克孜爾水庫(kù)右壩肩傾倒體防護(hù)技術(shù)

盧軍

（新疆克孜爾水庫(kù)管理局 阿克蘇市 842000）

1 工程概況

克孜爾水庫(kù)位于阿克蘇地區(qū)拜城縣境內(nèi)，渭干河上游的木扎提河與克孜爾河交匯口處，是塔里木河水系渭干河流域上的一座具有綜合效益性的大型水利樞紐工程。工程主要以灌溉、防洪為主，兼有旅游、水力發(fā)電及水產(chǎn)養(yǎng)殖?？俗螤査畮?kù)原設(shè)計(jì)庫(kù)容為6.4億m3，工程等別為一等大（Ⅰ）型，場(chǎng)區(qū)地震基本烈度為8度，設(shè)防時(shí)均按照8.5度；2007年5月克孜爾水庫(kù)完成了大壩安全鑒定工作，鑒定結(jié)論為“三類壩”，存在的主要問(wèn)題是水庫(kù)大壩現(xiàn)狀防洪能力不滿足原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，2007年11月正式列入全國(guó)第三批病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固專項(xiàng)規(guī)劃?？俗螤査畮?kù)右壩肩位于主壩右岸卻勒塔格山第一排山脊北坡腳下，山體相對(duì)壩面高度340m左右，自然坡比1∶1～1∶0.75，由于右壩肩巖層不斷出現(xiàn)塌滑、座滑變形、扭折、蠕變及彎曲現(xiàn)象，從而導(dǎo)致右壩肩形成長(zhǎng)約650m的巖石傾倒體，這主要是因地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力作用的原因。

2 右壩肩邊坡穩(wěn)定分析

根據(jù)截滲墻軸線剖面分析，從1244m高程以下存在一張性滑裂縫，一般寬度（1.3～2.6）m，最大寬度3.5m，最小寬度（0.05～0.1）m。裂縫的充填物一般以碎石、角礫和泥砂混合物為主，充填物直徑變化大，結(jié)構(gòu)疏松，架空結(jié)構(gòu)發(fā)育，架空空隙最大達(dá)0.2 m?；芽p傾向SE（坡外），傾角一般為43°～65°。

通過(guò)穩(wěn)定分析計(jì)算，計(jì)算正常用蓄水位和正常蓄水位加8度地震條件下壩頂以上局部和整體邊坡的穩(wěn)定，計(jì)算結(jié)果見表1。附圖為滲墻軸線工程地質(zhì)剖面。

表1 右壩肩傾倒體邊坡穩(wěn)定分析成果表

附圖 滲墻軸線工程地質(zhì)剖面

根據(jù)剖面計(jì)算結(jié)果，壩頂以上邊坡在正常蓄水位工況條件下的安全裕度較低，安全系數(shù)為1.057和1.100，地震工況條件下穩(wěn)定性較差，安全系數(shù)為0.992和1.018，均不能滿足規(guī)范要求的安全控制標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)進(jìn)行加固處理。

3 右壩肩傾倒體處理的防護(hù)技術(shù)

3.1 右壩肩傾倒體處理原則

（1）壩頂高以下，減少沉降為主，利用充填固結(jié)灌漿增加傾倒體的密實(shí)度，提高底部承載力。

（2）以卸荷和對(duì)邊坡加固為主，減少對(duì)下部巖體的作用力。

3.2 加固方案及施工技術(shù)

（1）錨索安裝：錨索垂直滑裂面布置。與水平夾角為15°錨固梁的砂漿錨桿間距1m，呈梅花型布置。Φ22砂漿錨桿長(zhǎng)2.5m深入巖石2.15m深入錨梁0.35m。按40d計(jì)算錨固長(zhǎng)度，錨梁400cm×400 cm，混凝土標(biāo)號(hào)C30（二級(jí)配）高抗硫硅酸鹽水泥，鋼筋保護(hù)層35mm，錨索設(shè)計(jì)荷載1000kN，長(zhǎng)（35～40）m，內(nèi)錨頭間距取2m，為對(duì)內(nèi)錨固長(zhǎng)度進(jìn)行確定，施工時(shí)應(yīng)按規(guī)范進(jìn)行拉拔試驗(yàn)。由于錨索體為無(wú)粘結(jié)鋼絞線（直徑為15.2mm）成束而組成，應(yīng)安設(shè)一根Φ20mmPVC管在壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索體中間以作為注漿管。

