崗曲河一級水電站廠房后邊坡加強支護實施情況概述

王 彪

（云南省迪慶州小中甸水庫管理局，云南迪慶，674499）

1 工程概況

1.1 工程概述

廠房后邊坡地形坡度30°～40°，邊坡開挖高度達70余m，局部為由角礫狀灰?guī)r巨大孤石組成的高數(shù)米至二十余米的懸崖，也有個別陡坎由膠結(jié)密實的碎塊石、卵礫石構(gòu)成，以碎石土為主，夾少量塊石，碎石成分為片巖、板巖、砂巖及少量灰?guī)r，部分碎石由鈣質(zhì)膠結(jié)，部分碎石間充填粉土，結(jié)構(gòu)密實，地表未出露，鉆孔揭露厚度5.5～9.8 m。沖洪積層（Q3al+pl）成分主要為卵礫石，卵礫石由鈣質(zhì)膠結(jié)，結(jié)構(gòu)密實，在崗曲河一級水電站廠房右岸至海拔2 800 m山坡斷續(xù)出露地表，厚度1～10 m，為殘留Ⅱ級階地。

1.2 補強加固原因

由于廠房后邊坡處在山凹中，冰融風化巖石堆積體相當厚，厚度達30 m左右，整體全部為碎石堆積物，無膠體，易滑動。因水電站廠房為永久建筑物，邊坡的安全對日后安全運行尤為重要。

1.3 設(shè)計支護內(nèi)容及要求

主要支護方式為：100 kN?28預(yù)應(yīng)力錨桿，間距4～8 m，孔深15 m；1 000 kN粘結(jié)式預(yù)應(yīng)力錨索，間距4～8 m，深孔30～35 m。預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計噸位1 000 kN，索長30 m和35 m，孔徑130 mm，內(nèi)錨段長10 m，由7股有粘結(jié)鋼絞線組成。預(yù)應(yīng)力錨桿設(shè)計噸位100 kN，桿體長15 m，錨固段長6 m，采用?28二級鋼筋。

施工所用水泥、鋼材、預(yù)應(yīng)力鋼絞線及錨具等各種材料必須具有出廠檢驗合格證，并符合國家標準，且使用前必須提供材質(zhì)檢測報告。預(yù)應(yīng)力錨索采用按ASTM A416-90a標準生產(chǎn)的直徑15.24 mm有粘結(jié)鋼絞線。鋼絞線存放嚴格采取防銹蝕及防化學污染措施，使用前要進行外觀檢查，對缺損者不得使用。鋼絞線應(yīng)堆放在墊木上，墊木間距不得小于3 m。錨索、錨桿施工中使用的千斤頂、錨桿張拉儀、壓力表，使用前應(yīng)進行標定或檢驗，并經(jīng)有資質(zhì)的單位檢定出具有關(guān)證書。

2 主要臨建設(shè)施布置

制漿站：布置在廠房基坑2 442 m高程主、副廠房交接處，面積 8×5 m2，灰臺面積6×4 m2，儲灰量40 t。站內(nèi)設(shè)1臺高速攪拌機，1臺三缸灌漿泵，1臺200 L立式攪拌機。

空壓機站：布置在鋼筋廠邊緣處，設(shè)置2臺空壓機，面積45 m2，采用鋼管架搭設(shè)，彩條布圍護，頂部鋪石棉瓦。

現(xiàn)場材料庫：布置在廠房下游邊坡平臺處，面積20 m2，采用鋼管、木板、防雨布、石綿瓦搭設(shè)。

錨桿制作場地設(shè)在鋼筋廠，錨索下料、編索場地布置在廠房基坑，盡量靠近工作面，使用?50鋼管搭設(shè)一長度35 m、高度1 m、寬度1.5 m的制索平臺，并采取防護措施。

