朱淑然

（中國水利水電第九工程局有限公司，貴州 貴陽550008）

1 工程概況

黃金坪水電站處于大渡河上游河段，系大渡河干流水電規(guī)劃“三庫22級”的第11級電站，上接長河壩電站，下游為瀘定電站，壩址位于四川省甘孜藏族自治州康定縣姑咱鎮(zhèn)上游約3km處 （黃金坪村）。壩址控制流域面積56942km2，多年平均流量847m3/s。水庫正常蓄水位為1476m，相應庫容1.24億m3。電站總裝機容量850 MW （大800 MW、小50MW），多年平均年發(fā)電量38.61億kW·h。導流（兼泄洪）洞進口邊坡頂部高程1611m，河床高程為1405m，垂直高差206m。

工程地形地貌及xi0地質條件：泄洪洞進口邊坡為大渡河左岸坡，總體為NE走向，傾向NW，自然坡度45°～55°，坡高達500m以上，開挖頂部距河床206m。坡腳發(fā)育有Ⅰ級階地，臨河側為高漫灘，大渡河河谷呈較開闊的“U”型谷。導流（兼泄洪）洞進口邊坡由于大渡河和叫吉溝深切，谷坡陡峻，邊坡巖體向臨空方向產生較強烈卸荷，邊坡兩面臨空，巖體較破碎，邊坡巖體小規(guī)模的崩塌現(xiàn)象時有發(fā)生，成碎裂結構，在沿線坡腳和緩坡地帶多分布有厚度不一的崩坡堆積體。

2 施工措施

泄洪洞進口邊坡錨固措施主要有：預應力錨索、錨筋束、網噴混凝土、自進式中空錨桿、砂漿錨固、排水孔等加固措施。

3 施工特性及技術分析

黃金坪水電站泄洪洞進口邊坡頂部開挖高程達1611，底部河床高程1405，垂直高差206m,且岸坡陡峭，自然坡度45~55°，開挖坡面地質成因復雜，邊坡穩(wěn)定性差，需對開挖揭露的地層采取大量且不同的加固措施才能維持邊坡穩(wěn)定。

由于地質條件復雜，特別是叫吉溝堆積體和強卸荷裂隙發(fā)育帶的廣泛分布，裂隙密集且不少寬度很大，嚴重影響開挖邊坡的穩(wěn)定。由于地質條件差，巖體風化破碎，裂隙孔洞多，在進行錨索施工時，經常塌孔、卡鉆，跑風漏氣，很難成孔。目前比較先進的鉆機，40m深的孔，正常情況下一天能完成鉆孔施工，而在該工程前期幾天甚至十幾天，為了解決成孔問題而采取的固壁灌漿，灌漿量非常大，往往單孔灌漿費用比單根錨索的造價還要高。這些問題不論在進度上還是成本上都嚴重制約了施工生產的正常進行。

由于邊坡地層大多由碎石砂土和塊石，孤石組成，地層結構松散。且塊石間架空，孤石間為碎石砂土軟弱結構層，結構送散，其余部位由均為碎裂結構，這就致使常規(guī)的鉆孔施工工藝方法和錨孔護壁工藝方法根本無法成孔，嚴重制約邊坡支護和開挖進度。由于邊坡陡峭，坡面狹窄，錨索施工都在邊坡腳手架上進行，大、重型設備無法安裝使用。

4 常規(guī)系統(tǒng)支護施工

4.1 錨筋束施工

對于節(jié)理裂隙發(fā)育、淺層破碎巖體巖質邊坡進行加強加固支護，主要對破碎巖體、淺層裂隙破碎帶或巖體結構面進行加固。利用錨桿束良好的抗剪性能，鎖定破碎巖體結構面，提高巖體抗剪性能及整體性。另外，對邊坡開口線及開挖階梯馬道進行鎖口加強錨固，避免邊坡開口線區(qū)域或馬道卸荷松弛破壞。一般錨筋束設計規(guī)格為3Φ28 L=9m，施工長度9～12m不等，間排距布置為1.5*1.5m，進出孔邊坡主要采用9m深度。施工中主要采用100B風動潛孔鉆機、CM-351型潛孔鉆機進行造孔施工。施工中采取先插筋，利用布置的灌漿管路系統(tǒng)進行有壓灌漿，灌漿壓力0.2～0.3MPa。施工主要工序按造孔 清孔驗孔 安插錨筋束 封孔 有壓灌漿 注漿密實度檢測進行。施工中主要控制工序為鋼筋束制作、造孔、注漿三道工序，鋼筋束制作重點保證焊縫質量，不得出現(xiàn)質量缺陷，保證灌漿管路暢通。造孔工序主要對孔位，方位、傾角、孔深進行精確控制，注漿采用3SNS注漿機，注漿密實度采用超聲波進行檢測，以保證施工質量。錨筋束施工技術要點：