在錨索開始施工之前，應(yīng)對(duì)所布置的試驗(yàn)孔先進(jìn)行試驗(yàn)，這樣做的主要目的在于：①檢驗(yàn)接近極限拉力與超過(guò)設(shè)計(jì)拉力的安全程度和工作性能。②為便于錨索規(guī)模施工前對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)、施工工藝調(diào)整，試驗(yàn)時(shí)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)錨索在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中所存在的缺陷，并有利于對(duì)錨索施工工藝的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。③有利于對(duì)邊坡地層中錨索的安全系數(shù)和極限承載力進(jìn)行確定。④為確保錨固工程的安全、合理、經(jīng)濟(jì)，可及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行校核，以此為高邊坡錨固工程的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)提供有效的參數(shù)。⑤能夠揭示出該地層下對(duì)錨索錨固力造成影響的各種因素及其影響程度。

灌注凈水泥漿是錨固段注漿錨固采用的主要工藝，在錨索體上附Φ30mm塑料管，一同送入孔內(nèi)，水灰比控制在（0.45～0.50）左右，水泥凈漿主要采用高抗硫水泥，往孔內(nèi)注漿時(shí)最好采用注漿泵，直到漿液溢出孔，如漿液面在注漿完成后下降，應(yīng)及時(shí)注漿進(jìn)行補(bǔ)灌，直到孔口的漿液穩(wěn)定為止。

張拉用YDC240QX-200張拉千斤頂分組單根逐一順序張拉，預(yù)緊油壓（4～6）MPa。當(dāng)錨索孔口鋼筋混凝土達(dá)14d齡期后（不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%）即可對(duì)錨索張拉。張拉采用分級(jí)加載至所需的張拉力，并對(duì)鋼鉸線拉出長(zhǎng)度進(jìn)行記錄，直到預(yù)緊力達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，卸壓換孔時(shí)穩(wěn)壓維持5min左右再進(jìn)行，同時(shí)應(yīng)緩慢平穩(wěn)地進(jìn)行加載和卸載，值得注意的是，在加載過(guò)程中速率不能超過(guò)0.1σcon/min，卸載速率不宜超過(guò)0.2σcon/min,加載完成后應(yīng)觀測(cè)5min。最大張拉應(yīng)力應(yīng)控制在103℅σcon～105℅σcon范圍內(nèi)，穩(wěn)壓（10～20）min后鎖定。鎖定后的48h內(nèi)，若錨索應(yīng)力下降到設(shè)計(jì)值以下時(shí)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉，以減小預(yù)應(yīng)力損失。同時(shí)分別記錄每級(jí)荷載對(duì)應(yīng)錨桿的伸長(zhǎng)量，繪制荷載-位移曲線。

（2）削坡及掛網(wǎng)：右壩肩削坡采用人工配合機(jī)械削坡，削坡后坡比為1∶1。削坡面的掛網(wǎng)噴護(hù)，砂漿錨桿為Φ25mmII級(jí)鋼，長(zhǎng)度為3m。錨桿按間排距1.5m×1.5m梅花形布置。排水孔Φ50，入巖0.2m，仰角5°。錨桿孔位偏差不大于10cm。孔深偏差不大于5cm。錨桿安裝前，對(duì)桿體材料進(jìn)行平直、除銹、去油污處理；錨桿采用人工安裝并插入孔底。錨桿注漿時(shí)采用PVC管插入距孔底（5～10）cm，隨后邊注漿邊向外拔管，直到注滿為止，并確保錨桿孔內(nèi)漿體飽滿。錨桿注漿后3日內(nèi)，嚴(yán)禁敲擊、碰撞及拉拔錨桿。網(wǎng)筋為Φ8I級(jí)鋼，網(wǎng)間距為20cm×20cm。

噴混凝土采用干拌潮噴法施工工藝，噴混凝土采用PZ-5B型混凝土噴射機(jī)，噴射施工前清理受噴面，噴混凝土采用干拌潮噴法施工工藝，人工持噴槍在施工平臺(tái)架上自下而上分段分區(qū)進(jìn)行噴射。噴錨厚度為10cm。

