廖 偉,鄧希貴,何 剛

(四川中水成勘院工程勘察有限責任公司，四川 成都 610072)

1 前 言

錦屏一級水電站地下廠房屬高地應力區(qū)，主廠房尺寸為276.99m×25.60m×68.80m。主廠房內(nèi)安裝2臺400t+400t雙小車橋式起重機，橋機跨度為25.2m，主要承擔廠房內(nèi)水輪發(fā)電機組及其輔助設備的安裝、運行維護和檢修工作。巖壁吊車梁結(jié)構(gòu)混凝土于2008年12月澆筑完成，小橋機在肘管安裝中已投入使用，大橋機在投入使用前需進行荷載試驗，試驗的目的是結(jié)合橋機現(xiàn)場荷載試驗檢驗巖壁吊車梁的承載能力是否能達到最大負荷要求。為確保吊車梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和工程永久安全，需對巖壁吊車梁進行(400t+400t)的0.5、0.75和1.0倍荷載試驗。

依據(jù)設計要求，在巖壁吊車梁試驗全過程中，對地下廠房上、下游邊墻巖壁吊車梁附近1 665m、1 657m高程布置的物探檢測孔進行試驗前、試驗后單孔聲波和鉆孔全景圖像測試工作。同時要求在每進行一次荷載試驗，對埋設在巖梁內(nèi)及其附近各觀測儀器進行連續(xù)觀測，廠房圍巖中及主變洞內(nèi)靠近廠房側(cè)的儀器在每次荷載試驗前、中、后各測讀1次，并獲得相應數(shù)據(jù)，及時進行計算分析，驗證巖壁吊車梁體形、錨固設計的合理性與結(jié)構(gòu)的安全性。

在各級荷載試驗全過程中，對檢測孔分別進行試驗前、試驗后單孔聲波和鉆孔全景圖像測試。根據(jù)試驗前、后單孔聲波測試成果差異，評價各級荷載試驗對巖壁吊車梁附近圍巖巖體的松弛變化情況；通過鉆孔全景圖像觀察鉆孔孔壁巖層表面特征及巖體裂隙發(fā)育情況等。對埋設在巖梁內(nèi)及其附近各種觀測儀器(多點位移計、錨桿應力計、錨索測力計、測縫計)的實時監(jiān)測，以了解混凝土結(jié)構(gòu)應力和基巖變形。

2 工程地質(zhì)條件

地下廠房巖壁吊車梁由三疊系雜谷腦組第二段第2、3、4層大理巖組成，第2層大理巖約出露于縱0-072～0+060m段，巖性既有中～厚層狀大理巖，又有薄層狀大理巖夾綠片巖條帶，或大理巖、綠片巖互層；縱0+060～0+185m段為第3、4層大理巖，多為厚層狀，巖體完整性較好。軟弱結(jié)構(gòu)面有f13、f14斷層，f13斷層出露于安裝間0-032～0-055m段，f14斷層出露于主廠房0+100～0+120m段，走向均與廠房軸線大角度相交，陡傾山內(nèi)，斷層帶主要由碎裂巖、碎塊巖組成，破碎，圍巖不穩(wěn)定。

3 檢測成果分析

3.1 檢測工作布置

地下廠房巖壁吊車梁橋機軌頂高程為1 660.4m。即在巖壁吊車梁上下1 665m、1 657m兩個高程布置檢測孔，約每30m布置1個聲波檢測斷面，共布置6個檢測斷面，每個斷面上、下游邊墻各布置聲波檢測孔2個(因1 657m下游側(cè)檢測孔不具備測試條件)，共18個孔。圖1為地下廠房巖壁吊車梁荷載試驗檢測孔孔位布置圖。

3.2 檢測成果分析

2010年5月至6月初，對地下廠房巖壁吊車梁荷載試驗前、50%荷載試驗后、75%荷載試驗后以及100%荷載試驗后的1 665m、1 657m兩個高程布置的檢測孔進行單孔聲波測試。圖2為地下廠房荷載試驗1 665m高程下游側(cè)檢測孔聲波曲線圖。

