許延波

（聯(lián)建建設(shè)集團有限公司廣東深圳　518048）

懸吊法加固圍巖體系在錦屏一級水電站中的應(yīng)用

許延波

（聯(lián)建建設(shè)集團有限公司廣東深圳518048）

錦屏一級水電站洞室群開挖后，在下部出現(xiàn)不同程度的塑性區(qū)，通過在母線洞-尾水管之間設(shè)置懸吊錨筋樁（錨索加固）加固，提高巖體的完整性與結(jié)構(gòu)的整體性，起到了幾何減跨作用，有效抑制了圍巖變形，約束了巖體塑性區(qū)加深，保證了施工期洞室群穩(wěn)定。

懸吊加固；錨筋樁；圍巖；錦屏一級水電站

工程簡介

錦屏一級水電站尾水連接管采用單機單管，布置于“三大洞室”的下部，開挖斷面為城門洞型，廠橫0+045.4m～廠橫0+ 114.764m（N25°E）為漸變段，開挖尺寸為13.2m×16.5m～12.0m× 17.5m（寬×高），廠橫0+114.764m至尾調(diào)室開挖斷面為12.0m× 17.5m（寬×高），兩管之間間距9.22～18.5m，為跨度的0.75～1.4倍；在立面上，與母線洞呈立體平行布置，兩者之間圍巖厚度約為17.3m為洞徑的1.3～1.5倍；與主變室垂直立體交叉布置，兩者之間圍巖厚度約為21.6m，為洞徑的1.6倍。

勘探及開挖顯示母線洞圍巖自里向外依次由第2、3、4層大理巖組成，尾水連接管主要由第2、3層大理巖組成，巖層走向與洞室軸線夾角較小。發(fā)育f14、f18等NE向斷層，f14斷層穿過3、4#母線洞和2、3#尾水連接管，f18斷層和煌斑巖脈穿過6#母線洞和4～6#尾水管。優(yōu)勢裂隙為第①、②、④組。地應(yīng)力高，在左側(cè)頂拱和右側(cè)邊墻兩個部位巖層劈裂片邦、彎折現(xiàn)象嚴(yán)重。根據(jù)2#尾水連接管中部地應(yīng)力測試成果，σ1量值為25～30MPa，方向為N60～70°W，與洞向近垂直，傾角70～75°，σ2量值為19～22MPa，方向近EW，與洞向夾角小，傾角15～18°。

開挖程序及布置如圖1所示。

1　懸吊加固方案的提出

尾水管位于三大洞室群的下部，高邊墻效果顯著，挖空率大，該部分洞室主要出露斷層f14及層間擠壓帶gzb-1。層間結(jié)合較差，在高地應(yīng)力作用下，圍巖片邦、彎折破壞強烈，洞口段受開挖影響，巖體有一定松弛，對圍巖穩(wěn)定影響大。在主廠房Ⅷ、Ⅸ層開挖前，根據(jù)物探監(jiān)測結(jié)果表明：主廠房的中部的巖體松動圈深度已達到12m以上，下游邊墻的錨桿應(yīng)力與圍巖變形仍在不斷增加。主廠房Ⅷ、Ⅸ層區(qū)域的巖體正位于松動塑性區(qū)的下部，特別是下游圍巖又處于母線洞與尾水管之間，巖層厚度為25.0～ 17.0m，屬三面臨空（廠房下部機坑和尾水管的挖空率達到55%），這一部分的穩(wěn)定對控制松動圈塑性區(qū)的進一步發(fā)展起到非常重要的作用，如果松動深度增加，有可能出現(xiàn)高邊墻的支護體系崩潰，從而使廠房、主變室和尾水調(diào)壓室三大洞室區(qū)域出現(xiàn)從局部失穩(wěn)到整體失穩(wěn)的破壞性后果。鑒于上述情況，通過特咨團專家決策后，設(shè)計院決定對該部位巖體進行局部加強支護。

