多种措施联合加固紫坪铺水利枢纽##导流洞进口高边坡

多种措施联合加固紫坪铺水利枢纽1#、2#导流洞进口高边坡[摘要]紫坪铺水利枢纽工程1#、2#导流洞进口高边坡地质条件较复杂，采用先固结灌浆加钢筋束后开挖1#洞口；小导洞开挖进洞后再扩挖2#洞口；深孔锚杆、钢筋束、预应力锚索，开挖置换混凝土，挂网喷护混凝土、打排水等多种处理措施加固处理高边坡，是行之有效的施工方法。及时按设计要求加固支护，是确保治理高边坡施工质量的关键。[关键词]固结灌浆加钢筋束小导洞开挖深孔锚杆预应力锚索1、前言紫坪铺水利枢纽工程位于距都江堰市西北9km的岷江上游麻溪乡境内，是一座以灌溉和供水为主，兼有防洪、发电、环保、旅游等综合效益的大型水利工程，水库库容11.12亿m3，最大坝高156m，电站装机76万kw，为西部大开发重点工程之一。紫坪铺水利枢纽工程1#、2#导流洞，4条引水发电洞，1条泄洪排沙洞及溢洪道进口，均布置于岷江右岸金沙坝向斜北西翼条形山脊侧坡，顺右岸从上游开始依次为1#、2#导流洞（后期改造为“龙抬头”冲沙泄洪洞），4条引水发电洞及1条泄洪排砂洞、溢洪道。设计1#、2#两条导流洞净断面10.7m×10.7m。结合导流洞进口前建筑物及施工道路、围堰等，设计在导流洞进口前结合围堰布置了3#公路，路面高程765m，在导流洞进口背坡770.0m,782.0m，840.0m,886.0m高程分别有5#公路K1线、5#、6#、7#施工公路近于平行通过，其中7#路1+500以后段为永久公路，几条路面均为宽10m，为矿山二级公路。1#导流洞背坡施工开挖边坡自960m开始下挖，边坡高程达200m；2#导流洞背坡施工开挖边坡高程自845m开始，边坡高达110m。两条隧洞进口地段地质条件复杂，边坡高度超过100m，稳定性差，为了保证导流隧洞进口边坡及背坡上几条施工公路的安全，必须对进口高边坡采用多种措施加固处理。2、导流隧洞进口背坡主要地质条件1#、2#导流隧洞进口背坡构造部位位于沙金坝向斜北西翼，岩层产状N10～30οE/SE∠60～70ο，倾向坡内，导流洞轴线与岩层走向呈锐角相交。工程区地震烈度为Ⅶ度。导流洞进口背坡段原地面高程745～990m，在750m高程有213国道通过，地面自然坡角40～50ο，地表多为5～20m厚的崩坡积碎石夹粘土覆盖，粘土呈塑状，块碎石以砂岩筷石为主，块径2～100cm不等，含量占35%左右，基岩卧坡40～45ο；下伏基岩为三迭系上统须家河组T33xj12-①及T33xj12-③层中厚层状含煤屑中细砂岩、粉砂岩及Lc、L9、L10层间剪切破碎带，其中Lc厚4～5m，L9厚12～13m，L10厚5～6m，斜切整个导流洞进口背坡，均为鳞片状煤质页岩，薄层粉砂岩组成。岩体中发育4组裂隙：①N25～40οE/SE∠65～80ο，层面裂隙，间距0.25～0.6m，面平直，延伸长；②N10～40οW/NE或SW∠35～55ο，面平直，间距0.3～0.8m，延伸长5～7m；③SN～N10οE/W～NW∠15～35ο，面平直，间距0.3～0.4m，延伸长3～10m；④N35～60οE/NW∠35～55ο，面平直，间距0.4～0.5m，延伸长6～8m。边坡岩体强卸荷水平深度30～50m，裂隙普遍张开2～10mm，沿裂隙面多有次生夹泥，风化晕和锈染。地下水活动主要为滴水，雨季时呈股状流出。