柳志丹

（中國(guó)水利水電第四工程局有限公司 溪洛渡施工局，云南 昭通 657300）

0 引言

溪洛渡水電站在四川雷波縣和云南永善縣交界的金沙江溪洛渡峽谷中，是金沙江流域下游水電梯級(jí)開發(fā)的第三級(jí)，上接白鶴灘尾水，下入向家壩庫(kù)區(qū)，是一座以發(fā)電為主，兼具防洪、攔沙和改善下游航運(yùn)等綜合效益的特大型水電站。溪洛渡水電站擋水壩為雙曲拱壩，壩頂高程EL610 m，正常蓄水位EL．600 m，總庫(kù)容 126．7 億 m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容 64．6 億 m3，總裝機(jī)容量13860 MW（18臺(tái)×770 MW／臺(tái)，左右岸地下廠房各布置9臺(tái)）。除雙曲拱壩外，該電站的主要建筑物還有導(dǎo)流建筑物、泄洪與消能建筑物、引水發(fā)電建筑物等。壩后兩岸邊坡面積大，屬電站霧化區(qū)范圍。

溪洛渡水電站拱壩承受的作用力沿軸線傳至兩岸壩肩，并依靠?jī)砂秹渭缟襟w穩(wěn)定保持自身穩(wěn)定和正常工作。兩岸山體的安全穩(wěn)定對(duì)左右岸洞室、水庫(kù)及外部露天設(shè)備正常運(yùn)行有直接影響。由于電站左右岸邊坡存在一定的地質(zhì)缺陷，如左右岸天然邊坡普遍存在裂隙，壩肩裂隙寬度多在5～10 cm之間，局部超過 10 cm，坡度多在 70°～80°之間，部分區(qū)段近直立，局部呈倒懸，坡面危巖體分布較多，而且通過多年監(jiān)測(cè)，左岸山體每年均有不同程度的微小滑移。因此，對(duì)電站左右岸邊坡實(shí)施有針對(duì)性的治理措施十分必要。

1 邊坡治理情況概況

溪洛渡水電站左右岸邊坡大致呈對(duì)稱相似狀態(tài)，故以左岸邊坡治理為例說明。

1．1 壩肩電站進(jìn)水口開挖線以上至左岸C13巖石層邊坡治理

該部位垂直高度在100 m以上，最大高度達(dá)160 m。在壩段0－720 m至0＋250區(qū)間，坡體陡峭，邊坡巖體卸荷拉裂現(xiàn)象嚴(yán)重，坡面分布54處危巖體，特別是13層陡壁上分布的危巖體塊體較大，拉裂縫普遍張開5～10 cm，直接威脅大壩運(yùn)行安全。該部位邊坡主要采用預(yù)應(yīng)力錨索、系統(tǒng)錨桿和掛鋼筋網(wǎng)噴護(hù)措施加以治理。

1．2 天然邊坡霧化區(qū)C11至C13巖石層及導(dǎo)流洞出口以上邊坡治理

該部位邊坡地質(zhì)條件與電站進(jìn)水口區(qū)域相似，但條帶更長(zhǎng)，面積更大，危巖體更多，有近200塊，部分區(qū)段坡度較電站進(jìn)水口稍緩。該區(qū)域主要采取了錨桿支護(hù)和掛網(wǎng)噴混凝土支護(hù)等治理措施。

1．3 左岸山體邊坡（古滑坡體）治理

該部位邊坡除原有天然邊坡外，還有表層覆蓋層，覆蓋層主要是石塊、渣土、壤土等的混合物，坡度與電站進(jìn)水口和霧化區(qū)邊坡相比較緩，但其受氣象條件影響明顯，危害風(fēng)險(xiǎn)度更高。該區(qū)域在工程前期主要采取了中空注漿土錨桿、框格梁、截排水設(shè)施（含導(dǎo)水渠、擋水堰等）、混凝土噴護(hù)、SNS防護(hù)網(wǎng)等技術(shù)措施予以治理；工程后期，增加了預(yù)應(yīng)力錨索加強(qiáng)支護(hù)。

2 主要邊坡治理技術(shù)的施工

2．1 預(yù)應(yīng)力錨索邊坡治理技術(shù)

