索风营水电站地下厂房溶蚀带处理与锚索施工

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1.1工程概况

    索风营水电站位于贵州省修文、黔西县交界的乌江干流六广河段，其上、下游分别与已建的东风和乌江渡水电站衔接，是乌江干流继东风之后的第二个梯级电站，上游距东风水电站35.5km。下游距乌江渡水电站74.9km，距贵阳直线距离54km，贵（阳）毕（节）高等级公路从坝址下游3.5km处通过。工程以发电为主并承担调峰、调频、事故备用等任务。     地下厂房系统布置在大坝下游右岸山体内，是一个由厂房、主变洞、母线洞、窑洞式出线洞和交通洞（井）等洞室组成的大型地下洞室群。主厂房尺寸为133.5m×24m×58.405m（长×宽×高，下同），主变洞平行布置在主厂房下游侧，两洞之间相距43m，其尺寸为75m×15.3m×28.257m，副厂房位于主厂房左侧，其开挖尺寸为17m×22.3m×35.315m。安装间位于主厂房右侧，其开挖尺寸为45m×24m×21.715m。     1.2 地下厂房地质情况     右岸地下厂房洞室群位于坝轴线下游约50m处的右岸两级陡壁之间山体内，右岸地表地形高度890~1100m，主厂房靠河岸最浅埋深约100m，轴线方向N68oE，岩层产状为N80oE，SE∠20~27o。厂房SW端边墙距河岸最近距离约70m。     厂房自上而下由T1y2-3、T1y2-2、T1y2-1-3组成。顶拱围岩以T1y2-3、T1y2-2各半；NE边墙岩体T1y2-2约占60%，T1y2-1-3约占40%；SW边墙T1y2-2约占80%，T1y2-1-3占20%；下游边墙T1y2-2、T1y2-1-3各占50%。上游边墙T1y2-2占90%，其次为T1y2-1-3岩体，局部SW角分布少量T1y2-3厚层灰岩，围岩类别为Ⅲ类，稳定性较好。     地下厂房区无大断层发育，自上而下发育fj2、fj5、fj6、fj3、fj4五条层间错动，对围岩的稳定不利，开挖时需及时锚喷支护，必要时可采用预应力锚杆或预应力锚索，以保证围岩的稳定性。     2、溶带概述     K11溶洞在前期工程勘探已发现，地下厂房PD₂勘探平洞内的钻孔GS2、GS3揭示溶洞高度4~5m，物探资料也显示该部位存在较大的异区；右岸地表陡壁可见，该类结构面均有溶蚀夹泥现象；在主厂房附近无岩溶异常现象。     厂房顶拱位于地下水位以上，地下水位高程为760~765之间变幅，厂房基坑开挖过程中仅受K11岩溶管道的岩溶水补给，而且因在右岸岩溶总体发育程度弱，K11系统流量小，地表积汇水面积有限，估计最大涌水<200L/s。     地下厂房Ⅱ层施工开挖时在上游边墙（桩号0+80左右、高层732~778m）揭露了K11岩溶系统，该溶洞（溶蚀宽缝）基本沿与厂房轴线小角度斜交的小断层发育，部分充填黄色粘泥夹碎、块石；3#引水隧洞压力钢管段开挖在靠厂房上游边墙部位揭露的溶洞目前有小股长流水，并发现有PD₂平洞勘探时的弃渣被流水冲出，说明在距离厂房上游边墙3~5m、高层782~745m范围内溶洞（缝）是贯穿通的。     3、溶洞处理方法     3.1 溶洞危石、泥土、碎石清除     地下厂房第Ⅱ层开挖时，在厂房上游边墙揭示了K11岩溶系统，溶洞形状极不规则、狭窄、有黄泥等杂物，洞内空气不流通，施工作业极为困难。采用人工将溶洞内危石、泥土及碎石渣装入筐中，然后抬出弃于厂房集中清运出。对局部人工难以作业的部位（人工通行困难的部位）采取弱爆破方法进行通道处理。     3.2岩壁冲洗     K11溶洞洞壁采用高压风、水冲洗。清理后，贯通裂隙被黄泥及碎石堵塞的积水，采用2寸污水泵进行排水。     3.3 溶洞回填施工     3.3.1溶洞回填混凝土     K11溶洞回填微膨胀混凝土，混凝土标号C20，外掺10%NF-M型膨胀剂。将洞口封堵，封堵采用钢摸板，钢管架支撑。混凝土入仓采用HBT80C混凝土泵送到溶洞内，混凝土回填时预埋灌浆管。     3.3.2 溶洞回填灌浆     对溶洞进行回填灌浆，灌浆孔径φ38mm，回填灌浆压力0.2Mpa ,水灰比采用0.6：1、灰砂比1.：1，按规范标准结束。     3.3.3 裂隙密集带固结灌浆     对裂隙密集带进行固结灌浆，灌浆孔径采用φ56mm，灌浆孔梅花型布置，间排距2.0×2.0m，孔深9m，灌浆压力0.3Mpa，水灰比0.6：1，按设计要求施工。     3.3.4装锚杆、挂钢筋网     洞口周边设两排φ25mm锁口锚杆，间距、排距 1.0m，锚杆长4.5m，外露15cm~50cm，并与下游边墙以45°角相交。洞口挂φ8@15*15cm钢筋网，与锁口锚杆焊接。     4、预应力锚索施工     由于溶洞靠近岩锚梁岩台部位，岩锚梁为特殊的受力结构，在特殊地段采用预应力锚索进行加固。见锚索断面布置图：     4.1 锚索主要类型     厂房下游边墙锚索主要为Q型及S型两种， Q型长度为25m、S型长度为22m。其中锚固段均为6.5m。     4.2预应力锚索的施工工艺流程     1200KN级锚索由10根φ15.2钢绞线组装而成，灌浆管为20mm 塑料胶管，内锚固段架线环为φ90mm ,每1m 安设一个。张拉段隔离架为φ120mm，每2m安一个。导向帽为φ80mm，由2mm钢板卷至而成。考虑到该部位锚索钻孔角度为俯角3度，锚索编制时预埋灌浆管两根。     4.3 造孔     锚索孔应先根据施工图纸进行测量定位，并作标记。锚索孔孔向偏差不大于1.5°，一般5m测量一次，孔位偏差不大于5cm，发现偏差及时纠正。 风化岩层钻孔采用风动冲击回转钻进，破碎带采用钻一段，固结灌浆一段，再透孔钻进一段的方法钻进。对有些孔内经常产生塌孔的现象，采用先灌浓浆，封闭破碎孔位，待浆液凝固后，重新扫孔的方法，使之达到安装要求。钻孔结束后用高压水进行清洗，直至返清水为止。 造孔结束后对锚索孔进行CT摄像，从摄像的综合资料分析：裂隙较发育，裂隙溶较宽，充填黄色粘土及灰质，裂隙渗水溶洞发育等等。     4.4 送索     人工将锚索运到孔口，并送入孔内，索体弯曲半径不能小于1.5m，导向帽、隔离架等附件均用12#铁丝与索体帮结牢靠，防止脱落。     4.5 内锚段注浆     内锚段注浆采用水泥砂浆，标号为M35，严格按实验室提供的配比拌制浆液。灌浆压力控制在0.3~0.5Mpa。锚索注浆管边灌边拔，灌满内锚固段，将注浆管拔离内锚固段，一次注浆量按理论计算值的1.15~1.2倍确定，内锚段与张拉段分界处采取止浆袋封闭，防止浆液回流到张拉段。     4.6 锚垫板安装、外锚墩砼浇注     先安装Ф135  L=1m定位管，定位管外焊550×550×20mm固定钢垫板，为保证其稳固可靠，定位管应与外锚墩内的Ф25mm插筋焊接，外锚墩上固定钢垫板应与锚索轴线垂直。再安装500×500×40mm钢垫板，最后用M10-L=100mm带帽螺栓加固。钢筋有Ф25及Ф16两种，钢筋保护层为30mm，模板安装时，应调好钢筋保护层，各种安装件、模板安装完成，经检查无遗漏、偏差值符合要求后，进行外锚墩C30混凝土浇筑。混凝土浇筑时，应加强振捣，确保混凝土密实，避免振捣棒与安装件接触碰撞，以免其移位、变形。外锚墩混凝土浇筑12~18小时后即可拆模养护。     4.7锚索张拉     当内锚固段注浆和垫墩混凝土的抗压强度均达到30Mpa以上时，即可张拉锚索。张拉前应对张拉设备进行认真的检查和标定，张拉设备必须配套率定，并绘制压力表读数——张拉力关系曲线，以指导现场张拉作业，张拉过程中应密切监视岩体的变形。     锚索整体张拉前，应进行单股钢绞线的预张拉，单股钢绞线的最大预张拉力可取单股钢绞线设计张拉力的0.10~0.25倍设计值。预张拉按两级进行，每级一个循环，共两个循环。     预张拉能使锚索各部位接触紧密，锚索体平直，以消除锚索的隐蔽变形量。拉直后再进行张拉时，其变形量起点以此状态为零记起。锚索张拉荷载要分级逐步施加，不能一次加至锁定荷载，分级加载按下表执行：

