映秀湾水电站尾水高边坡的加固与治理

王淑建, 王振全

(中国人民武装警察部队水电第十一支队,四川成都 610036)

映秀湾水电站尾水高边坡的加固与治理

王淑建, 王振全

(中国人民武装警察部队水电第十一支队,四川成都 610036)

“5.12”汶川地震造成映秀湾水电站主体工程严重破坏,尾水高边坡山体崩塌、植被破坏、坡面破碎剥落、岩体裸露、滚落石四处堆积,在雨水的冲刷下,随时可能发生滚石、塌方,因此,必需对尾水高边坡进行治理。对目前边坡治理最常采用的锚喷支护方法、施工工艺进行了总结。

映秀湾水电站;高边坡;加固治理;锚喷支护;“5.12”汶川地震

1 工程概况

映秀湾水电站位于映秀镇东部,四面环山。“5.12”汶川地震造成电站尾水高边坡山体严重损坏,岩体裸露,坡面破碎,经雨水冲刷,随时都可能发生塌方、泥石流等地震次生灾害,尾水桥相对应的高边坡部分更是随时都面临着垮塌的危险。该高边坡坡长且陡,作业面广、高差大,上山道路全损,所有机械、材料均需靠人力搬运至施工地点,且余震随时都有可能发生,工程施工难度极大。

2 施工准备

根据现场坡比和滚落石堆积情况,确定了防护网的安装位置,使之能有效地防止滚落石冲向坡脚;针对边坡坡长、坡陡、四处堆积着滚落石的具体情况,决定在坡上设置两道被动防护网:第一道沿山体上侧进行布置,长200 m,第二道设置在第一道防护网下方35m处,长度按设计要求进行布置,防止滚落石直接滚向尾水、破坏尾水设施,保护人员的安全。对于节理发育、破碎、剥落严重的尾水高边坡,采取锚喷支护的措施进行加固,使坡面稳定,防止坡面岩石发生塌方、滚石等。

3 被动防护网的安装

由于山体坡形复杂,两道被动防护网钢柱基础和锚杆孔定位放线视地形、地质情况对其进行了适当的调整,并将基础四周的浮土、虚石、杂物清理干净,以保证钢柱基础的稳定。

在基础浇筑混凝土和地脚螺柱灌浆14 d后挂防护网。防护网安装后,全面对钢柱的倾角、拉锚索的松紧作一次全面的调整。

4 锚喷支护

4.1 锚喷支护的基本原理

锚喷支护系指喷射混凝土、钢筋网、锚杆共同作用的一种新型加固支护技术,其作用为:锚杆通过钻孔深入岩土体内,可有效地改善岩土体的抗剪强度;喷射混凝土通过高压喷射法将混凝土喷射到岩土受喷面上,使之与岩土保持良好粘接,从而提高了岩土体的稳定性,加之钢筋网的作用,使喷射混凝土、钢筋网、锚杆及岩土体之间形成了一种有机的结合,充分发挥了岩土体自身的强度。该方法将传统加固方法(如重力式挡土墙)的被动受力转变成主动受力,已在滑坡治理、边坡防护、基坑加固等工程中得到广泛应用,具有传统方法不可比拟的优越性。

4.2 锚喷支护的特点

(1)柔性可调。从有利于支护与岩体共同作用的观点看,支护应当具有适当的柔性。喷射混凝土的厚度可以视工程需要选用,可以先薄,然后逐步加厚。喷射混凝土薄,支护柔性大,容许围岩变形大,喷层与围岩变形的结果既能改善围岩应力,又充分发挥了喷射混凝土的能力,故其是经济合理的。但是,若喷射混凝土厚度太薄,且因围岩变形大,喷层与围岩变形不协调,将会使喷层破坏。因此,喷层厚度要适当。对于软弱、膨胀、高地应力等不良地质段,围岩往往变形较大,只能采取先柔后刚的支护措施:先薄喷,使岩体的能量充分释放,然后逐步加厚喷层,控制围岩变形,使之稳定。

(2)随机补强。喷射混凝土、锚杆等均可以根据反馈信息随机增加喷层厚度及锚杆数量、长度,以增强其对围岩变形的控制。

(3)深层控制。锚杆、锚索的长度可视工程需要确定。其长度越长,控制岩体变形的深度越大,调整围岩应力的范围越深。

(4)主动控制。通过对锚杆、锚索施加预拉力,主动控制岩体变形,调整岩体的应力状态,使之有利于岩体的稳定性。

(5)施工快捷。锚固技术能边开挖,边支护。其既能随机补强,又能超前支护;既能深层控制,又能主动控制;既不需立模板,又不需捣筑,因而锚固技术施工快捷。

(6)经济性好。在20世纪60年代推广锚喷支护时,冶金部门认为,锚喷支护与现浇混凝土支护相比,可减薄支护厚度1/2～2/3,节省岩石开挖量10%～15%,支护速度提高2～4倍,节省劳力50%,节约了全部模板和40%的混凝土,降低支护成本40%左右。由此可见,锚固技术具有很好的经济性。

4.3 锚喷支护的选用

从锚喷支护的原理和特点可以看出锚喷支护用于加固、治理边坡是比较适用、经济的办法。锚喷支护还有一个最基本的特征“荷载-结构”模式,即把岩土体中可能破坏、塌落部分的重量作为荷载由锚喷支护承担,适时控制岩体变形与位移,改善岩体应力状态,提高岩体强度,使岩体与支护共同达到新的平衡稳定。基于锚喷支护的特点,结合本工程实际情况,映秀湾水电站恢复工程尾水高边坡加固与治理选用了锚喷支护。