馬道鎖口錨筋束一般在開挖驗收后進行，對于有超前支護要求或地質條件較差的馬道，一般在邊坡開挖沒有到位之前進行，施工時必須根據(jù)馬道高程確定孔位和孔深，造孔一般比計算孔超深0.5m左右。

由于馬道鎖口錨筋束施工緊跟下一層邊坡開挖，開挖爆破容易引起錨筋束孔壁坍塌，固要求在下一層邊坡開挖爆破前將錨筋束安裝完畢。

4.2 普通砂漿錨桿施工

對于完整性較好的巖石邊坡主要以普通砂漿錨桿進行加固。一般普通砂漿錨桿設計規(guī)格Φ25、Φ28、Φ32等三種，施工深度3～9m不等，間排距2*2.5m，進出口邊坡主要以6、9m深度為主，普通砂漿錨桿主要對巖質邊坡坡面進行系統(tǒng)加固，對開挖階梯人工馬道進行馬道鎖口加固。單根長6m以下的錨桿主要采用YT-28型手風鉆進行造孔；單根長6m以上的錨桿主要采用XZ-30型錨桿鉆機和Φ80型圓盤鉆進行造孔。施工中普遍采用先插筋后注漿的施工方法進行施工。施工主要工序按造孔 清孔 驗孔 注漿 安插錨筋 注漿密實度檢測進行。施工中主要控制工序為造孔及注漿。造孔主要對孔位、方位、孔深、傾角進行精確控制。注漿采用BW250∕50型注漿泵進行灌漿，注漿密實度檢測采用超聲波物探方式，確保施工質量。

4.3 自進式中空注漿錨桿施工

對于破碎軟弱巖體、蝕變體、崩塌坡積體、堆積體淺層加固支護主要采用自進式中空注漿錨桿進行加固支護。該錨桿因其良好的螺旋鉆進性能，可以順利鉆進不良地質邊坡成孔并鉆進后不必退出錨桿、自行安插錨桿。

自進式中空注漿錨桿采用中空設計，且桿體表面有連續(xù)全長螺旋波紋，有鉆進和注漿兩種功能，集鉆孔、注漿、錨固功能于一體。漿液通過中空桿體從鉆頭的注漿孔噴出，不僅使錨孔注漿飽滿、而且能使?jié){液在壓力下滲入錨孔周圍巖石的空隙中，達到固結圍堰的作用，較好地解決了不良地層中塌孔、卡鉆錨固困難的問題。

自進式中空注漿錨桿具有自帶鉆頭、錨桿體可利用連接套機械連接加長、可通過錨桿體中空孔道進行壓力灌漿、施工方便快捷的特點。一般錨桿設計規(guī)格為Φ27mm，施工長度3～9m不等，間排距2*2.5m，進出口邊坡主要采用3m和6m加固為主。3m長錨桿主要采用YT-28型手風鉆施工，6m長錨桿主要采用YZ-30型錨桿鉆機進行施工，做好錨桿和鉆機纖維連接套的配備改造，以適應鉆機性能。

施工主要工序按安裝（鉆頭、鉆桿、鉆機連接套）鉆進 安裝止?jié){塞 壓力注漿 安裝墊板及螺母并緊固 注漿密實度檢測施工進行。施工中主要控制工序為造孔及注漿。造孔主要對孔位、方位、孔深、傾角進行精確控制，注漿采用BW250∕50型注漿泵進行凈水泥漿灌注，注漿密實度采用聲波物探檢測，確保施工質量。

4.4 網噴混凝土施工

泄洪洞進出孔邊坡均采用網噴混凝土進行封閉支護，網噴混凝土設計強度為C25，噴護厚度為10～15cm，掛網鋼筋為Φ6.5@15cm×15cm，混凝土通常采用干噴和濕噴兩種方法，針對現(xiàn)場實際采用干噴方法施工，噴錨設備采用PZ-5型混凝土噴射機。噴錨程序分兩次進行，即先噴3～5cm，然后進行掛網，再進行網噴支護。

