摘 要：YD水庫右岸松動體嚴重影響大壩安全，針對于此，前期采取了利用地勘平硐設(shè)置抗滑鍵+抗滑樁+截排水溝的整治措施，但在大壩施工中觀測到松動體位移有加速發(fā)展的趨勢，于是進一步采取了擋墻+固結(jié)灌漿+鋼筋混凝土網(wǎng)格地梁+預(yù)應(yīng)力錨索的綜合處理措施，松動體經(jīng)處理后已運行多年，觀測表明運行正常、消除了安全隱患，為類似工程處理提供了經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：松動體；固結(jié)灌漿；網(wǎng)格地梁；預(yù)應(yīng)力錨索

中圖分類號：TV697 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-6903（2024）07-0097-03

1 基本情況

YD水庫是一座以灌溉為主綜合利用的大（Ⅱ）型水利工程，壩高87 m，庫容3.55億m3，壩型為混凝土砌石重力壩。松動體位于右岸庫區(qū)內(nèi)，下游邊界距壩軸線30 m，松動體從河床高程1 915 m算起，前緣高度約30 m，垂直河床邊坡長約95 m，坡度平均38°，順河床寬約52 m，最大深度35 m，體積約12萬m3。巖層呈單斜構(gòu)造，走向南北。巖層為上二迭統(tǒng)峨眉山組致密狀β-P213玄武巖，柱狀節(jié)理發(fā)育。松動體上斷層密集，大小斷層62條，張裂隙30余條，并有泥化軟弱結(jié)構(gòu)面，在河流的切割作用下，山體產(chǎn)生臨空面，為巖體在重力作用下向下運動創(chuàng)造了條件。

2 工程處理歷程

松動體處理經(jīng)歷了兩個階段：第一個階段根據(jù)松動體的邊界范圍進行了松動體的整治設(shè)計，通過開挖和設(shè)置抗滑樁兩個方案的比較，選定設(shè)置抗滑樁方案。即利用原有的地勘平洞用鋼筋混凝土加以封堵，形成抗滑鍵，在e-裂縫前緣加設(shè)鋼筋混凝土抗滑樁，在松動體上部及周圍開挖排水溝，以減少地面水的侵害，提高松動體的穩(wěn)定性，并埋設(shè)了監(jiān)測儀器。

第二個階段在大壩施工過程中，觀測到松動體位移有加速發(fā)展的趨勢，通過觀測資料的分析及對松動體的穩(wěn)定計算，得出水庫建成蓄水后地下水位上升，松動體的穩(wěn)定性將進一步惡化，松動體沿FⅡ-35斷層與PD2緩傾角結(jié)構(gòu)面和L52裂隙雙滑面滑動的可能性極大，須進一步采取加固措施[1]。

3 加固處理設(shè)計

3.1 穩(wěn)定分析

采用分段傳遞穩(wěn)定系數(shù)法，通過中國水科院的“EMU”邊坡穩(wěn)定程序[2]對松動體進行穩(wěn)定計算，第i塊巖體的穩(wěn)定安全系數(shù)如式（1）所示。

（1）

式中：角標(biāo)1i和2i分別表示第i塊巖體的結(jié)構(gòu)面1（PD2緩傾角結(jié)構(gòu)面）和結(jié)構(gòu)面2（L52裂隙），φ為內(nèi)摩擦角，C為凝聚力，β結(jié)構(gòu)面傾角，A為結(jié)構(gòu)面面積，E為不平衡下滑力，N為法向力，Q為巖體重量，K為安全系數(shù)。

考慮到滑面已有位移，計算滑面的力學(xué)參數(shù)選用滑面的殘余強度。下滑力采用剛體靜力平衡法的剩余下滑力法，計算出松動體的總下滑力為23 800 kN。穩(wěn)定分析計算結(jié)果表明，松動體在特殊荷載組合正常蓄水位+地震、庫水位驟降兩種情況下將失穩(wěn)。松動體失穩(wěn)將影響工程的正常運行，危及大壩安全。

3.2 加固處理設(shè)計

為確保樞紐工程建筑物及工程運行安全，通過方案比較選擇了超常規(guī)設(shè)計的預(yù)應(yīng)力錨索+網(wǎng)格地梁+固結(jié)灌漿和擋墻綜合加固處理方案。

