王海超 李 偉

(長(zhǎng)江委工程建設(shè)監(jiān)理中心(湖北),湖北武漢 430010)

柳樹(shù)溝水電站是開(kāi)都河中游河段水電規(guī)劃中的第 8個(gè)梯級(jí)電站,位于新疆巴音郭楞蒙古自治州(簡(jiǎn)稱巴州)境內(nèi)。工程以發(fā)電為主,樞紐建筑物主要由混凝土面板堆石壩、溢洪洞和泄洪洞、引水發(fā)電洞及發(fā)電廠房等組成。設(shè)計(jì)正常蓄水位1494.50 m(與察汗烏蘇水電站尾水銜接),總庫(kù)容約為80.18萬(wàn) m3,裝機(jī)容量 180MW,工程規(guī)模屬三等中型。

工程區(qū)在大地構(gòu)造部位上隸屬于天山緯向構(gòu)造帶之南天山褶隆帶中南部,構(gòu)造線總體呈 NWW向展布,并構(gòu)成區(qū)內(nèi)基本構(gòu)造格架。

據(jù)據(jù)設(shè)計(jì)地勘資料,壩址區(qū)鉆孔、平硐勘探揭露及物探測(cè)試結(jié)果,由于受地形條件控制和隨高程的不同,壩址區(qū)的巖體風(fēng)化具有明顯的不均一性,從高程上來(lái)看,為由下至上逐漸變厚;從地形上來(lái)看,左岸由上游至下游逐漸加深。左岸壩頂高程以下強(qiáng)風(fēng)化巖體厚度一般為 3～7 m。壩址區(qū)兩岸邊坡高陡,斷裂構(gòu)造較發(fā)育,在風(fēng)化、凍融、凍脹、卸荷和重力等作用下,在山梁、地形較陡和較為突出的部位,特別是左岸泄洪洞進(jìn)口一線下游及兩岸壩頂高程以上,邊坡淺表層巖體松動(dòng)破碎、拉裂和傾倒較為普遍,順坡向卸荷裂隙較發(fā)育,并形成松動(dòng)巖體和危石。變形特征主要表現(xiàn)為淺表層巖體的松動(dòng)、拉裂和傾倒,底部無(wú)統(tǒng)一的貫穿性底界面,整體失穩(wěn)的可能性不大。但在暴雨、地震、大風(fēng)、爆破振動(dòng)等外力作用下,易產(chǎn)生小 ～中等規(guī)模的坍塌和危石墜落,會(huì)不同程度地對(duì)工程造成一定的不利影響,特別是對(duì)施工期的施工安全不利。

1 邊坡開(kāi)挖及裂縫的產(chǎn)生

施工單位于 2009年 9月中旬開(kāi)始進(jìn)場(chǎng)施工,10月份開(kāi)始進(jìn)入主體工程的邊坡開(kāi)挖,同年 12月份進(jìn)入開(kāi)挖高峰期,2010年 2月中旬,柳樹(shù)溝水電站聯(lián)合進(jìn)水口邊坡大部分已基本開(kāi)挖成型。由于邊坡巖體斷裂較發(fā)育,風(fēng)化破碎巖體較深,加上該處河谷陡峻,為深切峽谷地形,導(dǎo)致岸坡巖體卸荷松動(dòng)現(xiàn)象十分突出。

2010年春節(jié)過(guò)后,在已開(kāi)挖成型的 1499 m高程平臺(tái)處發(fā)現(xiàn)了一條斷層(原 F 15),1484 m高程的馬道前沿出現(xiàn)了 2條拉裂縫,其中一條(LF1)位于洞軸線上游側(cè)約 70 m處進(jìn)水口邊坡開(kāi)挖線的邊緣,另一條(LF2)則在泄洪洞軸線部位。

現(xiàn)場(chǎng)查看情況為:斷層 F 15斜切 1499 m高程平臺(tái),為一正斷層,其走向?yàn)镹E75°～ 80°,傾向NW,傾角 68°～74°;斷層面較平直 ,破碎帶寬 0.2 ～0.5 m,向下貫穿 1484 m高程馬道,向上延伸至山梁,帶內(nèi)充填褐紅色角礫巖及碎裂巖,膠結(jié)差;影響帶上盤(pán)寬 2～3 m,巖體極為破碎,局部呈散體,其前沿穩(wěn)定性很差,易出現(xiàn)崩塌;下盤(pán)影響帶寬0.2～2 m,巖體較破碎。

拉裂縫 LF1在泄洪洞軸線上游側(cè),進(jìn)水口邊坡開(kāi)挖線的邊緣,所處部位略高于 1484 m高程的馬道。該裂縫近南北向發(fā)育于強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r中,其上部基本垂直,下部緩傾坡外,在 1464 m高程馬道以上約 2 m處剪出坡外,裂縫開(kāi)口寬度為 20～50 cm,地表可見(jiàn)長(zhǎng)度約 12 m,兩側(cè)巖體破碎,隨時(shí)有崩塌的可能。