施工中发现，在1#导流洞进口背坡高程870～935m之间（即7#路1-430～1-520段），存在一个卸荷裂体，该段边坡走向N20～30οE，与岩层走向相近，上下游为沟槽负地形，该部为一向坡外凸出的鼻状地貌，地形坡度45～50ο，主要地层岩性为T33xj12-③层中厚层中细粒砂岩夹泥质粉砂岩,煤质页岩，其上部在935m高程有L10层间剪切破碎带分布；870m高程有L9层间剪切破碎带分布。岩体风化卸荷强烈，在长期自重应力作用下使浅部岩体沿层面产生拉裂，在砂岩坡体中发育4条由于卸荷形成的拉裂，缝长11~47m，宽0.15~1.5m，其中935m高程主拉裂缝长47m，可见浓度0.5～1.5m，基本顺导层拉开。卸荷拉裂体宽９０m，最大高度65m，厚10～15m，方量约7万m３，拉裂体的存在直接威胁1＃导流隧洞进口背坡及7＃公路的安全。1＃导流洞进口挂口桩号为导0＋042.81，开挖洞顶高程已达761.2m，782.0m为5＃施工公路，拱顶围岩厚度仅21m，导0+042.81～0+135段隧洞围岩为Ⅴ类；2#导流隧洞从导0+064.2以5m×m小导洞开挖至0+088后按设计断面进行上导洞开挖，导0+040.5～0+090段围岩均为Ⅴ类。洞脸边坡上L9层剪切破碎带分布于820～837m高程之间，斜切洞脸边坡。3、主要工程地质问题的处理由于地形、地质条件的限制，设计为考虑进水口水工建筑物及几条施工公路的布置，开挖边坡比不能达到地质建议的稳定开挖坡比值基岩1：0.75，施工中采取了相应的加固处理措施，对隧洞进口段围岩及背坡作处理，并在施工方法和施工程序上进行了调整，取得了较好的效果。①1#导流隧洞进口及背坡的处理妈由缴于典1示#衬导流隧洞进口坟段围岩风化破得碎，裂隙发育窃，为强卸荷带说内砂岩夹煤质光页岩，催且归5孕#财公路外缘愉782尽m宫～济766形.固2呜m攻之间坡比漏仅洁1漠：慰0拉.岩3毁，酱766吐.夕2唤～泻746尸m例间为直坡，为警了保证在土导搜0+042危.块8弟桩号挂口成功膝，施工中，设蒙计采取对１厉＃膨导流洞进口段史导岗0+042驼.8率1春～友0叛＋闸062值.81贡段，设计开挖味拱顶些761扑.忙2饰m趣以上阔至狱5才#靠公路路面高程订782防.叙0免m瘦之间，洞轴线邀两侧各泰7麻m婚范围，采用间雷排距各织1证m锦的固结灌浆孔膛先固结灌浆后传，做插忍Ф甜32炕mm因，薯L=悦11铅m疤钢筋；并在设畜计开挖隧洞断僚面两侧各辩8枝m群围壁岩网751府.朱8暴～翠782步.慰0粗m茧之间，固灌范慨围为庄顺段5丑#报公路方向章32魔m亩范围，采用间从排距阀2诊m鼻×糕2叠m传进行固结灌浆摔，并在灌浆孔嚷中项插映3凡Ф贪25筝mm清，芬L=堡17他m会钢筋束加固臣，采换用胜52租5材普通砖酸盐水和泥浆自下而上缘灌注，水灰比棚采湾用神0葱.6棒：送1证，珍0堤.枯5砌：校1龟，灌浆压陈力鞭0痕.1熟～委0旷.耕2M脾pa细，灌浆工艺采狮用阶“愁围胁灌角”聚与序共用的形挎式灌注，段某长骄5恩～闭6乱m摊，待初混后再胖扫孔灌注第二蛛段，最终达到壳782奇m霸高程后，扫孔于下入钢筋束，拌再加压注浆。趁该隧洞进口段卖固结灌浆总浓魔度达浙723梦m骆，通过固灌后仅并插钢筋束加尸固，才小炮开踩挖进洞，在杂导湾0+042孩.汉8凉1矿处挂口成功，态取得了显著的干效果。当隧洞地穿过固结灌浆姜加固评段维0+062洽.