瀘定水電站3號消力池直立邊坡管樁加固施工技術

王行仁，趙龍飛，李 越

（中國葛洲壩集團三峽分公司瀘定水電站施工項目部，四川 瀘定 626100）

1 工程概況

瀘定水電站3號泄洪洞消力池長103.4 m、寬30 m、深27 m，所在位置的左右側山體邊坡裂隙發育，完整性差，巖體主要為弱風化、弱～強卸荷。其中，1 317.5 m高程以上是坡比為1∶0.5的30 m分級邊坡，1 317.5～1 290 m高程為垂直邊坡。受地質條件的影響，前期在1 317.5～1 430 m高程的邊坡開挖過程中曾先后發生11次不同程度的塌方，最大單次塌方量約1.6萬m3；加之受2010年汛期2號泄洪洞過流期間洪水對消力池開挖邊坡的浸泡的影響，汛后開挖期間邊坡穩定性非常差。綜上，為確保3號消力池開挖期間及成形后的27 m直立邊坡的安全和穩定，確保2011年度汛節點工期的順利完成，在直立邊坡開挖前采取了預加固處理。

2 預加固處理

根據圍巖特性及結構要求，預加固處理主要包括：直立邊坡巖體的預固結灌漿和鋼管灌注樁施工。其通過進一步增加巖體的完整性及通過鋼管灌注樁形成的連續幕墻，避免因開挖掉塊等形成垮塌；從而在確保安全的同時加快工程的建設進度。

2.1 預固結灌漿

2.1.1 工藝流程

邊坡預固結灌漿工藝流程為：測量放樣，鉆機就位，造孔，鉆孔沖洗，封堵孔口，漿液制備，灌漿，封口。

2.1.2 施工方法

（1）鉆孔。3號消力池右邊坡受設計馬道寬度尺寸限制，在實際方案比選中只沿水流方向布置了2排斜孔，排距100 cm，間距200 cm。其中，第一排向山體內側傾斜5°，孔深29.12 m；第二排孔向山體內側傾斜10°，孔深26.41 m。另外，由于3號消力池左側邊坡結構尺寸富余較多，因此布置了2排垂直孔，排距150 cm，間距200 cm，孔深29 m，兩排孔均伸入消力池底板1 290高程以下3 m。預固結灌漿孔采用100型快速鉆造孔，孔徑φ90 mm。造孔過程中要求孔位偏差不大于10 cm，孔斜不大于2%。

（2）鉆孔沖洗。考慮到本次預固結灌漿涉及邊坡巖石裂隙較為發育，且呈碎裂～鑲嵌結構，若采用壓力水沖洗鉆孔，不利于邊坡穩定。因此，在固結灌漿鉆孔結束后，擬采用壓力風敞開孔口的方式對鉆孔孔壁進行簡易沖洗。

（3）灌漿。預固結灌漿按排間分序、孔內分段原則進行。即先Ⅰ序孔后Ⅱ序孔的順序施工，相鄰Ⅰ序孔灌漿完成后方可進行Ⅱ序孔的鉆灌；由于工期極為緊迫，Ⅰ、Ⅱ序孔灌漿均分兩段進行，每段長度按各孔實際深度等分劃分。預固結灌漿采用孔外循環方式進行灌注。考慮到3號消力池水位回水較深，造孔后孔內可能集水較多，為保證灌漿時能將孔內水擠出孔外，一段灌漿壓力定為2 MPa，二段定為2.5 MPa。灌漿采用P.O42.5R水泥，水灰比采用 2∶1、 1∶1、 0.8∶1、 0.5∶1 四個比級， 開灌水灰比為2∶1。預固結灌漿按規定水灰比由稀至濃逐級變換，當某一級漿液的注入量大于300 L或灌注時間達1 h而灌漿壓力或注入率均無顯著改變時，應改濃一級灌注；當某一級漿液的注入率大于30 L/min時，可越級變濃。灌漿過程采用自動記錄儀進行注入率測記，在設計壓力下，當注入率不大于1 L/min時，連續灌30 min即可結束。

