橋頭塌滑區(qū)處理綜合治理工程等項目中得到推廣和應用,為及時、快速、有效地解決邊坡淺層滑移、局部坡面塌滑以及快速實施土質坡面安全防護等工程實際問題提供了切實可行的技術措施,是水電站邊坡防護施工技術的一項重要突破,為類似工程的設計及施工提供了經(jīng)驗和參考。
1 張永興. 邊坡工程學. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2008.
2 鄭穎人. 邊坡與滑坡工程治理. 北京: 人民交通出版社,2010.
3 朱寶龍, 陳強, 等. 注漿微型樁群支護體系作用機理及其工程應用. 北京: 科學出版社, 2009.
4 曾憲明. 復合土釘支護設計與施工. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2009.