（3）右壩肩固結(jié)灌漿工藝：灌漿范圍為樁號(hào)W130m～W165m，灌漿底高程為1112.0m。固結(jié)灌漿采用425#高抗硫硅酸鹽水泥；漿液配合比為：5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶16個(gè)比級(jí)。灌漿可采用純壓式灌漿法。灌漿施工采用自上而下分段卡塞法進(jìn)行灌漿；漿液拌制使用高速攪拌機(jī)，攪拌時(shí)間少于30 s，灌漿時(shí)，各段灌漿塞應(yīng)塞在相鄰已灌漿段底以上0.5m處，以防漏灌。

灌漿壓力和漿液變換：當(dāng)灌漿壓力持續(xù)升高或注入率保持不變時(shí)，或當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，水灰比不得改變；當(dāng)某一比級(jí)灌注時(shí)間已達(dá)1h或漿液注入量已達(dá)300L以上，而灌漿壓力和注入率均無(wú)明顯變化時(shí)，漿液應(yīng)換濃一級(jí)進(jìn)行灌注。而在注入率大于30L/min的情況下，漿液濃度可根據(jù)實(shí)際情況更換。灌漿孔全孔灌漿結(jié)束并經(jīng)驗(yàn)收后進(jìn)行封孔。表2為灌漿壓力值表。

表2 灌漿壓力值表

封孔采用“分段壓力灌漿封孔法”封孔，即自下而上分段進(jìn)行封孔，采用與該段灌漿壓力相同的壓力，灌注0.5∶1的純水泥濃漿進(jìn)行封孔，在壓力符合規(guī)定的條件下，當(dāng)灌漿孔注入率小于0.4L/min時(shí)，繼續(xù)灌注60min或不大于1L/min時(shí)，繼續(xù)灌注90 min，可結(jié)束灌漿，而當(dāng)注入率不大于1L/min延續(xù)30min停止，在孔口段延續(xù)60min停止，灌漿孔封孔。檢查孔壓水試驗(yàn)透水率q≤5Lu為壓水試驗(yàn)合格。對(duì)于接觸段及其下段的壓水試驗(yàn)合格率應(yīng)達(dá)到100%，并且還要確保往下各段的壓水試驗(yàn)合格率達(dá)到90%以上。

4 右壩肩傾倒體防護(hù)效果

清坡面對(duì)1244m高程下進(jìn)行削坡，以達(dá)到削坡卸荷目的，減少?gòu)埩衙孀灾睾奢d，改善邊坡的應(yīng)力狀態(tài)，減小下滑力；壩體以下固結(jié)灌漿提高W150截滲墻附近、壩面以下的傾倒體巖剛度和抗變形能力，有效封堵壩體巖石裂隙，防止?jié)B漏；清坡面的掛網(wǎng)噴護(hù)工程，遏制右壩肩山體風(fēng)化程度，防止了雨水進(jìn)入巖體的張裂縫，對(duì)裂縫的發(fā)展起抑止作用，同時(shí)防止碎石下落和泥石流的形成，有效保護(hù)了地面建筑物及設(shè)備的安全。黏結(jié)式壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索有效地調(diào)節(jié)和提高了巖土的自身強(qiáng)度和自身穩(wěn)定能力，增強(qiáng)了巖體的整體性和穩(wěn)定性。根據(jù)加固方案進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，穩(wěn)定性得到提高。

表3為加固后右壩肩傾倒體邊坡穩(wěn)定分析成果表。

表3 加固后右壩肩傾倒體邊坡穩(wěn)定分析成果表

5 結(jié) 論

針對(duì)右壩肩傾倒體綜合加固處理在此高邊坡中的應(yīng)用，加固增穩(wěn)措施效果較為明顯，有效改善了邊坡的應(yīng)力狀態(tài)，提高了邊坡巖體的抗變形能力，提高了右壩肩傾倒體邊坡的整體穩(wěn)定性。

[1]新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.新疆渭干河克孜爾水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].2008.

[2]中國(guó)水利水電科學(xué)研究院.渭干河克孜爾水庫(kù)右壩肩邊坡巖體穩(wěn)定研究報(bào)告[R].2007.