跑8研1束以后，隧洞围熟岩仍碍为日Ⅴ情类围岩，但施嗽工中曾产生多穿次垮塌，由此且反证对强卸荷发中部破碎的砂貌岩、粉砂岩夹丙煤质页岩通过搏先固结灌浆并客插钢筋束加固签后才施工开挖蚀进洞是行之有景效的方法之一麦。侄当隧洞挂口成陕功进洞以后，目背坡积的所7兵#钉、聚6榆#细、嘉5回#才公路相继施工此，对灭于兔1刮#霉导流洞背坡（间即晕7婶#查公蜜路兆1+43捡0哈～稀1+52及0弱段高玻程叶87屈0千至敢935纹m致之间卸荷拉裂苗体分布段，设壳计采取了自上溪而下削坡减载比及抗滑加固处谅理，高程潮960孕m袋～皮886查m蜜之间采舅用技1餐：药0必.祝7缘5斗削坡，掏对王7波#渡路面高程冷886忧m蝇以上卸荷拉裂锤全部清除，雕886吗m云至铁935慧.不0沙m帜之间内边坡正腔好为拉裂体底允界面，施工中普设计对带886筒m师至篇960荷m泻之间的岩质边绸坡饥1竭：院0怪.严7挪5笋削坡后，采袭用枕Ф锦28梢mm从，稼L=禁9.刑0棋m私及捧Ф梦36碗mm晨，蹈L=吐12叛m雹，间排距枪2蹲m耍×谎2元m慎灌注锚杆全坡宁面支护，并挂锣钢筋网喷坚10回cm仆混凝土保护，容并杨设善Ф悠6映mm兼，广L=组4躲.萍0废m腔的排水孔排水榴；为了不影响匪右坝肩的施工向开挖出渣，保酬证掠7忧#土公路的畅通，呜对镜1走#烧导流洞背坡认上似7仗#垄路桩些号驴1+43桂0率～典1+52教0日段路基以下至轮870录m客之间的卸荷拉往裂体未挖除，传以免影响交通晚。拉裂体底界医位于下扛伏粗L亮9京剪切破碎带中伐，分布于高娇程包87凭0抄～掘874倘.眠0渡m东，且滑动带位久于库水位浸877侍.句0脑m肾高程附近，为听此，设计采取陡了颂自远88紫6缴～竖874课.举00且m使之静间蚊1叼：丹0报.陈7姓5低削坡，在售874聋.晕0楼m违高程撞设帆3祥～律3己.箱5躬m惊宽马道，在末874鸡m拆马道上采用孔伞排距为膛0舒.释6肃m岛，孔深遗25赞m旧的固结灌浆孔慈先进行固结灌班浆，灌浆压惜力泉0莫.支1值～警0隙.梅3M宵pa埋、水杰假比原0匹.秩8炎：渐1残、将0传.6:1含、显0.5:1非，灌后扫孔插根入胶3吧Ф颗32录mm必钢筋束并注浆学，注浆水灰固比危0桥.喘5衡：绿1本；钢筋束预留困0咱.趴4葱m刃，伸入顺马道恒浇筑涌的静“喝L坝”兽型钢筋混凝土县贴坡墙中烂；著87乓4因～容886票m宪之狱间埋7童＃胜路外坡，采用斥间排距搁2碍m村×抹2虽m帝锋、煮L=蒜20辣m终、息Ф请32奥mm颜注浆锚杆垂直尸边坡加固，打献入伍7查#婚公路内侧坡较亡完整的砂岩中寻，外露蹄0兼.难5消m宁浇入贴坡钢筋铃混凝土，贴坡渗墙厚倡0寸.域6汉m邪；并监设藏Ф险50迹mm巧、间排距兵3器.祸0型m俊、柜L=湿4喝.趋0妖m沉水孔排水。悄对遮874矮m奇高程以下至纠840演m清高程之间导流红洞背坡，采皱用待1功：结0予.5湿坡比削坡，每件隔牲10命m捐高度设一级棵1虏m请宽马道貌岸然槽，采作用地Ф械32主mm粘，蚊L=垮10吴m刃及绕L=坝12阿m虑，间排距虹2午m活锚杆相间分布惰，并挂钢筋网菠喷酒10辟cm笛厚混凝土保护接；每开挖一级界及时支护一级愚边坡钟；龙84肤0允～京830或m处高程之间体为沟6我#泳路弊0+78蜂0瞎～脑0+84饲0讯段路基外坡，转设计采用间排宅距袄2细m垦×嫁2祖m孩、联Ф摔32锦mm造，橡L=约15剥m反注浆锚杆加固捎，并贴坡浇忆0和.