古瓦水電站中淺層覆蓋層快速支護方案

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(中國水利水電第十工程局有限公司二分局，四川 都江堰，611830)

1　工程概況

古瓦水電站位于四川省甘孜藏族自治州鄉(xiāng)城縣境內(nèi)，是碩曲河干流鄉(xiāng)城、得榮段“一庫六級”梯級開發(fā)方案中的“龍頭水庫”電站，下游為娘擁水電站。樞紐主要建筑物由面板堆石壩、溢洪洞、放空洞、壩后生態(tài)機組、引水隧洞及地下廠房系統(tǒng)等組成。主體電站裝機容量為3×67MW，生態(tài)機組裝機容量為1×4.4MW(低水頭時段運行1×2.6MW機組)，總裝機容量205.4MW。

2　地質(zhì)條件

依據(jù)設(shè)計地質(zhì)文件，進水口布置在左岸，位于擦金許溝下游側(cè)，為豎井式，包括進口前引渠、攔污柵段、隧洞段及豎井閘門。進口部位高程3293m～3412m，為殘留基座階地，自然坡度35°～45°。臨河基座高15m左右，階地寬55m～80m，主要為冰川冰水沉積碎石土和含漂卵礫石，結(jié)構(gòu)較密實，覆蓋層厚一般30m～40m。高程3412m以上為順層陡坡，自然坡度33°～38°，覆蓋層與基巖近乎平行，厚度5m～8m，地表植被發(fā)育。

進水口邊坡按設(shè)計規(guī)劃在高程3403.2m布置一條永久道路至進口豎井平臺，該道路從1#橋沿邊坡修建，在邊坡啟動施工前不具備施工，現(xiàn)場其余無道路布置。

3　支護方案設(shè)計

覆蓋層邊坡開挖及支護方案為：按1∶1坡度開挖，采用錨筋樁+C20鋼筋混凝土框格梁支護，鋼筋混凝土框格梁間排距3m×3m，梁界面40cm×40cm；錨筋樁3×φ32，L=12m，間排距3m，布置于框格梁節(jié)點處，突出框格梁表面10cm；排水孔直徑為100mm，L=5m，仰角10°，內(nèi)插PVC花管，布置4排，間距50cm。

在覆蓋層開挖過程中多次出現(xiàn)局部垮塌，由于覆蓋層與基巖近乎平行狀態(tài)，如若將覆蓋層全部清除，工程量巨大，工期將嚴(yán)重滯后；再加上臨近雨季，覆蓋層在雨水的浸泡下極易失穩(wěn)，進而發(fā)生大規(guī)模的滑坡；同時混凝土框格梁施工周期長，至施工面永久道路未形成，現(xiàn)場臨時施工道路坡度較大，不能滿足混凝土運輸設(shè)備的通行。經(jīng)多次討論研究，在確保安全的前提下，對原設(shè)計方案進行調(diào)整：覆蓋層邊坡開挖及支護方案按1∶0.75坡度開挖，采用SNS主動防護網(wǎng)+錨筋樁+工字鋼框格梁+框格間噴混凝土支護，框格梁間排距3m×3m；錨筋樁3×φ32，L=12m，間排距3m，布置于框格梁節(jié)點處；排水孔直徑為100mm，L=5m，仰角10°，內(nèi)插PVC花管，布置4排，間距50cm。

4　支護原理

工字鋼框格梁是通過錨固在坡體深部穩(wěn)定巖體上的錨筋樁將力傳遞給工字鋼框格梁，再經(jīng)工字鋼框格梁將不穩(wěn)定坡體連成一個整體，使巖體間的摩擦力和正壓力大幅提高，增加抗滑力，限制不穩(wěn)定坡體發(fā)育，從而起到加固邊坡穩(wěn)定的作用。相比于混凝土框格梁，工字鋼代替混凝土具有快速、經(jīng)濟的優(yōu)點，能更好地適用于現(xiàn)場施工。