4.4 钻 孔

(1)钻孔设备和工艺的选择。边坡岩层属于震后节理发育、岩质坚硬区段且岩层结构较为复杂。结合实际情况,本工程选用了QDC-2锚杆钻机,其具有性能高、工作效率高、功能强、钻孔精度高等特点,能够确保钻孔达到要求。

(2)孔洞概况。孔洞倾角为15°,锚喷布孔326个,深9 m,孔径130mm,孔间距1.5m;排水布孔88个,深5m,孔径70mm,孔间距3m。

(3)钻孔难度。由于岩体破碎,节理发育,质地坚硬,钻进压力大,容易发生卡钻等现象,导致钻孔难度系数增大。另外,材料搬运困难,工期紧也增大了施工难度。

4.5 锚杆的选用

(1)锚杆种类的选用。锚杆的类型很多,本工程结合实际情况,选用全长黏结式砂浆锚杆。砂浆锚杆是利用水泥砂浆将锚杆与孔壁牢牢地黏结在一起,从而达到锚固的目的,具有结构简单,适应性强等特点。

(2)锚杆材料。锚杆体一般使用各种类型的热轧钢筋,在尾水桥高边坡锚喷支护中选取φ32、二级热轧钢筋作锚杆。

4.6 锚杆的安装与注浆

(1)锚杆的安装。锚杆安装前必须保证孔内干净、无杂物。在钻孔达到设计深度后,用高压风从孔底向上送风,将孔内的杂物逐步清洗干净。洗孔后,将锚杆均匀地插入孔内,以防将孔壁插坏。

(2)注 浆。

①注浆的目的。防渗、堵水、固结、防止滑坡及回填。

②注 浆。尾水高边坡锚杆的黏结材料为水泥砂浆。水泥标号为425号硅酸盐水泥,水灰比为0.5,灰砂比为0.7。尾水高边坡锚杆注桨采用YZB型液压注浆泵。注浆直到孔口溢出的浆液与注入的完全一致时停止注浆。

4.7 挂网、喷射细石混凝土

尾水高边坡喷混凝土支护采用高压喷射细石混凝土。高压喷射细石混凝土采用喷浆机分两次喷浆。初次喷浆在锚杆安置与注浆完成后,因边坡存在杂物等必须对其进行清洗。采用水泵抽水冲洗,清洗干净后进行初次喷浆。喷浆过程中,要使喷浆均匀地覆盖在坡面上,防止其厚薄不均。

在第一次喷浆7 d后布置钢丝网。该网与锚杆头焊接相连,焊接完后全面进行检查。对于焊接有缺陷的必须补焊,以保证整个网与锚杆牢固的形成一个整体,并使整个网平顺地贴在坡面上。挂网完成后进行混凝土喷浆。混凝土采用C20细石混凝土,配合比为:1∶1.7∶1.7。

5 减载及排水

边坡体内存在山体水,既增加了边坡体的重量及滑动力,又降低了滑动面上岩层的内摩擦力,对边坡体的稳定不利,必须采取减载及排水措施。

映秀湾水电站恢复工程尾水高边坡加固与治理针对排水采取了相应的措施,预留了排水孔。排水孔钻孔88个,直径70mm,间距3 m,孔深5 m。泄水孔位偏差为±10 cm,允许偏斜率为1%。

喷射混凝土时预留了排水孔洞,从而有效的保证了排水、减小了渗水压力,改善了边坡稳定条件,提高了边坡稳定性。

6 结 语

经过精心的组织与管理,我部克服了恶劣的自然环境,避免了施工安全事故,确保了施工质量,在50 d天内完成了映秀湾水电站尾水高边坡的加固与处理工程,有效保障了水电站尾水部位永久结构建筑物及此部位的车辆、人员安全。

(责任编辑:李燕辉)

High Slope Stabilization and Treatment at Tailwater Area of Yingxiuw an Hydropower Station

WANG Shu-jian WANG Zhen-quan
(Power Generation Restoration Project Department of Yingxiuwan Hyd ropower Plant,The Eleven th Detachment of the Chinese Peop le's Armed Police Hydropower Troops,Chengdu,Sichuan,610036,China)

Main part of Yingxiuwan hydropower station was damaged severely by May 12Wenchuan Earthquake occurred in Sichuan,causing tailwater high slope collapse,vegetation destruction,slope surface fracture and spalling,rock mass exposed and falling rock blocks accumulated everywhere.Rock falling and collapsemay occur at any moment during rain day.Therefore ,it is necessary to treathigh slope in tailwater area.In this paper,conventional shotcreteand rockboltingmethod and construction techniques for present slope treatment are summarized.

Yingxiuwan hyd ropower station;high slope;stabilization and treatment;shotcrete and rockbolting.

TV51;TV52;TV 544

B

1001-2184(2010)01-0001-02

2010-12-15

王淑建(1972-),男,江苏宜春人,副支队长,高级工程师,在读工程硕士研究生,从事公路工程及水利水电工程施工技术与管理工作;

王振全(1977-),男,重庆酉阳人,工程师,学士,从事路桥施工技术、统计与管理工作.