張 剛，王少華

（浙江華東工程咨詢有限公司，浙江杭州，311122）

1 項目簡介

金橋水電站是易貢藏布干流上規(guī)劃的第5個梯級電站，位于西藏自治區(qū)那曲地區(qū)嘉黎縣境內，是西藏首個地下廠房式水電站。廠房區(qū)后邊坡X1楔形體由斷層f27和斷層f32形成，該段高邊坡在廠房區(qū)上方，如圖1~2所示。施工區(qū)域在高程3 277.5~3 400.0 m區(qū)間，自然坡率陡，地質比較復雜。為確保地下廠房始終處于安全、穩(wěn)定的運行工況，按照設計要求對X1楔形體進行支護。平均施工垂直高度為122.5 m，支護區(qū)域下部為110 kV高壓開關站。施工部位及以上存在松動巖石下落等風險，坡面巖體有潛在滑移面。

圖1 廠房區(qū)后邊坡支護Fig.1 Support for the side slope behind the power house area

圖2 廠房區(qū)高邊坡施工區(qū)域剖面Fig.2 Profile of the high side slope construction area in the powerhouse area

2 總體部署

（1）做好預應力錨索施工前準備工作，機具配備質量和數(shù)量、人員配置數(shù)量和結構等必須與施工相適應。

（2）錨索施工按自下而上的原則進行，既避免了錨孔間串漿，又確保了錨索施工區(qū)域在灌漿壓力作用下巖石整體性得到提升。杜絕上下操作產生安全問題，同時減少各錨孔施工之間的相互干擾，并在成孔后根據(jù)揭示的地質情況，采取錨孔固結灌漿、不良地段二次成孔等措施，保證成孔和錨索施工整體質量，然后進行后續(xù)各工序的施工。

（3）預應力錨索防護布置如圖3所示。

圖3 X1楔形體支護Fig.3 Support of X1 wedge-shaped slope body

（4）預應力錨索施工時，先按設計位置測設錨孔位置，并結合邊坡地質情況適當調整。每施作完一個錨孔，馬上進行清孔，插入錨索，進行注漿施工。坡面地質不滿足要求時必須做相應處理，必要時可增設孔口錨桿。

（5）預應力錨索注漿施工后，進行錨索張拉及鎖定后封錨。

3 施工方案

3.1 錨索布置

廠房區(qū)高邊坡X1楔形體支護方案為：距斷層f27約2 m處布置2排1 500 kN全粘結預應力錨索，長45 m，其余錨索長30 m，間排距為4 m×4 m，梅花形布置，其方向須與斷層f32垂直或大角度相交。設計要求具體布置和錨索長度由地質工程師根據(jù)現(xiàn)場實際情況適當調整。

3.2 施工工藝流程

錨索施工工藝流程見圖4。

圖4 錨索施工工藝流程Fig.4 Flowchart of anchor construction

3.3 主要施工方法

3.3.1 坡面防護及修整

邊坡施工時，考慮到下方嘉忠公路、進廠交通洞通行需求，及金橋電站開關站帶電運行等綜合因素，在錨索施工前，對邊坡3 300.0~3 340.0 m高程范圍內表面浮土、浮石、松動巖體、不穩(wěn)定塊體進行清理施工。先從進廠交通洞適宜位置搭設施工爬梯至3 300 m高程，將原有被動防護網(wǎng)靠山體內側沿坡腳封閉，然后用密目網(wǎng)將被動網(wǎng)靠山體側二次覆蓋，以減小通過物粒徑，后采用人工及時按照從上而下原則清理坡面植被。植被清理時，嚴格執(zhí)行相關原則，減少對植被的破壞。植被清理后，從f32、f27斷層外延4 m，自邊坡開口線沿坡面布置SNS主動防護網(wǎng)至X1楔形體最低點。

3.3.2 施作錨孔

在坡面處理完成，且確定坡面地質條件能滿足錨索施工要求后進行錨孔施工。

3.3.2.1 錨孔測放

根據(jù)實際坡面，先按設計要求，將錨孔位置準確測放在坡面上，并用紅油漆在現(xiàn)場標明錨索開孔位置。錨孔位置偏差不得超過±10 cm。如遇坡面不平順或特殊困難場地時，須經(jīng)設計、監(jiān)理單位確認，在確保坡體穩(wěn)定和結構安全的前提下，調整錨孔定位。對測放的錨孔位置進行編號，作為錨索制作編號的依據(jù)。