颤5退m夏厚钢筋混凝土形护坡保护头；益83摄0待～无782配m纱高程之间边坡惕，采取全部清哲除崩坡积粘土低类块碎石至下摊伏弊T国3施3拴xj突砂岩夹煤质页拾岩，开挖坡彼比氧1鞠：诱1欢左右，由于岩殿体风化破碎，轨采用隐Ф驻25脉mm污，眯L=级4流m熟、间排距谷3袄m正锚杆支护，并照挂钢筋网喷代10肯cm舞厚混凝土保护任；整个边坡均颈设树Ф只50将mm付、间排中僻3兰.姥0蛋m婶、哲L=烛4蚀m蓝的排水孔排水宿。经过以上处创理措施的加固音处理，增加谱了携1增#悼导流隧洞背坡扔及违5悔#葬、趣6矮#柱、灭7好#迟公路路基的稳飞定性，边坡竣区工近一年来未老发生变形，达裕到了加固的目层的。刚②者2恼#仅导流隧洞进口鞠及边坡的处理承2愁#带导流隧洞进口填边坡，设计根葵据其地形、地编质条件，为便尸于进水口枢纽急及施工公路布桥置，考虑到导宁游以洞属临时犬工程边坡稳定榆允许安全系数援为隙1初：市1宣，为保证该边街坡的稳定性，矿考虑了锚杆、卸预应力锚索、宣挂网喷混凝土何、混凝土坡墙概等措施加固。局自欧845墨m逼高程自上而下避开挖，开挖边肾坡觉比杨1巷:截0冬.肿5罩，每抵10池m轻高度设一级马牛道，采饭用塑Ф爸25裁mm拖、毙L=闹4置m三、间排距观2撤.侦0腹m旧锚杆支护，并魄挂网喷程10绿cm搅厚混凝土作临气时支护，并足沿催L忧9注层间剪切破碎毅带采用混凝土遣贴坡墙加固；轮边坡上设计柏有杂L=3彩5初～阿45钥m讽，极2000K蚕N背级预应力锚世索拿3布9贫根加固。当边约坡从上至下施陵工犹至绳5食#尼公路高程遗790乖m肠时，民794名m拿高程以上锚索娘已施工部份宽，肠5窗#凯公路外侧边坡茶已开挖至净778享.糕0圆m眉高程，轴线左犹侧艘790荣m峡以上边坡还未勒喷锚支护。由拼于收L蜻9漫层间剪切破碎刻带在背梨坡障79乒2再～搂837衬m迎高程之间斜切淹边坡，厚达型13葬m系的剪切破碎带捞性状极差，易坐风化、崩解、蜜压缩变形，加绣之施工期正值蜡还雨离，岩体丸构造裂隙发育袜，边坡高陡，鞭在轴线左侧边耗坡未喷锚，轴显线右侧预应力外锚索仅施工部尼份时粪，炊L派9锹剪切破碎带产肺生蠕变，至宫使锄L分9朋上盘的清T廉3笔3板xj农12-塌③历层中粒砂岩夹挡薄层泥质粉砂箭岩接触部位，碌产生了顺层拉旧裂，拉裂缝长笛达舍25通m修，拉张裂缝迫宽督0克.别5园～纱1捧.穷5拨m时，可见浓度达到2擦.喉0蒙m两以上，边坡仍造在变形。为此将，业主、设计适、地质、监理涨、施工几方商时定：边坡高程款778拢m误以下暂停开挖肉及放炮，及时皂处理墙794层m吴以上边坡，对搭未产生倾倒变降形段边坡及时肾进行预应力锚齐索施工，并设肿立边坡变形监杯测网点，加强棍边坡变形监测健。童为了保证边坡绪在导流期间的国稳定，设计上枣采取了树对让2弯#盆导流洞进口轴角线左侧边坡自真850祸m包高程，碎石冲土吹1治：列1漏.援2湿5猫，基己岩颜1哄：生0重.75畜二次削坡闲790忙m生高程，从上至躺下，分层开挖价，分层及时支傲护，每层开挖包高度控制在唱10翁m淋高度范围，并领对边坡上出现看的拉裂缝，采络用米C照15枕混凝土充填密霉实；并析对伐L胸9怪分布部位匹及让L盐9境上榴盘洁821感.碍5药～俊795申.焰5丰m牢之间坡体，增昏加疏2000K报N遭级预应力锚蔽索猎2础9这根；疯对跃L魂9据层间剪切破碎罗带分布部位，轿自锣790建m镜高程采用底宽兆1拦.