3 施工方法

3.1 施工順序

先進行滑塌部位主變樓邊坡的支護施工，再進行2 461.5 m高程以下邊坡支護施工，最后進行2 461.5 m高程以上邊坡的支護施工。

3.2 施工方法

采用4臺鉆機并配2臺空壓機分別對預(yù)應(yīng)力錨桿、錨索造孔。廠房基坑2 442 m高程設(shè)錨索索體下料制作平臺，切割鋼絞線并洗油，在鋼筋廠對錨桿端部進行焊接。廠房基坑設(shè)制漿站，用高壓泵將漿液送至各施工面進行灌漿。預(yù)應(yīng)力錨桿使用配套的錨桿張拉儀進行張拉，預(yù)應(yīng)力錨索配備高壓油泵1臺，張拉千斤頂、預(yù)緊千斤頂各1臺進行張拉作業(yè)。

施工工藝流程見圖1和圖2。

圖1 1 000 kN級有粘結(jié)錨索施工工藝流程圖Fig.1 Flow chart of construction of 1 000 kN pre-stressed an?chor cable

圖2 100 kN級預(yù)應(yīng)力錨桿施工工藝流程圖Fig.2 Flow chart of construction of 100 kN pre-stressed anchor

4 預(yù)應(yīng)力錨索、錨桿施工方案

4.1 錨索造孔

鉆機就位后，按設(shè)計的高程、方位角及傾角調(diào)整好鉆機，并進行加固后，即進行鉆孔。錨索孔徑?130 mm，錨桿孔徑?100 mm，開孔偏差不得大于10 cm，如遇有不平順或與原設(shè)計錨索、錨桿相沖突時，經(jīng)設(shè)計、監(jiān)理單位認可，可適當調(diào)整錨孔孔位。成孔應(yīng)順直，孔壁無錯抬。

鉆孔過程中如遇巖體破碎導致卡鉆或漏風，嚴重阻礙鉆孔時，經(jīng)監(jiān)理工程師同意后采取固結(jié)灌漿處理（因邊坡地質(zhì)情況異常復(fù)雜，需大量水泥），采用灌漿壓力0.2 MPa、水灰比0.41∶1的水泥漿固結(jié)，灌漿時要注意間歇灌漿，以膠結(jié)破碎地層,破碎地段進行固壁灌漿處理后，在待凝期內(nèi)盡可能不要移動該鉆機，直到造孔結(jié)束后方可移位，以防再次造孔導致孔斜偏差。固結(jié)灌漿結(jié)束標準：單位注入量小于0.4 L/min，恒壓20 min即可結(jié)束。12 h后方可再進行掃孔。鉆孔過程中若孔內(nèi)卡入鉆頭或鉆桿不能取出時，該孔予以廢棄，重新選擇位置進行造孔，并用漿液將廢孔回填密實。實際孔深以不超過設(shè)計孔深40 cm為宜。鉆孔過程中認真記錄各項原始記錄、施工中的特殊情況及處理方法，鉆孔完成后用高壓風吹孔，清理孔口周圍的石渣、浮土、松動石塊，驗收合格后做好孔口保護。

4.2 錨桿造孔

將鉆機調(diào)整至垂直坡面，錨桿孔徑?100 mm，開孔偏差不得大于10 cm，如遇有不平順或與原設(shè)計錨索、錨桿相沖突時，可適當調(diào)整錨孔孔位，成孔應(yīng)順直，孔壁無錯抬。在鉆孔過程中如遇巖體破碎導致卡鉆或漏風，嚴重阻礙鉆孔時，經(jīng)監(jiān)理工程師同意后采取灌入砂漿的方法進行固壁。

4.3 索體制作

鋼絞線切斷采用砂輪機，要求切口整齊無散頭。下料長度考慮到錨墩厚度、錨墊板厚度、千斤頂長度、工具錨和工作錨的厚度要求，并適當留有余度，鋼絞線下料長度＝實測孔深＋2 m。在支架上編索時，鋼絞線和進漿、出漿管路及止?jié){袋應(yīng)平順平攤于工作臺上，并按設(shè)計要求排列索體隔離架。隔離架在自由段按照2 m間距設(shè)置，在錨固段按1 m間距設(shè)置，錨固段按照1 m間距使用14號無鋅鉛絲對錨固段進行綁扎。隔離架平面應(yīng)與每束鋼絞線垂直，并用細鉛絲將二者綁牢，扎頭向內(nèi)。