3.3.2.2 鉆孔設備

鉆孔施工是錨索施工中的關鍵工序。為提高鉆孔效率和鉆孔質量，根據(jù)錨固地層的類別、錨孔孔徑、錨孔深度及施工場地條件等選擇鉆孔設備。經(jīng)過比選，選取了適用于水電站、鐵路、公路邊坡大噸位預應力錨固孔、排水孔施工的YG-80導軌式鑿巖機。該設備具有以下優(yōu)點：鉆進能力強，處理事故能力強，鉆孔速度快，鉆進效率高；鉆機結構為分體式，可拆性好，安裝迅速方便；可遠距離操作，一次搬遷完成多孔施工，適宜邊坡錨索鉆孔施工，能確保成孔質量和施工進度。

3.3.2.3 鉆機就位

搭設滿足鉆孔、下錨和注漿施工所需承載能力和穩(wěn)固條件的腳手架，根據(jù)坡面錨索孔位，安裝固定鉆機，并進行嚴格的機位調整，確保錨孔開鉆就位縱橫誤差不超過±10 cm，高程誤差不超過±10 cm，鉆孔傾角和方向符合設計要求，傾角允許誤差±1.0°，方位允許誤差±1.0°。

3.3.2.4 鉆進方式

錨孔鉆進采用干鉆，以確保錨固工程施工不至于惡化邊坡巖土工程地質條件，保證孔壁的粘結性能，難以鉆進時方可采用水鉆。鉆孔速度根據(jù)使用鉆機性能和錨固地層嚴格控制，防止鉆孔扭曲和變徑，造成下錨困難或其他意外事故。

3.3.2.5 鉆進過程

錨索鉆孔施工要加強鉆機導向作用，及時檢測孔斜誤差，合理采用糾偏措施，滿足設計及規(guī)范要求。鉆進過程中，對每個孔的地層變化、鉆進狀態(tài)（鉆壓、鉆速）、地下水及特殊情況做好施工記錄。如遇塌孔、縮孔等不良鉆進現(xiàn)象時，須立即停鉆，進行孔道固壁灌漿處理（灌漿壓力0.3~0.5 MPa），待水泥砂漿初凝后，重新掃孔鉆進。

（1）滲水處理。①若孔內有滲水，在鉆孔過程中或鉆孔結束后吹孔時，從孔中吹出的都是一些小石粒和團粒而無粉塵，巖粉多貼附于孔壁。當錨孔深度已滿足要求，則以高壓風吹凈，直至吹出清水；若孔深不夠，雖沖擊器工作，且仍有進尺，也必須立即停鉆，拔出鉆具，洗孔后再繼續(xù)鉆進，如此循環(huán)，直至結束。②若孔內滲水量大，有積水，吹出的是泥漿和碎石，這種情況下巖粉不會糊住孔壁，只要沖擊器工作，就可繼續(xù)鉆進。③如果滲水量太大，以致淹沒了沖擊器，沖擊器會自動停止工作，拔出鉆具，進行壓力注漿，進行孔道固結處理。

（2）塌孔處理。當鉆孔穿越強風化巖層或巖體破碎帶時，往往會發(fā)生塌孔。塌孔主要標志是從孔中吹出黃色巖粉，夾雜一些原狀（非鉆頭擊碎的、非新鮮的、無光澤的）石塊。出現(xiàn)此類現(xiàn)象時，不管鉆進深度如何，都要立即停止鉆進，拔出鉆具，進行固壁注漿。注漿壓力采用0.3～0.5 MPa，漿液為水泥砂漿，24 h后重新鉆孔。雨天施工時，常常順巖體破碎帶向孔內滲流泥漿，固壁注漿前，必須用水和風把泥漿洗出（塌入鉆孔內的石塊不必清除），否則不僅固壁注漿效果差，還容易造成假象。

3.3.2.6 孔徑和孔深要求

鉆孔孔徑、孔深要求不得小于設計值。為確保錨孔孔徑，要求實際使用鉆頭直徑不小于設計孔徑。為確保錨孔深度，要求實際鉆孔深度大于設計深度0.4 m以上。

3.3.2.7 錨孔清理

鉆進達到設計深度后，不能立即停鉆，要求穩(wěn)鉆1~2 min，防止孔底尖滅，達不到設計孔徑。鉆孔孔壁不得有沉渣及水體粘滯，必須清理干凈。在鉆孔完成后，使用高壓風（風壓0.2~0.4 MPa）將孔內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強度。除相對堅硬完整的巖體錨固外，其余均不得采用高壓水沖洗錨孔。若遇錨孔中有承壓水流出，待水壓、水量變小后方可安裝錨索與注漿，必要時在周圍適當部位設置排水孔處理。

3.3.2.8 錨孔檢驗

錨孔鉆孔結束后，經(jīng)監(jiān)理工程師檢驗合格后，方可進行下道工序。孔徑、孔深檢查一般采用設計孔徑、鉆頭和標準鉆桿，在監(jiān)理工程師旁站下進行，要求驗孔過程中鉆頭平順推進，不產生沖擊或抖動，鉆具驗送長度滿足設計錨孔深度，退鉆要求順暢，用高壓風吹驗不存在明顯塵渣及水體飛濺現(xiàn)象。然后用一根聚乙烯管復核孔深，并以高壓風吹孔，待孔內粉塵吹凈，且孔深不少于錨索設計長度時，拔出聚乙烯管，以織物或水泥袋塞好保護錨孔口待用。同時要求復查錨孔孔位、傾角和方位，全部錨孔施工分項工作合格后，即可認為錨孔鉆造檢驗合格。