噴錨支護主要工序按清理受噴面 驗收基礎面 噴護厚度標識 素噴混凝土 掛網 網噴混凝土 養(yǎng)護 強度、厚度檢測驗收進行施工。施工采用“分區(qū)域自上而下，先凹后凸，先素噴再網噴”施工程序進行，現(xiàn)場嚴格按照施工配合比進行生產性噴射試驗，優(yōu)化噴混凝土配合比，調整噴射參數(shù)，以減少混凝土噴料回填量，及時進行噴混凝土后的灑水養(yǎng)護。對噴混凝土進行鑿孔厚度現(xiàn)場的檢查，，對錨噴混凝土進行室內試樣強度檢測，確?，F(xiàn)場混凝土噴護厚度及錨噴混凝土強度均滿足設計厚度及強度要求。

噴射混凝土施工的技術要點：

（1）噴射過程中認真做好標記，確保噴射混凝土滿足設計厚度要求；

（2）混凝土噴射過程中，隨風嘴處水壓、風壓的變化，調整噴嘴與受噴面之間的夾角，以保證噴射混凝土質量及減少回彈率；

（3）對于軟弱、膨脹、高地應力等不良地段，圍巖變形比較大，只能采取先柔后剛支護措施，即先薄噴，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。

5 預應力錨索施工

5.1 預應力錨索施工方法

5.1.1 錨索施工基本程序

5.1.2 施工方法

錨索施工遵循“緊跟開挖面，先馬道上面一排，然后自上而下，立體穿插，平面分散”的原則進行；對于網格梁錨索，優(yōu)先采用先造孔穿束后澆筑網格混凝土的施工方法。在開挖面完成清坡驗收以后，立即使用進口大型履帶式巖錨鉆機對緊鄰馬道的一排錨索進行造孔；造孔結束后在進行其他工序的同時開始搭設鋼管腳手架。鋼管腳手架通過坡面錨桿進行加固，臨空面布置安全防護網，每層造孔平臺鋪設5cm厚馬道板，平臺上下使用鋼爬梯進行連接，坡面錨索造孔采用YG、MG、MD系列國產輕型錨索鉆機造孔。鋼絞線下料和編束在工作面附近進行，灌漿在馬道上進行，張拉在對應的施工平臺上進行。

5.1.3 工序說明

（1）造孔

根據(jù)設計圖紙和相關設計通知單，由測量人員對錨索孔進行逐點放樣，并以紅色油漆標識，然后將鉆機移至錨索設計孔位，按照設計方位、傾角對位后加固鉆機，緩慢進尺進行開孔。鉆進過程中不斷復核錨孔位及傾角，嚴格控制鉆具旋轉和沖擊速度，做到勻速沖擊，均勻旋轉。鉆孔結束后，對成孔反復用高壓風吹渣，直至孔內吹不出渣為止，堵塞孔口進行保護。經驗孔合格后，三天之內進行下索、灌漿等工序。認真填寫造孔原始記錄表，尤其是錨固段若遇不良地質條件，必須及時通知技術部門，以便聯(lián)系監(jiān)理單位和設計單位進行處理。在堆積體中和破碎巖體中造孔可采用跟管鉆進法、螺旋鉆進法、邊鉆進邊固壁及幾種方法的綜合運用等措施，具體采用哪種方法根據(jù)實際情況確定。

（2）編、穿束

鋼絞線在施工前按規(guī)定進行材質試驗，并保證鋼絞線無銹蝕、無扭曲、無損傷，下料后掛牌標識，并防雨淋生銹。鋼絞線的下料長度：總長度=實際孔深+外錨頭高度+錨具高度+觀測儀器高度+千斤頂高度+10cm。

下料誤差不大于10cm,使用砂輪切割機切斷鋼絞線，嚴禁電弧切割。編束在下料平臺上進行，平臺應保持平坦干凈，將鋼絞線平直擺放在平臺上，然后按照設計間距穿入隔離架，隔離架使用20號無鍍層鉛絲和鋼絞線綁扎。灌漿管路按照設計進行安裝并保證管路暢通。隔離架中央使用20號無鍍層鉛絲綁扎數(shù)道形成棗核狀，錨固段和張拉段設置止?jié){包。鋼絞線成束后在錨固段端頭裝上導向帽，然后對錨束進行掛牌標識。對于無黏結式錨索編束前錨固段鋼絞線要求剝除PE套并清除油脂，并對剝口使用膠帶纏封，避免漿液侵入，其他要求同上。穿束前先檢查錨索編號、孔深與對應孔號相符，檢查進漿是否暢通。人工縱向一字排開將錨束運輸至作業(yè)面附近，然后由人工配合卷揚機進行穿束。