拉裂縫 LF2近直交泄洪洞軸線,在 1484 m高程馬道上呈NE60°左右展布,產(chǎn)狀與斷層 F 15相近,陡傾坡外,推測(cè)其為受斷層影響所致。裂縫寬度為5～10 cm,下部坡面及馬道未見(jiàn)剪出跡象,推測(cè)其切割深度應(yīng)在 1464 m高程馬道以上(詳見(jiàn)圖 1),地表可見(jiàn)長(zhǎng)度約為 16 m,裂縫面較平直光滑。LF1外側(cè)巖體厚為 1～2 m,較破碎、易崩塌;坡內(nèi)為厚層凝灰?guī)r,較完整、穩(wěn)定。

2 裂縫產(chǎn)生原因分析

根據(jù)以往工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn),筆者分析,造成此次裂縫產(chǎn)生的原因主要有以下幾方面。

(1)出于工程造價(jià)控制上的考慮,設(shè)計(jì)階段邊坡開(kāi)挖深度較薄(開(kāi)挖深度普遍在 3～8 m之間),加之多條斷層交錯(cuò),壩址本身位于強(qiáng)風(fēng)化帶上,巖體較裂隙發(fā)育,而且?guī)r體風(fēng)化較深,本次開(kāi)挖的巖體基本上介于強(qiáng)弱風(fēng)化之間。

(2)根據(jù)施工進(jìn)度安排,冬季進(jìn)入開(kāi)挖高峰期,而此時(shí)又是該地區(qū)氣溫最低的時(shí)候,不利于錨噴支護(hù),支護(hù)進(jìn)度一再滯后開(kāi)挖。筆者認(rèn)為,相比內(nèi)地的水電工程施工條件,新疆地區(qū)的水利工程建設(shè)應(yīng)該在施工進(jìn)度的安排上有所區(qū)別,在時(shí)間計(jì)劃安排上,應(yīng)該將當(dāng)?shù)氐臍夂蛞蛩爻浞挚紤]進(jìn)去,以確保工程有序開(kāi)展。

圖1 泄洪洞進(jìn)口軸線高程 1484 m拉裂縫工程地質(zhì)剖面

(3)邊坡暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng),加之冬去春來(lái),氣溫變化很大,巖體在雨雪凍融、大風(fēng)、爆破振動(dòng)等外力的作用下,易產(chǎn)生卸荷體,導(dǎo)致邊坡拉裂失穩(wěn)等情況的發(fā)生。

3 處理措施

針對(duì)上述拉裂縫,考慮工程施工進(jìn)度和安全,加上受力計(jì)算結(jié)果,工程參建各方經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)研究,確定采取以下處理措施。

(1)高程 1499 m斷層 F 15的處理。高程1499 m馬道以下,在泄左 0+020～泄左 0+044范圍內(nèi)布置 3排 3Φ 28錨筋樁(L=15 m,入巖14.9 m,外露0.1 m),間排距 3 m,共布置 27根。錨筋樁垂直于 F 15斷層或坡面。錨筋樁以下至高程 1484 m馬道,布置 Φ25系統(tǒng)錨桿,錨桿入巖5.9 m,外露0.1 m,間排距為 2 m。

(2)裂縫 LF1的處理。將裂縫形成的松動(dòng)破碎巖體及高程 1484 m以上的危巖、孤石全部清除,然后對(duì)高程 1484～1464 m,泄 0+000～泄 0+015范圍內(nèi)的坡面進(jìn)行固結(jié)灌漿,接著采用錨筋樁進(jìn)行錨固(4排 3Φ28錨筋樁,L=15 m,入巖 14.9 m,外露0.1 m),同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,布設(shè)隨機(jī)長(zhǎng)錨桿(Φ28,L=9.0 m,入巖8.9 m,外露0.1 m)。

(3)泄洪洞軸線、裂縫LF2的處理。高程 1484～1464 m,泄左 0+016～泄右 0+006范圍的坡面原設(shè)計(jì)圖紙是在馬道下布置 3Φ32錨筋樁 4排(L=15 m,入巖14.9 m,外露0.1 m);將原設(shè)計(jì)的 Φ 28系統(tǒng)錨桿 L=4.5 m,入巖4.4 m,外露0.1 m,間排距 2 m的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整(L=9.0 m,入巖8.9 m,外露0.1 m,間排距 2 m)。

4 裂縫處理效果

按照上述方案處理之后,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的變形監(jiān)測(cè),數(shù)據(jù)顯示斷層裂縫巖體未出現(xiàn)進(jìn)一步變形,目前已基本趨于穩(wěn)定。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn),在遇到巖體斷層等較大的地質(zhì)缺陷時(shí),普遍采用深層錨固,如預(yù)應(yīng)力錨索等,雖然能夠取得較好的效果,但筆者認(rèn)為預(yù)應(yīng)力錨索施工周期長(zhǎng),且費(fèi)用高,需要較為專業(yè)的施工隊(duì)伍,若工程量較少,也不能吸引專業(yè)的施工隊(duì)伍進(jìn)行施工。所以在施工中如果遇到類似的工程問(wèn)題,參建各方應(yīng)能集思廣益,研究出技術(shù)上既安全可行、進(jìn)度上有保證、經(jīng)濟(jì)上又較優(yōu)的解決方案。