2.2 鉆孔灌注樁

2.2.1 工藝流程

鉆孔灌注樁工藝流程為：測量放樣，鉆機就位，造孔，安裝鋼管，漿液制備，注漿，鎖定梁施工，分層開挖。

2.2.2 施工準備

鋼管樁施工準備工作主要包括：鉆機準備，鋼管鉆孔及鋼管接頭絲口加工等工作。

（1）鋼管樁加工。鋼管選用外徑φ140mm、壁厚5 mm的無縫鋼管。鋼管分節制作，每節長度約4～6 m，鋼管之間采用絲口連接接長，孔口內增設3根直徑25 mm、長100 cm的加強螺紋鋼筋，絲扣長度不小于8 cm。管壁用電鉆或機床鉆沿鋼管軸向每隔50 cm四周對稱開4個孔徑為20 mm的小孔形成花管。

（2）鉆機選擇。考慮到地質條件的特殊性，鋼管樁造孔主要選用YGL-80A全液壓履帶式錨固鉆機，同時配置3臺YG-80錨固鉆機。

2.2.3 施工方法

（1）鉆孔布置。3號消力池右邊坡設計馬道寬度僅為2m，同時考慮到造孔過程中孔斜等情況，擬在 馬道中心布置1排鋼管樁。樁間距定為1.0 m，此外每隔3 m按 “丁”形布置1組鋼管樁，從而形成由3根鋼管樁組成的加強柱。鋼管樁鉆孔孔徑為φ168 mm， 孔深 27～31 m。

（2）測量放樣。施工前，首先安排人員對鋼管樁施工區域進行清理，而后由測量隊根據鋼管樁施工孔位布置圖，逐點放出鋼管樁孔位，并用油漆做好標志。

（3）造孔。鋼管樁孔徑為168 mm，孔深27～31 m，造孔過程中要求孔位偏差不大于10 cm，孔斜不大于0.5%。3號消力池邊坡巖體破碎，為了防止鉆灌施工過程中對邊坡造成較大集中擾動，鋼管樁施工按分序加密原則進行。即，先進行Ⅰ序孔鉆灌施工，再進行Ⅱ序孔鉆灌施工。

（4）鋼管樁安裝。鉆孔驗收符合要求后，即可安裝鋼花管。鋼管安裝采用人工配合用反鏟進行。即先由人工將第一節鋼管一端下入孔內，另一端采用四方形馬凳固定在孔口上方；而后用反鏟掛可轉動吊鉤將第二節鋼管的一端吊起，由工人用鋼管鉗與第一節鋼管外漏端扭緊連接在一起。循環上述工作，直至最后一節鋼管安裝完畢。為了確保下步工序鎖定梁的施工，要求鋼管樁孔口以上外露部分不小于1.5 m。

（5）注漿。鋼管樁灌注采用P.042.5級純水泥漿。在鋼管內下入注漿管，注漿管管口距離孔底50 cm，在鋼管頂部10 cm處安裝灌漿塞，采用水灰比0.8∶1的水泥漿開灌，灌漿壓力0.2 MPa。在設計壓力下，當灌漿注入率不大于1.0 L/min、延續灌注10 min后即結束。

（6）錨定梁施工。為了增強灌注樁的整體剛度，同時考慮最大限度減少對后續開挖的影響，分別在1 313.0～1 317.5、 1 306.0、 1 299.0 m 高程設置 3道鎖定梁并結合錨索和錨筋束對鋼管樁進行錨固。1 313.0 m高程鎖定梁斷面為寬140 cm、高100 cm的矩形結構，梁內主筋采用φ25螺紋鋼，間距20 cm；箍筋采用φ12圓鋼，間距20 cm。考慮到此梁布置在垂直邊坡的上口，直接關系著開挖后邊坡的穩定，故考慮采用2 000 kN、長45 m的錨索進行錨固，間距5 m。1 306.0、1 299.0 m高程兩道鎖定梁斷面為50 cm×50 cm，因錨索施工所需周期較長，所以兩梁采用2根φ28錨筋束進行錨固，間距2 m、長18 m，錨筋束采用螺紋套筒連接；同時，將兩根錨桿焊接成一個整體，以增強錨筋束抗拉拔能力，錨筋束注漿采用P.042.5R級水泥漿。為確保錨固效果，注漿時輕微加壓，壓力不超過0.1 MPa。

3 結語

瀘定水電站3號消力池直立邊坡由于開挖前采取了預固結灌漿和鋼管樁兩項加固措施，在后續的開挖過程中，邊坡再未發生一起塌方事故，為3號消力池混凝土澆筑按期過流度汛贏得了寶貴工期。同時，本工程可供后續同類工程施工提供了借鑒。