映秀灣水電站尾水高邊坡的加固與治理

王淑建, 王振全

(中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)水電第十一支隊(duì),四川成都 610036)

映秀灣水電站尾水高邊坡的加固與治理

王淑建, 王振全

(中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)水電第十一支隊(duì),四川成都 610036)

“5.12”汶川地震造成映秀灣水電站主體工程嚴(yán)重破壞,尾水高邊坡山體崩塌、植被破壞、坡面破碎剝落、巖體裸露、滾落石四處堆積,在雨水的沖刷下,隨時(shí)可能發(fā)生滾石、塌方,因此,必需對(duì)尾水高邊坡進(jìn)行治理。對(duì)目前邊坡治理最常采用的錨噴支護(hù)方法、施工工藝進(jìn)行了總結(jié)。

映秀灣水電站;高邊坡;加固治理;錨噴支護(hù);“5.12”汶川地震

1 工程概況

映秀灣水電站位于映秀鎮(zhèn)東部,四面環(huán)山。“5.12”汶川地震造成電站尾水高邊坡山體嚴(yán)重?fù)p壞,巖體裸露,坡面破碎,經(jīng)雨水沖刷,隨時(shí)都可能發(fā)生塌方、泥石流等地震次生災(zāi)害,尾水橋相對(duì)應(yīng)的高邊坡部分更是隨時(shí)都面臨著垮塌的危險(xiǎn)。該高邊坡坡長(zhǎng)且陡,作業(yè)面廣、高差大,上山道路全損,所有機(jī)械、材料均需靠人力搬運(yùn)至施工地點(diǎn),且余震隨時(shí)都有可能發(fā)生,工程施工難度極大。

2 施工準(zhǔn)備

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)坡比和滾落石堆積情況,確定了防護(hù)網(wǎng)的安裝位置,使之能有效地防止?jié)L落石沖向坡腳;針對(duì)邊坡坡長(zhǎng)、坡陡、四處堆積著滾落石的具體情況,決定在坡上設(shè)置兩道被動(dòng)防護(hù)網(wǎng):第一道沿山體上側(cè)進(jìn)行布置,長(zhǎng)200 m,第二道設(shè)置在第一道防護(hù)網(wǎng)下方35m處,長(zhǎng)度按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行布置,防止?jié)L落石直接滾向尾水、破壞尾水設(shè)施,保護(hù)人員的安全。對(duì)于節(jié)理發(fā)育、破碎、剝落嚴(yán)重的尾水高邊坡,采取錨噴支護(hù)的措施進(jìn)行加固,使坡面穩(wěn)定,防止坡面巖石發(fā)生塌方、滾石等。

3 被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的安裝

由于山體坡形復(fù)雜,兩道被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)鋼柱基礎(chǔ)和錨桿孔定位放線視地形、地質(zhì)情況對(duì)其進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,并將基礎(chǔ)四周的浮土、虛石、雜物清理干凈,以保證鋼柱基礎(chǔ)的穩(wěn)定。

在基礎(chǔ)澆筑混凝土和地腳螺柱灌漿14 d后掛防護(hù)網(wǎng)。防護(hù)網(wǎng)安裝后,全面對(duì)鋼柱的傾角、拉錨索的松緊作一次全面的調(diào)整。

4 錨噴支護(hù)

4.1 錨噴支護(hù)的基本原理

錨噴支護(hù)系指噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、錨桿共同作用的一種新型加固支護(hù)技術(shù),其作用為:錨桿通過(guò)鉆孔深入巖土體內(nèi),可有效地改善巖土體的抗剪強(qiáng)度;噴射混凝土通過(guò)高壓噴射法將混凝土噴射到巖土受噴面上,使之與巖土保持良好粘接,從而提高了巖土體的穩(wěn)定性,加之鋼筋網(wǎng)的作用,使噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、錨桿及巖土體之間形成了一種有機(jī)的結(jié)合,充分發(fā)揮了巖土體自身的強(qiáng)度。該方法將傳統(tǒng)加固方法(如重力式擋土墻)的被動(dòng)受力轉(zhuǎn)變成主動(dòng)受力,已在滑坡治理、邊坡防護(hù)、基坑加固等工程中得到廣泛應(yīng)用,具有傳統(tǒng)方法不可比擬的優(yōu)越性。

4.2 錨噴支護(hù)的特點(diǎn)