左岸C13巖石層頂部開口線以下5 m設(shè)一排100 t級(jí)（P＝1000 kN）的預(yù)應(yīng)力錨索，長(zhǎng) 30 m，間距 5 m；開口線以下20 m設(shè)一排150 t級(jí)（P＝1500 kN）的預(yù)應(yīng)力錨索，長(zhǎng)35 m，間距6 m。兩排預(yù)應(yīng)力錨索的傾角均為 15°（俯角）、方位角均為 N41°42′00″E。 地質(zhì)條件差的部位，經(jīng)參建各方現(xiàn)場(chǎng)研究確認(rèn)，隨機(jī)增加錨索［1~2］。預(yù)應(yīng)力錨索主要參數(shù)如表1所示。

表1 預(yù)應(yīng)力錨索部分主要參數(shù)Table 1 Main parameters of pre-stressed anchor cable

預(yù)應(yīng)力錨索主要由外錨頭、錨索張拉段、內(nèi)錨頭（錨固段）組成。預(yù)應(yīng)力錨索邊坡治理技術(shù)是將錨索穿過需治理區(qū)域，并穿入穩(wěn)定巖體一定長(zhǎng)度，然后對(duì)穿入穩(wěn)定巖體的區(qū)段壓漿，使之密實(shí)，再在外錨頭部位施加拉力，由張拉段承受施加在內(nèi)外錨頭之間的外力，從而把開裂、破碎的巖體或有塌滑跡象的邊坡緊密串聯(lián)成一個(gè)整體，增大不穩(wěn)定邊坡與穩(wěn)定邊坡之間的正壓力和摩阻力，進(jìn)而抑制位移、變形和破壞，最終達(dá)到穩(wěn)定滑坡的目的（預(yù)應(yīng)力錨索示意圖如圖1所示）。另外，漿液壓入也會(huì)對(duì)坡體內(nèi)裂隙起到充填固結(jié)作用，提高坡體尤其是破碎巖體、松散體的整體剛性，有利于邊坡穩(wěn)定。但不能為了提高邊坡整體性而無限制壓漿，以防過量壓漿使原有裂隙進(jìn)一步發(fā)育，產(chǎn)生反作用［3］。

預(yù)應(yīng)力錨索施工包括放樣、鉆孔、錨索制作、穿索、錨固段壓漿、封孔、張拉鎖定及外錨頭澆筑等工序。

2．1．1 錨索鉆孔

鉆孔設(shè)備選用100B風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)，鉆桿直徑為70 mm，鉆頭直徑分別為115 mm（100 t級(jí)）和130 mm（150 t級(jí)）。作業(yè)平臺(tái)搭設(shè)承重腳手架，保證安全。

鉆孔時(shí)，用羅盤測(cè)量成孔傾角，方便校核及糾偏。鉆進(jìn)過程中，根據(jù)出渣量判斷錨固段深度。若遇地質(zhì)條件差的巖石破碎區(qū)，一旦出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，就進(jìn)行固壁灌漿，穩(wěn)定鉆孔。鉆孔作業(yè)完成后，錨索安裝前，做好孔口防護(hù)。

圖1 預(yù)應(yīng)力錨索剖面圖Fig.1 Pre-stressed anchor cable section

2．1．2 錨索制作安裝

該工序可分為以下6個(gè)步驟：（1）錨索下料編束前，要檢查鋼絞線材質(zhì)情況。如，檢查有無銹蝕、毛刺、護(hù)套損傷及材質(zhì)證明、是否合格，檢驗(yàn)報(bào)告是否齊全有效等。（2）下料。實(shí)際下料長(zhǎng)度要略長(zhǎng)于錨索孔孔深 （一般應(yīng)保證錨索孔外露長(zhǎng)度不小于1 m），具體應(yīng)根據(jù)外錨頭尺寸、千斤頂尺寸等來綜合確定。（3）編束。小心剝?nèi)ュ^索內(nèi)錨段及外錨段的PE套管，并將成束的鋼絞線分散成單根鋼絲，用鋸末、細(xì)沙等合適材料去除鋼絞線表面油脂，并清洗干凈，然后重新恢復(fù)成束狀。（4）對(duì)內(nèi)錨段與張拉段進(jìn)行分隔。將鋼絞線、壓漿管穿入隔離器支架，并固定鋼絞線、壓漿管及隔離器支架（三者相對(duì)定位）。為保證鋼絞線間距，發(fā)揮錨固作用，應(yīng)合理布置隔離器間距，尤其是內(nèi)錨段隔離器間距，不宜過大。（5）錨索孔驗(yàn)收（孔深、孔徑、孔斜、有無塌孔堵塞等）合格后，方可將編好的錨索穿入孔內(nèi)。安裝時(shí)，應(yīng)注意勻速慢進(jìn)。若遇到塌孔、錨索觸碰孔壁造成堵孔等情況，應(yīng)拔出，掃孔后重新驗(yàn)收。（6）錨索安裝完，應(yīng)對(duì)壓漿管路進(jìn)行試驗(yàn)，確保暢通。壓漿前，同樣應(yīng)對(duì)孔口進(jìn)行防護(hù)，并做好外露鋼絞線的保護(hù)工作。