在下部高程1 925 m處設(shè)擋墻，底部用錨桿固定，支擋小范圍松散巖體，防止水流掏涮底腳，維護松動體坡腳穩(wěn)定。對松動體強、弱風(fēng)化層進行固結(jié)灌漿，增加地基承載力，提高巖石抗剪強度和巖體的整體性。固結(jié)灌漿范圍為壩軸線上游15～102.5 m、高程1 925～1 985 m，布置19排，孔間、排距均為4 m，孔深8～25 m，呈梅花型布置，共計339孔。

在地表布置平面上呈菱形、斷面尺寸為100 cm ×80 cm的網(wǎng)格型鋼筋混凝土地梁，兜住松散巖體，確保坡面松散巖體安全。在松動體中部、網(wǎng)格型地梁節(jié)點處設(shè)置38根錨索（呈梅花型布置，間距6～8 m，分成4排），深度穿過滑面，內(nèi)錨頭錨固在FⅡ-35斷層下部的巖盤上，最大深度50 m。錨索根數(shù)如式（2）所示。

（2）

式中：P為總下滑力，F(xiàn)為單根錨索承載力，α為滑面傾角， θ為錨索與水平面的夾角，f為滑面摩擦系數(shù)，K為應(yīng)力損失系數(shù)，取K=1.1。經(jīng)計算N=32根，為安全考慮，設(shè)計布置38根。其中5根在錨索錨座處安裝鋼弦式錨索測力計對其應(yīng)力應(yīng)變進行監(jiān)測。

此方案通過固結(jié)灌漿加固地表巖體，提高其整體性，通過網(wǎng)格地梁兜住表層巖體并分散預(yù)應(yīng)力錨索施加的地基壓力，通過預(yù)應(yīng)力錨索、以地梁為紐帶，將整個松動體錨固在下部巖盤，以實現(xiàn)松動體的穩(wěn)定，突破了常規(guī)設(shè)計。

4 松動體加固處理施工

松動體地形復(fù)雜，地面坡度大，施工條件差，施工難度大[3]。

4.1 擋墻及網(wǎng)格地梁

4.1.1 開挖

擋墻基礎(chǔ)挖至弱風(fēng)化層，施工中因受山體塌方威脅，在擋墻基礎(chǔ)填塘混凝土澆筑后才能進行水平、垂直錨桿的施工；受地形限制，采用人工自上而下清除布置在地梁及錨索范圍內(nèi)的浮渣和雜物，進行錨頭及地梁部位槽挖，土箕運渣至坡下，再利用裝載機出碴、運轉(zhuǎn)至上游棄碴場。

4.1.2 混凝土澆筑

由于邊坡極不穩(wěn)定，混凝土必須在短期內(nèi)快速澆完。擋墻填塘混凝土采用混凝土砌石作外模，內(nèi)側(cè)貼坡，邊立模邊澆灌的平行作業(yè)法施工。擋墻選用C20混凝土，采用自卸汽車運輸，裝載機入倉，人工振搗澆筑。地梁及錨頭混凝土用散板就地安裝立模，人工搬運鋼筋上山，現(xiàn)場綁扎，人工挑運混凝土，人工平倉振搗澆筑。地梁采用C25混凝土，錨頭為C40混凝土。

4.1.3 砌石

擋墻上部坡面采用M7.0砂漿徹石護坡，先進行坡面平整，后人工搬運塊石、就地拌制砂漿、由低到高砌筑。

4.2 固結(jié)灌漿

4.2.1 灌漿材料與制漿

灌漿材料采用強度等級為42.5的硅酸鹽水泥。為保質(zhì)、保量、減少損耗，采用高速攪拌機集中制漿工藝，通過管道把集中拌制的0.5：1漿液輸送到各灌漿部位的攪拌桶，由各灌漿點按所需水灰比配制使用[4]。

4.2.2 鉆孔

松動體各固結(jié)孔均為鉛直孔，使用SGZ-150型地質(zhì)鉆機配人造金剛石鉆頭鉆孔。開孔孔徑為?91 mm，鉆入基巖0.4 m，以下孔徑均為?56 mm直至終孔。灌漿孔段鉆后進行孔壁沖洗直至返水澄清。每排選一Ⅰ序孔做灌前壓水試驗。