3.3.3 錨索體制作及安裝

預應力錨索體由張拉段、止?jié){段和錨固段組成，采用全粘結預應力錨索。錨索體采用人工安裝，安裝前，認真核對錨孔編號，確認無誤后再用高壓風吹孔，緩緩將錨索體放入孔內，用鋼尺量出孔外露出的鋼絞線長度，計算孔內錨索長度，確保錨固長度。按設計要求長度切割鋼絞線，制作時注意鋼絞線不得相互纏繞，并保證承載體位于鉆孔中部。

（1）對線材進行檢查，要求表面烏亮，手感滑膩無澀滯感，每根鋼絞線順直，不扭不叉，排列均勻，除銹，對有死彎、機械損傷及銹坑的必須剔除。

（2）用切割機截取鋼絞線，嚴禁使用電氣焊，截好的鋼絞線平順置于工作平臺上。

（3）鋼絞線制作在工作平臺上進行，其下料長度為：設計長度+張拉千斤頂長度+錨具厚度+張拉操作預留量。

（4）編索完成入孔安裝前，用高壓風清孔一次。索體采用人工下錨，緩慢從孔口送入，避免錨索體扭曲。錨索入孔時用力要均勻一致，不得轉動錨索體，并隨時檢查隔離架及綁扎絲，發(fā)現(xiàn)有移動、損壞、脫落等要及時處理，必要時更換重新編制。確保將錨索體推送至預定深度后排氣管和注漿管暢通。

（5）錨索組裝的允許偏差和檢驗方法如表1所示。組裝完成后對錨索對應錨孔進行編號，分類存放在專用場地，并加以防潮、防雨等防銹蝕保護。

表1 錨索組裝的允許偏差和檢驗方法Table 1 Allowable deviations and inspection methods for the assembly of anchor

3.3.4 錨固段注漿

錨索注漿以形成錨固段并為錨索體提供防腐蝕保護層。另外，一定壓力的注漿可以使注漿體滲入地層裂隙中，起到固結地層、提高地層承載力的作用。注漿是錨索施工的關鍵工序之一，其效果好壞將直接影響錨索的錨固性能和耐久性。

（1）錨索注漿采用普通硅酸鹽水泥，且為純水泥漿，施工配合比經(jīng)試驗比選后確定。

（2）為增加漿液的和易性，摻入適量減水劑。

（3）根據(jù)全長粘結式預應力錨索結構，采用兩次注漿，即錨固段和張拉段分別注水泥漿，采用孔底返漿法，注漿壓力為0.3~0.4 MPa。

（4）錨索注漿的實際耗漿量一般大于理論用量。注漿結束后，將注漿管、注漿槍和注漿套管清洗干凈，同時準確、完整、清晰地做好注漿記錄。

3.3.5 錨索張拉、鎖定及封錨

錨索張拉及鎖定分級進行，嚴格按設計要求和操作規(guī)程執(zhí)行。張拉后，從錨具量起，留出5~10 cm長鋼絞線，其余部分截去。須用機械切割，嚴禁電弧燒割。然后用水泥凈漿注滿錨墊板及錨頭各部分空隙，最后采用C30混凝土進行封錨。

（1）錨索張拉前檢查錨斜托臺座的承壓面是否平整，并與錨索軸線垂直，不滿足要求時應作相應處理。

（2）張拉施工前必須對張拉機具和儀器儀表進行標定和調試校準。

（3）錨具安裝與錨墊板和千斤頂密貼對中，千斤頂軸線與錨孔及錨索體軸線在一條直線上，不得彎壓或偏折錨頭，確保承載均勻同軸。

（4）錨索張拉前，對每根鋼絞線使用30 kN/股的張拉荷載，對錨索張拉1～2次，使其各部位接觸緊密，鋼絞線完全平直且受力均勻。

（5）預應力錨索張拉分四次施加，分別取設計值的0.5、0.75、1.0和1.1倍進行逐級張拉，每級荷載施加后，前三次穩(wěn)定觀測時間為5 min，最后一次超張拉穩(wěn)定觀測時間為20 min。張拉荷載嚴禁一次加至鎖定荷載。錨索穩(wěn)定后48 h內，若發(fā)生明顯的應力松弛，必須進行補償張拉。