2．1．3 錨索灌漿

壓漿一般可采用一次全孔注漿法，即將孔口堵塞后注漿。注漿壓力應(yīng)根據(jù)孔深、地質(zhì)條件、漿液參數(shù)、所選注漿設(shè)備等設(shè)定。為提高工效、改善注漿效果、控制費(fèi)用，制備漿液時(shí)，可添加速凝劑。

注漿時(shí)，應(yīng)將進(jìn)漿管和回漿管加以區(qū)分（如在管口涂油漆或做成斜面口等），還應(yīng)密切關(guān)注注漿量。注漿量過大時(shí)，可能是遇到了巖石破碎段、巖體裂隙等，可改用間隔注漿法，分多次完成注漿。

2．1．4 外錨頭制作及座墊混凝土澆筑

外錨頭施工步驟為：（1）將錨頭基礎(chǔ)清理干凈并夯實(shí)。（2）在錨索孔孔口周邊做插筋。插筋插入巖體部分一般不小于0．5 m，用錨固劑錨固，外露0．3 m左右，并應(yīng)選用合適的鋼筋直徑，以保證外錨頭有足夠的抗拉能力。（3）在插筋上焊接螺紋鋼，構(gòu)成外錨頭鋼筋（插筋直徑一般不小于22 mm，外錨頭鋼筋一般不大于16 mm）。（4）在孔口部位預(yù)埋鋼墊板、錨索孔口套管，安裝墩頭回填注漿管?？卓谔坠芘c孔口軸線、錨索應(yīng)保持同心。

座墊混凝土澆筑時(shí)，按外錨頭設(shè)計(jì)體型支模，模板縫可選用雙面膠、錨固劑等材料填充。支模完成并經(jīng)驗(yàn)收合格后，方可澆筑。選用商品混凝土還是自拌混凝土，可根據(jù)實(shí)際運(yùn)輸環(huán)境 （如施工道路通達(dá)情況、運(yùn)距等）、混凝土單次入倉(cāng)需用量等條件，與相關(guān)方商榷。選用自拌混凝土?xí)r，應(yīng)事先做配合比試驗(yàn)，并將試驗(yàn)結(jié)果報(bào)監(jiān)理單位審批。混凝土澆筑采用人工入倉(cāng)手段，用手持式軟軸振搗棒振搗密實(shí)。拆模后，將錨頭清理干凈。

2．1．5 錨索張拉

錨索張拉是預(yù)應(yīng)力錨索施工的關(guān)鍵工序。張拉前，應(yīng)做好相關(guān)準(zhǔn)備工作。如，完善施工平臺(tái)，確保張拉設(shè)備合格（千斤頂、夾具等應(yīng)有校驗(yàn)合格證、率定報(bào)告等證明材料）、齊全、完好，準(zhǔn)備記錄表格、文件，開展技術(shù)交底，邀請(qǐng)相關(guān)方旁站等。