4.2.3 灌漿

按灌漿孔分序加密的原則，采用鑲注孔口管，自上而下分段鉆灌，不待凝，孔口封閉內(nèi)循環(huán)工藝。第一灌漿段長3 m，其余各段長5 m。各灌漿段的灌漿壓力依次為0.30 MPa，0.35 MPa，0.40 MPa，第四段及其以下各段的灌漿壓力均為0.5 MPa。漿液的濃度由稀到稠逐級變換，采用5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1、0.5：1等7個配比級，開灌水灰比一般為5：1。各灌漿段在設(shè)計壓力下，當(dāng)吸漿率不大于0.4 L/min時，繼續(xù)灌注30 min結(jié)束。各固結(jié)孔終孔段灌漿結(jié)束后采用孔內(nèi)封閉純壓灌漿封孔。

各固結(jié)灌漿孔的施工程序為：鉆機就位緊固→?91 mm金剛鉆具開孔至深入巖石0.4 m→注射0.5：1濃水泥漿鑲注?89 mm孔口管并待凝3 d→掃孔→?56 mm金剛石鉆頭分段鉆灌（鉆孔—孔壁沖洗—灌漿）直至終孔→注0.5：1濃漿提出灌漿管→孔內(nèi)封閉純壓灌漿封孔→遷移鉆機。

4.3 預(yù)應(yīng)力錨索

預(yù)應(yīng)力錨固是在外荷載作用前，針對建筑物可能滑動拉裂的破壞方向先施加主動壓力，以提高建筑物的抗滑和防裂能力。YD水庫松動體預(yù)應(yīng)力錨固工程是利用鋼筋混凝土網(wǎng)格地梁，通過預(yù)應(yīng)力錨束把松動體和新鮮基巖牢固地聯(lián)結(jié)起來，以達到松動體穩(wěn)定的目的。

其施工程序為：搭建施工平臺→鉆機就位并固定平穩(wěn)→?130 mm金剛石鉆頭開孔→鑲注?127 mm孔口管→?110 mm金剛石鉆頭鉆至終孔→分段固結(jié)灌漿→根據(jù)孔深下鋼絞線→編錨→放錨→錨根段注漿→安裝孔口承壓墊板→安裝工作錨具→（14 d）第一次張拉（120 t）→（7 d）補償張拉（130 t）→注漿封孔→切除外錨頭超長部分鋼絞線→錨頭混凝土墩永久防護。松動體錨束為9-?15 mm低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線組成，直徑?86 mm。錨頭由鋼筋混凝土加OVM系列錨具組成。錨根為粘著式，利用孔底擴孔段內(nèi)高強度水泥漿體的握裹力嵌固。錨索施工采用52.5普通硅酸鹽水泥，錨根段漿液濃度為0.45：1，自由段為0.5：1。

4.3.1 造孔

松動體錨索孔采用SGZ-Ⅲ型回轉(zhuǎn)地質(zhì)鉆機，配?130 mm金剛石鉆頭鉆孔，鉆穿鋼筋混凝土地梁及覆蓋層、強風(fēng)化破碎巖層后，下?127 mm套管控制導(dǎo)向及護壁。鉆孔結(jié)束后，采用自上而下的灌漿工藝及時進行深孔固結(jié)灌漿以保護孔壁、加固基巖。固結(jié)灌漿待凝3 d進行掃孔、擴孔，孔底擴孔段長4 m。

4.3.2 編束及下錨

依據(jù)鉆孔孔深下索，在施工現(xiàn)場平臺編制成束。錨根段由4個隔離環(huán)架空錨索，自由段每隔1.5 m用隔離架架空，錨束中心預(yù)置可以自由移動的灌漿塑料管。錨束由人工一次放裝就位，就位后及時進行錨根段注漿。

4.3.3 張拉

松動體錨束采用YCW25G型千斤頂配套油泵分索整束張拉。錨根段注漿14 d后進行第一次120 t張拉，再過7 d待錨束預(yù)應(yīng)力基本結(jié)束進行130 t超張拉。