2　母線洞-尾水管間懸吊支護設(shè)計

現(xiàn)代支護理論認(rèn)為錨桿（索體）支護圍巖具有三種功效：①懸吊，只考慮拉伸作用；②在錨固區(qū)內(nèi)形成結(jié)構(gòu)（梁、層、拱、殼）；③改善錨固圍巖力學(xué)性能與應(yīng)力狀態(tài)[1～3]。通過錨筋樁懸吊加固，能夠抑制圍巖的不連續(xù)、不協(xié)調(diào)變形。本工程對母線洞～尾水連接管間巖體采用懸吊錨固設(shè)計，一方面利用桿體的抗拉強度，提供巖體變形產(chǎn)生的張力對破碎巖體進行懸吊加固；另一方面利用懸吊加固的減跨效應(yīng)，確保巖體穩(wěn)定。

圖1　施工布置圖

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋分析情況，母線洞-尾水連接管采取的主要加固參數(shù)為：①對于1#、2#、5#尾水管在0+015.30m～0+ 030.00m范圍內(nèi)，從母線洞底板布置錨筋樁。支護參數(shù)如下：在樁號0+015.30～0+022.20范圍內(nèi)，3φ32錨筋樁@2.5m×1.5m布置3；在樁號0+022.20～0+030.00范圍內(nèi)，3φ32錨筋樁@2.5m×3.0m布置；在樁號0+030.00～0+060.20范圍，設(shè)置對穿錨索，設(shè)計噸位1500kN，鎖定噸位為1000kN，根據(jù)現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)確定對穿錨索長度。②在3#、4#、6#母線洞的底部設(shè)置錨筋樁，具體支護參數(shù)如下：在樁號0+015.30～0+022.20范圍內(nèi)，φ32錨筋樁@2.5m× 1.5m布置；其余范圍φ32錨筋樁@2.5m×3.0m布置，一束3根，在樁號0+015.30～0+045.40范圍內(nèi)錨筋樁長度L=17.5～25.0m，在樁號0+045.40～0+060.20m范圍內(nèi)L=17.5m[4]。

圖2　母線洞與尾水管加固錨筋樁（錨索）平面布置圖

圖3　母線洞與尾水管加固錨筋樁（錨索）縱斷面布置圖

3　施工工藝及加固效果評價

錨筋樁施工采用輕型潛孔鉆造孔，孔徑以3φ32錨桿加注漿管外接圓為基礎(chǔ)選擇鉆孔孔徑，垂直母線洞底板巖面往下造孔。采用先插桿后注漿的施工工藝，布兩個φ18mm進漿管，不設(shè)排氣管，注漿管伸入孔底。桿體采用QY25t吊車輔助人工注裝，利用橫向鋼筋在孔口鎖定、固定，錨筋樁鋼筋接頭錯開不小于1.5m。注漿時孔底采用預(yù)縮砂漿事先封堵，緩慢灌注，直至孔口滿漿。

預(yù)應(yīng)力錨索采用自由式單孔多錨頭防腐性預(yù)應(yīng)力錨索，該錨索對破碎軟弱等復(fù)雜地層具有較好的適應(yīng)性。采用DYD鉆機垂直母線洞底板巖面往下造孔成形，利用簡易葫蘆輔助，人工從母線洞往下穿索。索體下端先固定在尾水管內(nèi)搭設(shè)好的施工排架上，上端澆筑上部錨墩并用錨具固定，然后解開下端索體，澆筑下部錨墩并用錨具固定。最后在母線洞內(nèi)從上部張拉完成灌漿。

從圖4可以看出，在加強支護措施條件下，廠房下游圍巖的變形趨勢有很明顯的減小，這說明加強支護措施對于改善圍巖的變形、限制圍巖的松弛變形有很明顯的作用，有利于洞室群施工過程的圍巖穩(wěn)定性和施工安全。

圖4　洞室群施工過程主廠房圍巖關(guān)鍵點位移變化曲線

4　結(jié)論

錦屏一級水電站通過錨筋樁及錨索加固母線洞與尾水管之間的巖體進行懸吊加固，提高巖體的完整性與結(jié)構(gòu)的整體性，起到了減跨作用，有效抑制了圍巖變形，約束巖體塑性區(qū)加深，對保證廠房下部穩(wěn)定起到了較好的作用，保證了工程的施工安全，可為類似工程提供實踐經(jīng)驗。

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[3]季峰，段汝健.地下廠房洞室群交岔口開挖支護施工技術(shù)簡述[J].建筑，2011（17）：67～68.

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2015-9-21

許延波（1983-），男，山東陽谷人，工程師，主要從事水利、建筑、市政項目管理工作。