張拉器具安裝就位、旁站人員到場(chǎng)后，就可進(jìn)行錨索張拉。錨索張拉前，應(yīng)根據(jù)率定報(bào)告中的數(shù)值，計(jì)算出與錨索各噸級(jí)張拉力相對(duì)應(yīng)的壓力表讀數(shù)。張拉過程中，通過油泵壓力表讀數(shù)控制千斤頂對(duì)錨索各噸級(jí)張拉力。預(yù)緊張拉（以下稱“預(yù)拉”）和整束張拉（以下稱“整拉”）中的千斤頂和壓力表必須根據(jù)率定報(bào)告配套使用。通過對(duì)單根鋼絞線預(yù)拉，使各單根鋼絞線的初始應(yīng)力相等。預(yù)拉順序遵循 “先心后邊、對(duì)稱預(yù)拉”原則。預(yù)拉時(shí)，要特別注意不可遺漏。為此，可采取必要的標(biāo)記措施，如粘膠條、綁線繩等。預(yù)拉完成后，即可實(shí)施整拉。整拉應(yīng)分級(jí)加荷。張拉到中間某一噸級(jí)上限時(shí)，應(yīng)暫停增大荷載，穩(wěn)定3～5 min后再進(jìn)行張拉，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)張拉噸級(jí)的1．1倍時(shí)，停止增大荷載，并在穩(wěn)定20 min后，進(jìn)行張拉噸級(jí)鎖定。鎖定后，在鋼絞線夾具摩擦產(chǎn)生的痕跡處用游標(biāo)卡尺量測(cè)長(zhǎng)度，封錨前再次量測(cè)，當(dāng)應(yīng)力下降到設(shè)計(jì)噸位以下時(shí)，應(yīng)實(shí)施補(bǔ)償張拉。

預(yù)應(yīng)力錨索（束狀鋼絞線）張拉理論伸長(zhǎng)值可按下式計(jì)算。

式中：△L為理論伸長(zhǎng)值，mm；F為張拉力，kN；L為張拉段長(zhǎng)，m；A為鋼絞線截面積，mm2；E為鋼絞線彈性模量，MPa（此數(shù)值由鋼絞線生產(chǎn)廠家給定）。

按技術(shù)規(guī)范要求，張拉實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值△L實(shí)應(yīng)大95%△L而小于110%△L。

2．1．6 封錨

在張拉 （實(shí)施補(bǔ)償張拉的以補(bǔ)償張拉結(jié)束時(shí)間為起點(diǎn)計(jì)）結(jié)束7 d后，進(jìn)行外錨段封孔回填注漿。注漿后，將鎖具以外的鋼絞線切除 （應(yīng)預(yù)留10～20 cm的鋼絞線長(zhǎng)度）。外錨頭封錨澆筑施工同座墊混凝土澆筑。

2．2 錨桿邊坡治理技術(shù)

錨桿分為中空注漿土錨桿和注漿錨桿，其邊坡治理技術(shù)均與錨索邊坡治理技術(shù)原理類似，都是通過束狀結(jié)構(gòu)增加邊坡的整體性和抗滑移能力。不同的是，中空注漿土錨桿適用于堆積體等較為松散的邊坡治理項(xiàng)目；注漿錨桿適用于較為完整、堅(jiān)硬的邊坡治理項(xiàng)目及邊坡危巖體加固處理項(xiàng)目。

2．2．1 中空注漿土錨桿

土錨桿是將焊接鋼管 （Φ48 （51）×3．5（3．0）—3（6））入巖部分分散造孔，并在管身孔口靠邊坡內(nèi)側(cè)部位焊接鋼板倒刺，在鋼管端部焊接圓錐形尖角導(dǎo)頭，這樣制成邊坡加固材料。其施工工序主要包括：土錨桿鉆孔（土錨桿制作）、土錨桿安裝、土錨桿注漿等。也有不注漿的土錨桿，主要用于臨時(shí)性支護(hù)。

2．2．2 注漿錨桿

注漿錨桿分為普通注漿錨桿和預(yù)應(yīng)力注漿錨桿。普通注漿錨桿的施工工序主要有：鉆孔、清洗、驗(yàn)孔、錨桿制作安裝、注漿等。對(duì)于長(zhǎng)度較小的錨桿（一般指長(zhǎng)度不大于5 m的），先注漿、后安裝錨桿，或先安裝錨桿、后注漿均可。對(duì)于長(zhǎng)度較大的錨桿（一般指長(zhǎng)度大于5 m的），一般采用先穿錨桿、后注漿的方法施工。

預(yù)應(yīng)力注漿錨桿的主要施工工序有：鉆孔、清洗、驗(yàn)孔、錨固劑注入及錨桿安裝、孔口找平及鋼墊板安裝固定、錨桿張拉固定和注漿、抗拔試驗(yàn)（無損檢測(cè)）等。該工序施工時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）鋼墊板及錨桿采用螺栓固定；（2）鋼墊板平面（孔口找平面）與孔軸線垂直；（3）在鋼墊板安裝時(shí)，加裝注漿管；（4）錨固劑注入時(shí)，應(yīng)自孔底向孔口注入，注入量應(yīng)略大于理論注入量。