（3）灌漿

穿束結束后，按照實驗室提供的配合比制成純水泥漿，并進行漿液流動性和泌水性試驗，使用灌漿泵按照技術要求的壓力進行錨固段灌漿，采用灌漿自動記錄儀進行記錄。錨固段灌漿的質量直接影響錨索的錨固效果，應充分給予重視。錨固段灌漿結束后三天嚴禁擾動錨索體。對于無黏結式錨索錨固段和張拉段的灌漿要求一次完成。

（4）外錨頭制作

整個外錨頭的施工程序如下：

鋼墊板與導向鋼管的加工 錨墩插筋 安裝導向鋼管 焊接加固 墩頭錨筋的制作 安裝模板 沖洗倉號 驗倉混凝土澆筑 等強養(yǎng)護。

安裝導向鋼管時，做到導向鋼管與錨孔軸線重合，與鋼墊板垂直，用羅盤儀檢查、調整直到達到設計要求。外錨頭施工前，錨頭范圍內的巖石面應清至新鮮巖石面，采用定型模板進行立模。混凝土按照試驗室確定的配合比進行拌制，現(xiàn)場用50軟軸振搗密實。同時，防止混凝土掉入錨索孔內影響張拉，當混凝土強度達到70%時，拆除模板，并及時灑水養(yǎng)護。

（5）張拉

張拉設備（油泵、千斤頂、壓力表）配套標定后，配套使用。張拉程序分為單股預緊和整束張拉兩個階段，單股預緊應進行兩次以上。整束張拉分五個量級進行。

預應力錨索張拉程序如下：

單根預緊至20%P（穩(wěn)壓5min）測伸長 卸除單拉、安裝整拉千斤頂 整拉至25%P（穩(wěn)壓5min）測伸長值 整拉至50%P（穩(wěn)壓5min）測伸長值 整拉至75%P（穩(wěn)壓5min）測伸長值 整拉至100%P（穩(wěn)壓5min）測伸長值 整拉至110%P(穩(wěn)壓30min)鎖定。

（6）封孔回填灌漿和外錨頭保護

張拉鎖定工作結束后，經監(jiān)理工程師檢查合格，進行張拉段回填灌漿，具體的施工方法和內錨段相同，為保證自由段所有空隙回填密實，必須對孔口段的離析沉縮部分進行補封灌漿。灌漿完成后，預留10cm鋼絞線，其余部分用手提式砂輪切割機切除，并用水泥砂漿按設計圖紙進行保護。

5.2 預應力錨索成孔施工技術

對于巖石較完整的地層，主要采用YG80、YG60等型號的國產工程鉆機，鉆頭采用直徑140mm，沖擊器采用CIR110，鉆桿采用73mm或89mm。造孔過程中風壓為0.4~0.8MPa,供風量為6~17m3/min，給進力0.2~0.5MPa，正常轉速為30~50r/min。此工藝具有簡單，成孔速度快等優(yōu)點。

對于鉆進過程中出現(xiàn)跑風漏氣的地層，采用組合螺旋鉆鉆孔工藝，即在常規(guī)沖擊鉆鉆桿上焊接厚6mm、螺距10cm、高度2cm螺旋鋼板制成的特殊的鉆桿，其工作原理是通過螺旋鉆桿旋轉擠排周圍石渣，使其排出孔外，其缺點是發(fā)生掉快塌孔時易卡鉆，需進行處理。

對于堆積體錨索成孔采用偏心跟管鉆進工藝，其基本原理是鉆進時偏心錘頭在管靴前偏出，通過與花鍵導向體內置嵌卡機構帶動回轉切削巖石，同時錘頭體利用沖擊器的沖擊功，沖擊破碎巖石，鉆出比管靴外徑大的鉆孔，使連接套管隨鉆孔加深同步跟進，達到保護已鉆出的鉆孔孔壁的目的，當跟管到所需深度后偏心鉆具收縮從套管內孔中提出孔外，穿束后拔出套管。鉆機選用YG80型。套管采用拔管機拔出，拔管機由油泵、油缸、底座、上頂盤、卡瓦等部件組成，拔管機選用60t或85t液壓拔管機。