4.3.4 防護

錨束完成張拉后，采用純水泥漿封孔對錨束進行防護，錨頭澆筑混凝土進行永久防護。

5 質(zhì)量控制

松動體加固工程是YD水庫樞紐的重要隱蔽工程，各參建方都十分重視松動體的施工質(zhì)量，形成以施工單位自檢為主的三級檢查制度。

5.1 擋墻及網(wǎng)格地梁

基礎(chǔ)開挖、整修并經(jīng)施工方初檢、復(fù)檢合格后，由參建各方人員現(xiàn)場檢查驗收，合格后方可進行下一工序，鋼筋綁扎、立模、混凝土澆筑均有施工技術(shù)人員、監(jiān)理人員現(xiàn)場巡回監(jiān)控，以保證原材料及混凝土澆筑質(zhì)量。

5.2 固結(jié)灌漿

松動體固結(jié)灌漿嚴格按施工技術(shù)要求及相關(guān)規(guī)范進行，結(jié)合聲波檢測進行質(zhì)量檢查和評定。固結(jié)灌漿壓力控制標(biāo)準(zhǔn)為：孔口第一、二、三段分別為0.30 MPa、0.35 MPa、0.40 MPa，以下各段均為0.50 MPa。

松動體固結(jié)灌漿結(jié)束后，根據(jù)規(guī)范、設(shè)計文件及施工記錄布檢查孔19個進行聲波檢測，結(jié)果如表1所示。

從上表可以看出，除β2效果比設(shè)計略差外，β3、β1兩類巖體灌漿后質(zhì)量均滿足設(shè)計要求。由聲波檢測資料統(tǒng)計得出β3、β2、β1三類巖體合格率分別為92.86%、92.86%、95.84%，固結(jié)灌漿達到設(shè)計目的。

5.3 預(yù)應(yīng)力錨索

松動體預(yù)應(yīng)力錨索施工屬流水作業(yè)，上一工序不合格或未經(jīng)驗收簽證不允許進入下一工序。施工中要求班組做好施工記錄，及時進行資料的整理分析。各種原材料要求施工單位提供廠家的產(chǎn)品合格保證書、機械性能說明書，并進行外觀質(zhì)量檢查。

鉆孔前，根據(jù)施工圖紙定點位，并做標(biāo)記。鉆孔時嚴格控制開孔角度及鉆孔深度、記錄鉆進速度及巖石情況，為下一序灌漿提供參考依據(jù)。鉆孔結(jié)束后，清除孔內(nèi)巖屑和粉塵以提高固結(jié)灌漿質(zhì)量。

鉆孔、固結(jié)灌漿、掃孔并壓水后，根據(jù)實際孔深、考慮錨具特性及張拉器械等因素現(xiàn)場編索，編索中應(yīng)做到：①每根鋼絞線完整無損，無裂隙、疤痕和其他缺陷，且表面不能有油污、污垢等。②逐根排列、嚴防交叉、錨根段嚴格控制隔離環(huán)間距，以保證錨固效果及張拉中不致紊亂。③鋼絞線在全長范圍內(nèi)不允許有接頭或連接器。錨索編就并經(jīng)復(fù)檢后一次放裝就位，及時進行錨根段注漿。④錨索張拉采用應(yīng)力控制、伸長值校核的操作方法分根鎖定、整束張拉，專人操作張拉器，嚴格控制升荷速率、并每5 min測量一次鋼絞線伸長值。⑤錨索補償張拉后及時進行錨索自由段注漿，做好錨座的永久防護。

6 結(jié)束語

通過對5根錨索的張力及預(yù)應(yīng)力錨索形成后的應(yīng)力應(yīng)變觀測數(shù)據(jù)分析表明，水庫下閘蓄水后，松動體遇水彈性模量降低，造成錨索預(yù)應(yīng)力損失、張力降低，張力小于設(shè)計值，說明松動體處于穩(wěn)定狀態(tài)。通過位移觀測資料反映，各時段相對位移變化在允許值范圍內(nèi)，相對位移值隨水位升降而改變，表明松動體工作正常。

松動體加固處理后，已經(jīng)過多年的蓄水檢驗，說明松動體加固處理設(shè)計、施工是成功的。松動體地質(zhì)情況復(fù)雜、施工條件差，先后采取多種措施作了兩次處理，對設(shè)計、施工質(zhì)量無明確的檢驗標(biāo)準(zhǔn)。松動體穩(wěn)定對水庫的正常運行有重要影響，今后要加強觀測，及時進行數(shù)據(jù)的整理分析，掌握松動體的工作狀況，為類似工程的處理提供參考。

參考文獻

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