2．2．3 錨桿束

錨桿束一般是將3根同規(guī)格錨桿和一根注漿管組合使用。其施工工序流程為：錨桿束鉆孔、錨桿束制作及安裝、封孔、注漿。

2．3 混凝土噴射技術(shù)

溪洛渡水電站用到的混凝土噴射邊坡治理技術(shù)主要有4種：素噴混凝土、錨桿區(qū)噴射混凝土、掛（鋼筋）網(wǎng)噴混凝土和錨桿區(qū)掛網(wǎng)噴射混凝土。素噴混凝土適用于邊坡穩(wěn)定性、整體性較好，無危巖體（但可能存在少量細(xì)渣、小石等），且坡面總體呈正坡的部位。錨桿區(qū)噴射混凝土、掛（鋼筋）網(wǎng)噴混凝土和錨桿區(qū)掛網(wǎng)噴射混凝土適用于邊坡整體性、穩(wěn)定性較差，或存在危險(xiǎn)性較大的危巖體的邊坡區(qū)域，其具體適用邊坡區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)度依次增大。

對(duì)存在風(fēng)險(xiǎn)度較大危巖體的邊坡，可先對(duì)危巖區(qū)掛網(wǎng)再施工錨桿，以控制錨桿施工過程中對(duì)危巖體的擾動(dòng)，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，減少生產(chǎn)安全事故。

2．4 框格梁、截排水設(shè)施（含導(dǎo)水渠、擋水堰等）

框格梁和截排水設(shè)施是溪洛渡水電站左岸谷肩堆積體前期實(shí)施的主要邊坡治理措施。

框格梁采用現(xiàn)澆混凝土的方法施工，即在谷肩堆積體邊坡上就地制造和安裝鋼筋網(wǎng)格，支模澆筑。施工中，由于混凝土車輛運(yùn)輸條件不具備，采用的是“現(xiàn)場(chǎng)拌制、人工入倉(cāng)、手持式軟軸棒振搗”方式。

溪洛渡水電站還在邊坡上、坡腳處大量設(shè)置了擋水堰、導(dǎo)水渠、排水溝等截排水設(shè)施。擋水堰為鋼筋混凝土重力式堰坎，用以保護(hù)堰體下部邊坡和配合導(dǎo)水渠、排水溝等正常排水。導(dǎo)水渠多以明渠形式布置，渠身為現(xiàn)澆鋼筋混凝土。排水溝多為現(xiàn)澆素混凝土，導(dǎo)水渠、排水溝橫斷面為矩形或梯形。另外，溪洛渡水電站還采用了混凝土擋墻、漿砌石擋墻（鋼筋石籠）、架設(shè)SNS柔性防護(hù)網(wǎng)等邊坡治理措施，以防止遭遇惡劣天氣時(shí)發(fā)生滑坡、坍塌、泥石流等自然災(zāi)害。

3結(jié)語

溪洛渡水電站邊坡治理運(yùn)用了錨桿、噴射混凝土、預(yù)應(yīng)力錨索、網(wǎng)格梁、截排水設(shè)施及這些技術(shù)的聯(lián)合交叉等。通過各類邊坡治理技術(shù)措施的實(shí)施，溪洛渡水電站邊坡整體性、穩(wěn)定性明顯增強(qiáng)，開工至今的10年里，未發(fā)生大的坍塌、滑坡、泥石流事件，為確保國(guó)有財(cái)產(chǎn)安全和參建人員生命財(cái)產(chǎn)安全提供了有力保障。該工程是典型的水利工程邊坡治理成功案例，對(duì)探索大面積、復(fù)雜條件的高邊坡治理技術(shù)具有一定的研究?jī)r(jià)值，對(duì)其他水電站，乃至類似建筑工程有較好的借鑒意義。

［1］李克信，胡禮文．溪洛渡水電站左岸進(jìn)水口天然邊坡預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)［J］．貴州水力發(fā)電，2011（6）：33-35．

［2］DL／T5083－2004，水電水利工程預(yù)應(yīng)力錨索施工規(guī)范［S］．

［3］ 墨清涵．預(yù)應(yīng)力錨索［EB／OL］．［2013－10－02］．http：／／baike．baidu．com ／link？ url＝H_1vuReb－vrGFOstuJrjzah39 nx9UGCxWkvOLzqYfVApI4sW3B_8tn_Djfl6jF9FszPcO ORjEh－Crg_LwwjWyK.