5　工藝流程

腳手架搭設(shè)→坡面清理→坡面素噴混凝土→孔位放樣→錨筋樁鉆孔→下入錨筋束→注漿封孔→主動網(wǎng)安裝→工字鋼框格梁安裝、焊接→混凝土噴護→養(yǎng)護。

5.1　腳手架搭設(shè)

搭設(shè)參數(shù)設(shè)計為：步距h×橫距l(xiāng)b×縱距l(xiāng)a=1.5m×1.5m×1.5m，采用φ25鋼筋作為連墻件，按一步一跨布置，L=2.5m錨桿與L=4m錨桿間錯布置，連墻件均為垂直孔。

5.2　坡面清理

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件，大壩開挖后邊坡積有大量松散石塊及覆蓋層，為確保施工安全及工程質(zhì)量，支護作業(yè)前采用人工進行坡面覆蓋層以及松散塊石清理、撬除，并用高壓風(fēng)將坡面積物清洗干凈。

5.3　坡面素噴混凝土

由于在坡面施工時施工械器易與坡面發(fā)生碰撞產(chǎn)生落石，對下部作業(yè)人員構(gòu)成安全隱患，因此在坡面清理后，需及時對坡面進行厚5cm的混凝土噴護，噴混凝土前先通過噴嘴將受噴面噴濕，使混凝土易與受噴面良好接觸，噴混凝土自下而上進行。

5.4　孔位放樣

鉆孔孔位、方位、傾角嚴(yán)格按設(shè)計文件及設(shè)計圖紙執(zhí)行，其平面位置的偏差不大于10cm；孔的傾斜度誤差不大于1%；孔深誤差不大于或小于孔深的2%。

邊坡面采用全站儀根據(jù)樁號、高程進行孔位放樣，用紅油漆標(biāo)注孔號類型，錨筋樁間排距為3m×3m。

5.5　錨筋樁施工

5.5.1施工準(zhǔn)備

錨筋樁孔造孔前，先對邊坡進行安全處理，及時清除松動石塊和碎石，避免在施工過程中墜落傷人。同時準(zhǔn)備施工材料和鉆孔、注漿機具設(shè)備，敷設(shè)通風(fēng)和供水管路。

5.5.2鉆孔

采用YQ100B潛孔鉆機造孔，孔徑、孔深、空向、孔位等滿足設(shè)計要求。

覆蓋層中施工容易造成卡鉆、堵鉆、塌孔等問題，為此鉆孔全部采用偏心錘跟進導(dǎo)管的方式鉆進，管材為φ127mm、δ=4mm無縫鋼管，單根管長1.5m，通過管端絲口連接，伸入完整基巖0.5m后改用潛孔鉆沖擊成孔，孔徑110mm。

鉆孔采用干鉆，禁止采用水鉆，以確保錨筋樁施工不致于惡化邊坡巖體的工程地質(zhì)條件和保證孔壁的粘結(jié)性能。鉆孔速度根據(jù)使用鉆機性能和錨固地層嚴(yán)格控制，防止鉆孔扭曲和變徑，造成下錨困難或其它意外事故。

鉆孔達到設(shè)計深度后，不能立即停鉆，要求穩(wěn)鉆1min～2min，防止孔底尖滅、達不到設(shè)計孔徑。鉆孔孔壁不得有沉碴及水體粘滯，如果有必須清理干凈，在鉆孔完成后，使用高壓空氣(風(fēng)壓0.2MPa～0.4MPa)將孔內(nèi)巖粉及水體全部清除出孔外，以免降低水泥砂漿與孔壁巖土體的粘結(jié)強度。除相對堅硬完整之巖體錨固外，不得采用高壓水沖洗。若遇錨孔中有承壓水流出，待水壓、水量變小后方可下安錨筋與注漿，在周圍適當(dāng)部位設(shè)置排水孔處理。

5.5.3錨筋樁安裝與注漿

(1)組裝：錨筋樁由3根φ32mm的螺紋鋼筋組成，錨筋束采用9+3m、6+6m、3+9m三股鋼筋品字形成束，三股間每隔50cm焊10cm長φ20鋼筋，以確保漿液完全包裹鋼筋，錨筋束外側(cè)焊U型支架φ8、L=56cm，確保鋼筋束居于錨孔中部，如圖1所示。