（6）錨索鎖定后，做好標記，觀察3 d，沒有異常情況即留長8 cm后用手提砂輪機切割多余鋼絞線。最后用水泥砂漿注滿錨墊板及錨頭各部分空隙，并按照設計要求支模，用C30混凝土作封錨處理。

（7）錨索檢測要求如表2所示。

表2 錨索主要檢測項目Table 2 Main test items of anchor cable

4 施工質量控制措施

4.1 質量控制依據(jù)

錨索施工過程中進行施工質量控制，對發(fā)現(xiàn)的問題及時糾偏，使錨索施工質量得到控制。在復雜地質條件下，確保邊坡的穩(wěn)定性。錨索施工質量控制依據(jù)如下：

（1）有關錨索施工的國家規(guī)范及行業(yè)標準；

（2）設計圖紙、合同及有關設計技術要求。

4.2 施工準備的質量控制

（1）錨索施工前28 d，編制預應力錨索施工組織設計（措施），做好錨索用水泥漿、砂漿及混凝土的配合比試驗工作。

（2）運至施工現(xiàn)場的各種機械設備、儀器儀表，必須經(jīng)過檢查、標定。

（3）施工各種原材料（包括錨索、水泥、砂石骨料及外加劑等）均須具有產品合格證及其相應試驗報告等質量證明資料和使用說明。

4.3 施工過程質量控制

（1）錨索孔鉆孔前，對施工邊坡進行危巖清理及地質缺陷處理。

（2）鉆孔過程中，必須經(jīng)常檢查鉆機定位情況，保證鉆機定位精度；鉆孔完成后，檢查鉆孔孔道清潔程度、孔深及孔斜，填寫鉆孔測斜記錄表。

（3）孔內地質缺陷采用全孔道一次固結灌漿方法處理，單孔單灌，灌漿壓力0.5～0.8 MPa，固結灌漿后3～7 d，按鉆孔要求進行孔道清理。

（4）錨索加工和編制符合設計、規(guī)范等要求。鋼絞線平順，不能打絞；鋼絞線下料只能采用機械設備切割，保證切口平整，無散頭現(xiàn)象；錨索編束中使用的架線環(huán)、導向帽、架線環(huán)綁扎間距必須符合設計要求。

（5）錨索上安裝的注漿管路系統(tǒng)耐壓值需大于設計灌漿壓力的1.5倍。

（6）錨索穿索安裝按以下要求控制：①穿索時保證錨索無明顯彎曲、扭轉現(xiàn)象，孔口段保持平順，施工場地要滿足錨索轉彎半徑≥5 m；②錨索安裝過程中，防止錨索直接受力，防止與硬質物體碰撞、摩擦，不得損壞錨索結構。如有結構損壞，停止施工，重新進行錨索編制驗收。

（7）錨索灌漿前，對錨索孔口進行止?jié){檢查；純水泥漿液拌和時間不少于3 min；每一批錨孔灌漿，必須進行漿液現(xiàn)場取樣試驗，并做好試塊養(yǎng)護工作；錨索灌漿結束24 h后，進行錨墩澆筑施工。

（8）待相應工序滿足設計要求后，進行錨索張拉。錨索張拉按“預緊、補償張拉、分級張拉、超張拉、持荷穩(wěn)壓時間、二次補償張拉”進行操作，做好每個錨索的張拉和觀測記錄。張拉完成后，進行外張拉段灌漿。

（9）錨索張拉鎖定，并完成封孔灌漿之后，經(jīng)監(jiān)理工程師檢查同意，按設計要求進行外錨頭封固保護。

（10）預應力錨索驗收試驗按設計圖紙和監(jiān)理工程師指示隨機抽樣進行，抽樣數(shù)量不小于三索，預應力錨索驗收試驗必須在張拉后及時進行。

（11）完工抽樣檢查合格標準以應力控制為準，實測值不大于設計值的5%，并不小于規(guī)定值的3%。當驗收試驗與完工抽樣檢查合并進行時，試驗數(shù)量為錨索總數(shù)的5%。當完工抽樣檢查的錨索中有一束不合格時，加倍擴檢。

5 結語

預應力錨索加固技術已廣泛應用于水電站工程邊坡及地質災害防治工程滑坡支護等工程領域中，其主要特點是技術含量較高、施工難度較大。施工過程中必須嚴格按照設計要求、相關施工規(guī)范、操作技術規(guī)程及質量驗收標準進行施工及工序質量控制，并做好施工安全的防范措施，強化工序檢驗，才能保質、保量、安全地完成施工任務，確保支護結構的安全有效。

對本項目廠房邊坡采取預應力錨索防護措施，后期觀測數(shù)據(jù)資料顯示，邊坡已趨于穩(wěn)定，確保了工程安全及正常運行，有效提高了坡體結構的穩(wěn)定性，并且能使整體穩(wěn)定性得到加強，更好地保障了金橋水電站廠房發(fā)電后的生產運行安全。