(1)柔性可調(diào)。從有利于支護(hù)與巖體共同作用的觀點(diǎn)看,支護(hù)應(yīng)當(dāng)具有適當(dāng)?shù)娜嵝浴娚浠炷恋暮穸瓤梢砸暪こ绦枰x用,可以先薄,然后逐步加厚。噴射混凝土薄,支護(hù)柔性大,容許圍巖變形大,噴層與圍巖變形的結(jié)果既能改善圍巖應(yīng)力,又充分發(fā)揮了噴射混凝土的能力,故其是經(jīng)濟(jì)合理的。但是,若噴射混凝土厚度太薄,且因圍巖變形大,噴層與圍巖變形不協(xié)調(diào),將會(huì)使噴層破壞。因此,噴層厚度要適當(dāng)。對(duì)于軟弱、膨脹、高地應(yīng)力等不良地質(zhì)段,圍巖往往變形較大,只能采取先柔后剛的支護(hù)措施:先薄噴,使巖體的能量充分釋放,然后逐步加厚噴層,控制圍巖變形,使之穩(wěn)定。

(2)隨機(jī)補(bǔ)強(qiáng)。噴射混凝土、錨桿等均可以根據(jù)反饋信息隨機(jī)增加噴層厚度及錨桿數(shù)量、長(zhǎng)度,以增強(qiáng)其對(duì)圍巖變形的控制。

(3)深層控制。錨桿、錨索的長(zhǎng)度可視工程需要確定。其長(zhǎng)度越長(zhǎng),控制巖體變形的深度越大,調(diào)整圍巖應(yīng)力的范圍越深。

(4)主動(dòng)控制。通過(guò)對(duì)錨桿、錨索施加預(yù)拉力,主動(dòng)控制巖體變形,調(diào)整巖體的應(yīng)力狀態(tài),使之有利于巖體的穩(wěn)定性。

(5)施工快捷。錨固技術(shù)能邊開挖,邊支護(hù)。其既能隨機(jī)補(bǔ)強(qiáng),又能超前支護(hù);既能深層控制,又能主動(dòng)控制;既不需立模板,又不需搗筑,因而錨固技術(shù)施工快捷。

(6)經(jīng)濟(jì)性好。在20世紀(jì)60年代推廣錨噴支護(hù)時(shí),冶金部門認(rèn)為,錨噴支護(hù)與現(xiàn)澆混凝土支護(hù)相比,可減薄支護(hù)厚度1/2～2/3,節(jié)省巖石開挖量10%～15%,支護(hù)速度提高2～4倍,節(jié)省勞力50%,節(jié)約了全部模板和40%的混凝土,降低支護(hù)成本40%左右。由此可見(jiàn),錨固技術(shù)具有很好的經(jīng)濟(jì)性。

4.3 錨噴支護(hù)的選用

從錨噴支護(hù)的原理和特點(diǎn)可以看出錨噴支護(hù)用于加固、治理邊坡是比較適用、經(jīng)濟(jì)的辦法。錨噴支護(hù)還有一個(gè)最基本的特征“荷載-結(jié)構(gòu)”模式,即把巖土體中可能破壞、塌落部分的重量作為荷載由錨噴支護(hù)承擔(dān),適時(shí)控制巖體變形與位移,改善巖體應(yīng)力狀態(tài),提高巖體強(qiáng)度,使巖體與支護(hù)共同達(dá)到新的平衡穩(wěn)定。基于錨噴支護(hù)的特點(diǎn),結(jié)合本工程實(shí)際情況,映秀灣水電站恢復(fù)工程尾水高邊坡加固與治理選用了錨噴支護(hù)。

4.4 鉆 孔

(1)鉆孔設(shè)備和工藝的選擇。邊坡巖層屬于震后節(jié)理發(fā)育、巖質(zhì)堅(jiān)硬區(qū)段且?guī)r層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。結(jié)合實(shí)際情況,本工程選用了QDC-2錨桿鉆機(jī),其具有性能高、工作效率高、功能強(qiáng)、鉆孔精度高等特點(diǎn),能夠確保鉆孔達(dá)到要求。

(2)孔洞概況。孔洞傾角為15°,錨噴布孔326個(gè),深9 m,孔徑130mm,孔間距1.5m;排水布孔88個(gè),深5m,孔徑70mm,孔間距3m。

(3)鉆孔難度。由于巖體破碎,節(jié)理發(fā)育,質(zhì)地堅(jiān)硬,鉆進(jìn)壓力大,容易發(fā)生卡鉆等現(xiàn)象,導(dǎo)致鉆孔難度系數(shù)增大。另外,材料搬運(yùn)困難,工期緊也增大了施工難度。

4.5 錨桿的選用

(1)錨桿種類的選用。錨桿的類型很多,本工程結(jié)合實(shí)際情況,選用全長(zhǎng)黏結(jié)式砂漿錨桿。砂漿錨桿是利用水泥砂漿將錨桿與孔壁牢牢地黏結(jié)在一起,從而達(dá)到錨固的目的,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。