圖1　錨筋樁組裝圖

(2)錨筋樁安裝：按設(shè)計孔深在孔口采用鋼筋連接套筒的方式加長，以滿足錨筋樁的長度要求。灌漿管采用φ20mmPVC管綁于錨筋樁上與錨筋樁同時安裝，進漿管距孔底80cm，回漿管距孔口3m。在邊坡上因場地限制的錨筋樁，采用人工配合手動葫蘆的吊裝方式下束。

(3)錨筋樁的注漿：本工程錨筋樁采取“先插桿、后注漿”的方法進行施工，采用SGB6-10型灌注泵注漿，往孔內(nèi)注入水泥砂漿至回漿管返漿與進漿濃度相同的濃漿為止。錨筋樁孔注漿后，在砂漿凝固前不得敲擊、碰撞和拉拔錨筋樁。

5.6　SNS主動防護網(wǎng)安裝

利用邊坡支護錨桿作為防護網(wǎng)的錨固點，待分段錨筋樁施工完成后再安裝縱橫向支撐繩，張拉緊后兩端各用二至四個繩卡與錨桿外露環(huán)套固定連接；從上向下鋪掛格柵網(wǎng)，格柵網(wǎng)間重疊寬度不小于5cm，兩張格柵網(wǎng)間的縫合(以及格柵網(wǎng)與支撐繩間)用φ1.2鐵絲按1m間距進行扎結(jié)，有條件時該道工序在上道工序前完成；最后從上向下鋪設(shè)鋼繩網(wǎng)并縫合，縫合繩為φ8鋼繩，每張鋼繩網(wǎng)均用一根長約30m的縫合繩與四周支撐繩進行縫合并預(yù)張拉，縫合繩兩端各用兩個繩卡與網(wǎng)繩進行固定連結(jié)；當(dāng)設(shè)計為雙層鋼繩網(wǎng)時，以同樣方法鋪掛第二層鋼繩網(wǎng)。

5.7　工字鋼框格梁制安、焊接

工字鋼框格梁型號為Ⅰ18，規(guī)格為3m×3m，與錨筋樁相對應(yīng)，由于施工場地條件限制，工字鋼的制作均在加工場加工，場內(nèi)下料均為3m/根，其中取一半料將兩端腹板部位采用氧焊割成φ90mm的半圓。

加工成型的工字鋼運至工作面后，人工轉(zhuǎn)運至施工排架上，將腹板開孔的工字鋼水平布置，手動葫蘆固定，半圓在錨筋樁處組合焊接，并與錨筋樁焊接成整體，未開孔工字鋼順坡向布置，兩端與水平工字鋼焊接牢固。

5.8　噴混凝土施工

噴混凝土自下而上進行，一次噴射厚度滿足規(guī)范要求。分層噴射時，后一層噴射在前一層噴射混凝土終凝后進行。若終凝1h后再進行噴射時，先用風(fēng)水清洗噴層表面。

因錨筋樁施工前已進行了5cm厚的素混凝土噴護，坡面尚留回彈料及少量小塊石，二次噴護前需采用壓力風(fēng)清理坡面。待噴面驗收合格，在錨筋上設(shè)立噴厚標(biāo)志(在錨筋稀少處，可采用砂漿或自設(shè)錨筋設(shè)立噴厚標(biāo)志)。噴厚標(biāo)志設(shè)置時，其外端頭低于噴射混凝土表面3mm～5mm，待混凝土噴射完畢，其噴面可保證較為平整。對受噴面滴水部位，采用埋設(shè)導(dǎo)管、盲管；對較大的滲水或管漏處，設(shè)置截水圈排水處理。

6　結(jié)語

進水口邊坡覆蓋層采用工字鋼聯(lián)合網(wǎng)噴支護代替混凝土框格梁，在確保安全的前提下，加快了施工進度，節(jié)約工期約2個月，為下部邊坡開挖贏得了時間，起到了預(yù)期效果，為同類型工程施工提供了成功的經(jīng)驗。