檢測孔多次聲波測試曲線對比分析表明，地下廠房巖壁吊車梁完成100%荷載試驗后，1 665m、1 657m高程檢測孔巖體松弛深度約為2.0～13.0m之間，相比荷載試驗前巖體松弛深度基本無變化。原松弛巖體平均聲波波速有較小變化，松弛巖體以里除部分測試孔局部裂隙發(fā)生突變現(xiàn)象外，其它測試孔松弛巖體以里巖體聲波波速無變化。松弛巖體以里除CF1665+061S測試孔在75%荷載試驗后測試7.4～8.2m孔段巖體波速降低不明顯，而在100%荷載試驗后測試該孔段巖體聲波波速降低較大。測試成果表明：

(1)巖體松弛主要集中在1 665m高程下游側(cè)以及1 657m高程上游側(cè)；

(2)地下廠房1 665m高程下游側(cè)巖體松弛深度較上游側(cè)深，且聲波波速曲線起伏較大，巖體波速衰減率也較上游側(cè)明顯；

(3)荷載試驗過程中，當荷載重量逐級增加時，各高程巖體松弛深度變化基本穩(wěn)定，無明顯增大跡象。

圖3為地下廠房0+126.8m典型剖面圍巖松弛范圍示意圖，強松弛區(qū)平均波速一般為3 000～4 500m/s，弱松弛區(qū)平均波速較高，一般約為4 500～6 000m/s。根據(jù)單孔聲波波速統(tǒng)計和鉆孔全景圖像資料表明，多次荷載試驗完成后，1 665m、1 657m高程上下游邊墻檢測孔在荷載試驗前后巖體松弛深度基本無變化。荷載試驗綜合分析成果見表1。

圖2 地下廠房荷載試驗1 665m高程下游側(cè)檢測孔聲波曲線

圖3 地下廠房縱0+126.8m典型剖面圍巖松弛范圍示意

部 位試驗次序1 665m高程上游側(cè)下游側(cè)1 657m高程上游側(cè)下游側(cè)松弛巖體衰減率(相對試驗前)50%荷載試驗后75%荷載試驗后100%荷載試驗后-1.9～1.7-0.6～3.2-0.6～3.3-5.6～1.8-5.7～1.9-2.7～1.2 -3.2～3.6 -1.8～5.5 -2.0～4.7松弛以里巖體衰減率(相對試驗前)50%荷載試驗后75%荷載試驗后100%荷載試驗后-0.9～0.9-0.6～0.2-0.6～0.8 0.3～2.6 0.0～2.6-0.1～2.3 -0.9～1.7 0.0～1.8 0.2～2.4

備注：衰減率是相對同一測試孔試驗前的波速衰減。

當荷載重量逐級增加時，測試孔巖體松弛深度孔段聲波波速衰減率介于-5.7%～5.5%(CF1665+157S和CF1657+157S測試孔松弛深度孔段出現(xiàn)異常突變現(xiàn)象)，多集中在-2.7%～3.3%之間；松弛巖體以里巖體聲波波速衰減率介于-0.6%～2.4%，多集中在0%～2.0%之間。地下廠房荷載試驗巖體松弛深度與荷載重量無較大關(guān)系，但當荷載重量逐級增加時，地下廠房巖體松弛深度平均聲波波速稍有波動，松弛巖體以里平均聲波波速基本無變化。

對比分析聲波測試成果與鉆孔全景圖像資料，可以發(fā)現(xiàn)聲波低波速帶與孔壁張開裂隙密切相關(guān)。如地下廠房CF1657+124S孔鉆孔全景圖像2.4～3.0m孔段張開裂隙明顯，對應該孔聲波波速曲線2.4～3.0m孔段呈現(xiàn)低速帶；5.5～6.5m孔段鉆孔全景圖像有明顯的張開裂隙，同樣在聲波波速曲線5.5～6.5m孔段反映為低速帶。由此可見，鉆孔全景圖像與聲波測試曲線有著很好的對應關(guān)系。詳見圖4。