索體前端使用?80鋼管做成花管導向帽，長度30～50 cm，索體插入導向帽，并用鐵絲將索體與導向帽連接牢固，在索體端部對其編號，以便后續(xù)各道工序的施工。內(nèi)錨固段鋼絞線長度為10 m，其長度誤差應(yīng)在5 cm以內(nèi)。錨索進漿管、出漿管各一組共5根，其中一組在錨固段注漿時使用，另外一組在自由段注漿時使用。在錨固段與自由段之間設(shè)一止?jié){袋，采用無紡布制作，進漿管設(shè)在索體中部，里端距導向帽0.2 m，進漿管、出漿管外端伸出孔口20 cm左右。

編好的索體要求外表面光滑，各種管道通暢，管口做好臨時封閉。妥善存放，并登記、掛牌，標明錨索編號、長度等。存放點符合防潮、防水、防污染要求。

4.4 桿體制作

錨桿鋼筋切斷采用鋼筋切斷機，下料長度15 m，采用焊縫連接，將鋼筋端部適當彎折，焊縫長度為14 cm，雙面焊接，將?28鋼筋毛料（9 m）與?28鋼筋（6 m）接至設(shè)計長度。

4.5 穿索

人工（約15人）將索體從制索平臺抬運至孔口處，錨索穿索前應(yīng)對已鉆好的孔進行檢查，以便一次穿索成功，如有局部塌孔現(xiàn)象，應(yīng)采取掃孔或固結(jié)灌漿處理。穿索時，錨索在孔外應(yīng)盡可能平直，人工將索體緩慢均勻地送入，直至完全插入孔內(nèi)。

4.6 穿錨桿

人工將錨桿從制作場地抬至施工面上，先將兩個滑輪固定在孔口上部3～5 m高度的腳手架上，用2根安全繩將錨桿兩端約4 m處拴牢，人工操縱繩頭，利用滑輪將錨桿緩慢吊至孔口附近，錨桿端部插入孔口，將桿體徐緩送入孔內(nèi)，錨桿尾部剩余80 cm留在孔外，做錨墩和張拉時使用。

4.7 錨索灌漿

錨索灌漿包括錨固段灌漿和封孔灌漿。錨固段灌漿須在錨索入孔后24 h內(nèi)完成，封孔灌漿須在錨索張拉結(jié)束后3 d內(nèi)進行。

錨索錨固段灌漿采用水泥濃漿灌注，灌漿水泥采用42.5水泥。水灰比0.41∶1，微膨脹助流劑摻量為水泥用量的2.5%。灌漿壓力0.5～0.7 MPa，孔內(nèi)灌漿通過索體灌漿管進行注漿，灌注至出漿管出漿，出漿比重等于進漿比重，實際灌注量大于理論進漿量，即結(jié)束灌漿。

錨索封孔灌漿采用底部進漿管進漿，上部回漿管排水、排氣的方式。水灰比0.41∶1，灌漿壓力0.2MPa，回漿比重等于進漿比重且不吸漿，隔10 min打開回漿管排放一次泌水稀漿，屏漿10 min后方可結(jié)束灌漿、封閉回漿管。

4.8 錨桿灌漿

預(yù)應(yīng)力錨桿長度為15 m。若有油污必須加以清理，待驗收后安裝，內(nèi)錨固段長度為6 m，灌入M35的水泥砂漿，灌漿壓力為0.2～0.3 MPa。