(2)錨桿材料。錨桿體一般使用各種類型的熱軋鋼筋,在尾水橋高邊坡錨噴支護(hù)中選取φ32、二級(jí)熱軋鋼筋作錨桿。

4.6 錨桿的安裝與注漿

(1)錨桿的安裝。錨桿安裝前必須保證孔內(nèi)干凈、無(wú)雜物。在鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后,用高壓風(fēng)從孔底向上送風(fēng),將孔內(nèi)的雜物逐步清洗干凈。洗孔后,將錨桿均勻地插入孔內(nèi),以防將孔壁插壞。

(2)注 漿。

①注漿的目的。防滲、堵水、固結(jié)、防止滑坡及回填。

②注 漿。尾水高邊坡錨桿的黏結(jié)材料為水泥砂漿。水泥標(biāo)號(hào)為425號(hào)硅酸鹽水泥,水灰比為0.5,灰砂比為0.7。尾水高邊坡錨桿注槳采用YZB型液壓注漿泵。注漿直到孔口溢出的漿液與注入的完全一致時(shí)停止注漿。

4.7 掛網(wǎng)、噴射細(xì)石混凝土

尾水高邊坡噴混凝土支護(hù)采用高壓噴射細(xì)石混凝土。高壓噴射細(xì)石混凝土采用噴漿機(jī)分兩次噴漿。初次噴漿在錨桿安置與注漿完成后,因邊坡存在雜物等必須對(duì)其進(jìn)行清洗。采用水泵抽水沖洗,清洗干凈后進(jìn)行初次噴漿。噴漿過(guò)程中,要使噴漿均勻地覆蓋在坡面上,防止其厚薄不均。

在第一次噴漿7 d后布置鋼絲網(wǎng)。該網(wǎng)與錨桿頭焊接相連,焊接完后全面進(jìn)行檢查。對(duì)于焊接有缺陷的必須補(bǔ)焊,以保證整個(gè)網(wǎng)與錨桿牢固的形成一個(gè)整體,并使整個(gè)網(wǎng)平順地貼在坡面上。掛網(wǎng)完成后進(jìn)行混凝土噴漿。混凝土采用C20細(xì)石混凝土,配合比為:1∶1.7∶1.7。

5 減載及排水

邊坡體內(nèi)存在山體水,既增加了邊坡體的重量及滑動(dòng)力,又降低了滑動(dòng)面上巖層的內(nèi)摩擦力,對(duì)邊坡體的穩(wěn)定不利,必須采取減載及排水措施。

映秀灣水電站恢復(fù)工程尾水高邊坡加固與治理針對(duì)排水采取了相應(yīng)的措施,預(yù)留了排水孔。排水孔鉆孔88個(gè),直徑70mm,間距3 m,孔深5 m。泄水孔位偏差為±10 cm,允許偏斜率為1%。

噴射混凝土?xí)r預(yù)留了排水孔洞,從而有效的保證了排水、減小了滲水壓力,改善了邊坡穩(wěn)定條件,提高了邊坡穩(wěn)定性。

6 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)過(guò)精心的組織與管理,我部克服了惡劣的自然環(huán)境,避免了施工安全事故,確保了施工質(zhì)量,在50 d天內(nèi)完成了映秀灣水電站尾水高邊坡的加固與處理工程,有效保障了水電站尾水部位永久結(jié)構(gòu)建筑物及此部位的車輛、人員安全。

(責(zé)任編輯:李燕輝)

High Slope Stabilization and Treatment at Tailwater Area of Yingxiuw an Hydropower Station

WANG Shu-jian WANG Zhen-quan
(Power Generation Restoration Project Department of Yingxiuwan Hyd ropower Plant,The Eleven th Detachment of the Chinese Peop le's Armed Police Hydropower Troops,Chengdu,Sichuan,610036,China)

Main part of Yingxiuwan hydropower station was damaged severely by May 12Wenchuan Earthquake occurred in Sichuan,causing tailwater high slope collapse,vegetation destruction,slope surface fracture and spalling,rock mass exposed and falling rock blocks accumulated everywhere.Rock falling and collapsemay occur at any moment during rain day.Therefore ,it is necessary to treathigh slope in tailwater area.In this paper,conventional shotcreteand rockboltingmethod and construction techniques for present slope treatment are summarized.

Yingxiuwan hyd ropower station;high slope;stabilization and treatment;shotcrete and rockbolting.

TV51;TV52;TV 544

B

1001-2184(2010)01-0001-02

2010-12-15

王淑建(1972-),男,江蘇宜春人,副支隊(duì)長(zhǎng),高級(jí)工程師,在讀工程碩士研究生,從事公路工程及水利水電工程施工技術(shù)與管理工作;

王振全(1977-),男,重慶酉陽(yáng)人,工程師,學(xué)士,從事路橋施工技術(shù)、統(tǒng)計(jì)與管理工作.