诸5逝m壶、高辣1忙.帅2猪m普的层“缠L低”驻型画C困20说钢筋混凝土贴战坡增加固至抛818侄m纷高程，贴坡增拨外坡瞎比帅1峰：教0待.鸟3攀，墙风坡另增何加梦Ф血28帖mm替、蚀L=肌9含m寒的注浆锚杆，蓝以增加混凝土未贴坡墙的稳定党。施工程序上苍采用盯跳掀谅先浇贴坡墙，签在贴坡墙浇好买后及时施坛工横2000K域N臭级自由式拉压沟复合型预应锚父索。在整椒个粘2堆#俩导流洞背腐坡怜821奏.籍5惑～努813燕.怨5懂m敞之间布耐置畜2000K怀N膊级预应锚企索屠1佛2乔根，锚索长欠35久m带；久791飞.式5鬼～简809尿.严5巡m在之间布舌置严2000K乓N要级预应锚阵索乞3称8取根，锚索长谎45况m吼；存773捧.誉5顶～铲785湾.糕5魂m科之间布亦置漂2000K潮N富级预应锚踪索权1隶8仓根，锚索长披40举m桥。锚孔直公式坊均为益135烘mm梅，锚索间排距厨均为国4圾.静0马m听，锚固段长挡8斥.女0缘m泪，仰迈角城5舟0羡。运为了论证设计看参数的合理性库，检验施工工雪艺，确定正确潮的施工方法和罗参数，在大多液数锚索施工前葵，在边坡上忌对困Ⅳ跳（洁7-宅5竖）号预应力锚族索进行了试验召，试验吨位菊为西2200K压N值、锚索长滔45加m验，锚固段长毅8评.水0匀m纯，施工流程为骡：锚孔定位编套号充→焰钻孔就馒位揪→糕造劳孔伐→雷固结灌佩浆倦→石扫刚孔慧→须清孔（锚索体搞制作纽）饭→馅下保锚换→原注浆（锚墩浇渴筑待凝克）煌→音张字拉您→挂补偿张捞拉矿→戴封锚。灌浆方奥式为孔口封闭豪循环灌注法，吨灌浆压窑力馅0谢.面2MP好a更、灌浆水灰比勒采间用熟1岸：饺1建、际0郊.炉6想：爬1日、共0照.愉5竭：络1搂三个比级，设求计要求水泥浆产或水泥砂面浆缎28岂d画抗压强度不得避低哥于埋C足35滩。锚型为自由但式拉压复合型名预应力锚索；浴注浆材料堪为舱525巷#艰硅酸直辖水泥超、水灰比悲：剥W/C=0逮.36:1季～并0沙.偿4堆：摩1泄，注浆采用孔盾口封闭排气法香，注浆压流力臂0也.幼4M熟pa蓬。通过试验表轨明：一次性全银孔注浆方法经毫张拉表明，完网全满足设计要并求，但张拉等色待时间不宜小陶于恶1萌0荷天予。露2000K洞N质级锚索选用茂8栗m眉长锚固段是合暂理的。试验表虏明：岩体破碎吓、裂隙发育、拘卸荷严重的边穗坡，应采用低楼压浓浆灌注，丙段长需视钻进页情况而定。自煮由式拉压复合渗型预应力锚索需克服了应力集咬中，改善了锚蔬固段的受力状祸态，增强了锚笼固效果，能有款效地提高锚固传寿命。锋通过试验锚索闪锚固后，取得魄可靠参数用以离指导大面积锚妈索施工。施工承中，设计要求爷对鞭10爹%竖的锚索孔作全唯长范围声波测您试及吕荣试验拴，要求锚固段捞岩体纵波速众度盛V嚼p极≥美3000鸽m歇/沉s炮，透水率是q建≤螺3L贸u橡；对锚固段岩悲体纵波速说度哗V萍p思＜痒3000递m屿/谨s忙，职q较＞甘3L著u耕的岩体，施工仰中按设计要求快固结灌浆加固辣，灌浆压踏力育0恶.独2M种pa从，灌后测试岩壮体纵波速里度缸V栋p吼均大焰3000童m遥/刃s歼。实践表明：捧锚固段应伸入宅较新鲜的砂岩留或粉砂岩中，露纵波速度才能浩达到设计要求刻，反之，则应潜加长锚孔深度惨。什为了减轻边坡靠岩体中地下水幼的动水压力，响设计妹对语2植#惠导流洞进口边生坡棒77