4.9 錨墩混凝土澆筑

錨墩混凝土澆筑采用42.5水泥，強度等級C25（7 d）的一級配混凝土。為提高混凝土早期強度，可摻入適量早強劑。錨墩澆筑前，應(yīng)對相應(yīng)部位巖石表面進行清洗，確保錨墩與基礎(chǔ)面結(jié)合緊密。在立模之前，將加工好的孔口鋼套預(yù)埋在孔內(nèi)，鋼墊板通過組裝焊接后安裝在錨墩上，模板采用定型木模板，混凝土則按試驗確定的配合比，由拌和站拌制，通過人工抬運到施工面（或人工在施工面拌制）。

澆筑時應(yīng)注意預(yù)埋孔口鋼管與鉆孔中心對中，錨墩混凝土澆筑時使用軟軸振搗器加強振搗，防止出現(xiàn)蜂窩麻面，混凝土表面應(yīng)平整、光滑。

4.10 錨索張拉

錨索張拉在錨固段灌漿和錨墩混凝土達7 d強度后進行，張拉前，要計算每根錨索的理論伸長值。安裝工作錨具、限位板、夾片、千斤頂及工具錨，工具錨上孔的排列位置須與前端工作錨的孔位一致，不允許與千斤頂穿心孔中鋼絞線發(fā)生交叉現(xiàn)象。錨索張拉時，應(yīng)逐級測量錨索伸長量。錨索張拉分級如下：預(yù)緊→200 kN→400 kN→600 kN→800 kN→1 100 kN（鎖定）。

錨索整體張拉前，先用預(yù)緊千斤頂對單根鋼絞線進行預(yù)緊張拉，使錨索鋼絞線受力均勻。錨索預(yù)緊采用循環(huán)方式，單根預(yù)緊張拉力為0.2 MPa。預(yù)緊張拉合格后，由張拉千斤頂分級整體張拉。每一級張拉穩(wěn)壓5 min，最后一級張拉穩(wěn)壓20 min。張拉時應(yīng)準確記錄油壓表編號、讀數(shù)及每一級荷載穩(wěn)壓前的伸長值和穩(wěn)壓后的伸長值，且與理論伸長值進行比較。實測伸長值不得大于理論伸長值10%，不得小于理論伸長值5%，否則應(yīng)查明原因并作相應(yīng)的處理。張拉合格后立即進行鎖定。

4.11 錨桿張拉

錨桿張拉采用錨桿張拉儀進行，將夾塊固定在錨桿端部，逐步加壓張拉到設(shè)計張拉力。

4.12 錨索外錨頭保護

錨索封孔灌漿完成后，錨具外端留15～20 cm鋼絞線，其余部分用砂輪切割機截去。外錨頭混凝土澆筑之前，應(yīng)將錨具、鋼絞線外露頭、鋼墊板表面水泥漿及銹蝕等清理干凈，并將錨墩混凝土結(jié)合面鑿毛，然后用定型木模板立模，加固可靠后進行混凝土澆筑?；炷翗颂枮橐患壟銫20（28 d），普通硅酸鹽水泥，澆筑的混凝土應(yīng)平整、光滑，并與錨墩混凝土表面一致。

5 結(jié)語

通過邊坡穩(wěn)定性分析和施工程序的控制及檢測，結(jié)合邊坡開挖后巖體應(yīng)力調(diào)整和分布規(guī)律，有針對性地選擇各種支護措施的實施時機，對各種支護措施在施工時序上進行優(yōu)化組合，確定了合理的邊坡施工程序。此次廠房后邊坡二次加強支護工程點多面廣、工程量少、工序復(fù)雜，需要配置較多的機械設(shè)備和各種原材料。后邊坡支護范圍垂直高差大，施工強度高，上、下作業(yè)面施工干擾較大，潛在的安全隱患較多，但是結(jié)合此工程將工藝簡單、快速有效的超前支護與錨噴支護措施相結(jié)合，為錨索施工贏得了時間，解決了高邊坡工程中開挖與支護相互制約以及難以組織快速施工等問題。