5.3 錨固灌漿及孔內大裂隙堵漏技術

由于邊坡巖體風化卸荷嚴重，節(jié)理裂隙發(fā)育。若不采取措施，將致使施工成本高且施工進度得不到保證。在施工總結出了以下幾種簡便易行且效果顯著的方法。

5.3.1 加入水玻璃

在鉆孔過程中遇到跑風漏氣現(xiàn)象時，說明孔底出現(xiàn)了裂隙孔洞，此時立即停鉆進行堵漏，用25L的塑料桶裝水玻璃置于孔口上方，用Φ10mm的塑料管引至孔口內，水泥凈漿拌制好后，用Φ25mm的PVC管從注漿泵接至孔口內，與水玻璃同時注入，直至全孔灌滿。

此種方法可操作性強，加速凝結，當裂隙不大時收效較好。對于大裂隙收效不大，同時水玻璃用量較多，水泥節(jié)約不多。

5.3.2 孔內噴混凝土堵漏

采用混凝土噴射機將拌制好的噴錨料高壓噴于孔內，噴射時應專用噴頭過大不能入孔，需取掉換用無開關控制閥噴頭，并將Φ25mm的PVC管綁牢于噴射管，拌制好較稀的漿液（水灰比0.8:1或1:1）。同時打開混凝土噴射機和注漿泵。噴射時從孔底向孔口拔管，注意拔管速度使孔內填實而又不讓管子卡死拔不出。

5.3.3 塑料袋裹水泥球堵漏

在鉆進過程中一旦發(fā)現(xiàn)較大裂隙時，立即停鉆，用塑料袋包裹水泥球投入孔內，用端部加了頂托鋼板（鋼板直徑略小于鉆孔直徑）的鉆桿向孔內推進擠壓水泥球，利用孔底的頂托將水泥球擠入周邊裂隙孔洞內，效果很好，但需在發(fā)現(xiàn)裂隙孔洞時立即停鉆封堵，遇見一個封堵一個，一旦鉆進裂隙，沒有后壁頂托就難于封堵。

5.3.4 在自由段包裹土工布堵漏

采用400g/m2長絲土工布包在內層防滲，采用細帆布外層抗磨，防止索體穿索過程中磨穿土工布堵漏失效。包裹直徑為孔徑的1.1~1.2倍，包裹長視裂隙分布長度定，最長為張拉段全長。包層均用縫紉機縫制。灌漿管路采用2根灌漿管并設止?jié){包。其中一根穿過止?jié){包插入導向帽中作為內錨段進漿管，在止?jié){包內將該進漿管割出鍥形口以便漿液先填止?jié){包起到封閉孔道的作用。另一根穿過止?jié){包至止?jié){包前10~15cm處，并在止?jié){包后20cm處割出鍥形口，作為內錨固段灌漿的排氣管和自由段灌漿的進漿管。

使用土工布與細帆布同時對無黏結錨索進行包裹后再穿束的辦法，能在保證錨索施工質量的前提下控制了灌漿量，使單孔水泥耗量大幅度降低，節(jié)省了成本，且可操作性強，值得廣泛推廣應用。

6 結語

本文針對黃金坪水電站泄洪洞進口邊坡破碎架空巖體、岸陡坡峭、堆積體等不良地質邊坡，在本身穩(wěn)定性就極差的情況下，對不同地層采用了相應的錨固措施及錨索施工成孔技術，在傳統(tǒng)工藝上進行大膽的革新，形成了一整套適用于類似邊坡的錨固技術。如組合螺旋鉆鉆孔施工技術，偏心跟管鉆進技術，灌漿堵漏技術等等。大大地節(jié)約了施工成本，促進和保證了邊坡開挖進度，為下一階段的施工打下了堅實的基礎。

對于高邊坡施工，不管是開挖還是支護，最關鍵的環(huán)節(jié)是鉆孔，能不能鉆孔和鉆孔的好壞直接影響高邊坡開挖支護的施工質量，鉆孔的快慢直接影響高邊坡開挖支護的進度。因此在復雜地質高邊坡錨固施工中，對新技術、新工藝、新材料的不斷引進、開發(fā)創(chuàng)新、探索研究至關重要。