圖4 地下廠房CF1657+124S孔鉆孔全景圖像與聲波測試曲線對比分析

4 監(jiān)測成果分析

4.1 監(jiān)測工作布置

試驗期間對上、下游巖壁吊車梁上安裝埋設的46支測縫計、81套正常工作的錨桿應力計、廠房上下游邊墻高程1 659～1 661.7m范圍內(nèi)的40套多點位移計和高程1 656～1 662.5m范圍內(nèi)16臺錨索測力計進行了試驗全過程的自動化監(jiān)測。試驗中還對荷載所在斷面的未接入自動化的主廠房安全監(jiān)測儀器進行了人工測試。在圍巖和巖壁吊車梁體內(nèi)分別布置有錨桿應力計和測縫計及圍巖變形監(jiān)測，斷面見圖5所示。根據(jù)梁體混凝土結(jié)構(gòu)應力分布，每個錨桿應力監(jiān)測斷面按A、B、C設置3個監(jiān)測點，其中A為上排承拉錨桿，B為下排承拉錨桿，C為承壓錨桿。

圖5 巖壁吊車梁監(jiān)測儀器布置斷面示意

4.2 監(jiān)測成果分析

(1)錨桿應力計監(jiān)測成果表明，在100%荷載試驗作用下，錨桿應力計的測值變化量為-12.28～3.71MPa。斜向上方埋設的A、B拉錨桿應力測值在加載時大部分呈拉應力增長趨勢，斜向下方埋設的C壓錨桿應力變化量在加載時基本呈壓應力增長的趨勢，卸荷后應力基本恢復至加載前測值。埋深較淺的錨桿應力計測點在加載時應力變化相對較大，埋深較深的錨桿應力計測點在加載時應力變化相對較小。

(2)測縫計監(jiān)測成果表明，在100%荷載試驗作用下，測縫計的測值變化量為-0.02～0.02mm。但在75%荷載試驗時，下游邊墻廠縱0+012.77m(高程1 660.31m)部位巖壁吊車梁與圍巖接觸面發(fā)生突變現(xiàn)象，最大變化量為0.31mm(儀器編號為JSDZL-26)，后經(jīng)自動化多次測量，該支儀器的測值變化量最大均未超過0.01mm，初步認為該支儀器發(fā)生0.31mm的變化量為自動化測試過程中出現(xiàn)的粗差。

(3)多點位移計監(jiān)測成果表明，在100%荷載試驗作用下，多點位移計的測值變化量為-0.29～0.35mm。位移突變發(fā)生在25%荷載試驗結(jié)束后，之后位移變化量基本保持不變。

(4)錨索測力計監(jiān)測成果表明，在100%荷載試驗作用下，錨索測力計的測值變化量為-0.19～0.51kN。

隨著巖壁吊車梁荷載試驗橋機荷載等級的增加，圍巖變形、錨索荷載、錨桿應力的增量均呈逐步增大趨勢，但變化量均在允許范圍內(nèi)，而巖壁吊車梁與邊墻接觸縫的開合度始終基本不變。巖壁吊車梁荷載試驗全過程中各級荷載作用下多點位移計、錨桿應力計、測縫計測值的變化量均小于設計控制值。且當橋機離開監(jiān)測斷面(卸載)時，錨桿應力值基本上能夠迅速回彈到初始狀態(tài)，說明巖壁吊車梁受力狀態(tài)處于彈性范圍內(nèi)。

5 結(jié) 論

在地下廠房巖壁吊車梁荷載試驗過程中，對巖壁吊車梁附近圍巖巖體進行物探檢測與安全監(jiān)測的綜合檢測方法，測試成果表明物探檢測與安全監(jiān)測成果較為一致，即荷載試驗過程中采用綜合檢測方法進行評價圍巖穩(wěn)定及圍巖變形是可行的，同時也說明錦屏一級水電站地下廠房巖壁吊車梁能夠滿足生產(chǎn)運行安全。

參考文獻：

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[4] 《四川省雅礱江錦屏一級水電站地下廠房巖錨梁試驗安全監(jiān)測報告》[R].中國水利水電第十四工程局有限公司，2010(6).