分级编号 张拉荷载分级 张拉荷载（KN） 观测时间（min） 1 0.1倍设计荷载 120 5 2 0.1倍设计荷载 300 5 3 0.1倍设计荷载 600 5 4 0.1倍设计荷载 1200 5 5 0.1倍设计荷载 1320 10

      锚索张拉过程中千斤顶加荷载时应平稳、均匀、徐缓；卸荷载降压时，应缓慢打开回油阀门，使压力表指针平稳下降。     4.8张拉段灌浆     将锚索张拉锁定完，即可进行张拉段灌浆；张拉段灌浆用砂浆和内锚固段注浆的砂浆相同，要求形成密实完整的保护层。     张拉段灌浆时采用孔底返浆施工，压力一般为0.3~0.5Mpa，最大压力不超过1Mpa，直至孔口返浆，且返浆浓度与进浆浓度相同为止，然后拔出进浆管。     张拉段灌浆时，进浆管插入锚固段与张拉段接触处，要求以浆排水，不扰动浆液。     4.9预应力锚索孔口保护     锚索张拉锚定后，应对孔口部位的锚索及外锚头进行保护。定位管内的锚索，通过预置的注油管用黄油枪压入无水黄油，压油直到从钢绞线的缝隙中挤出为止，裸露的垫板、外锚具及锚索，先涂一层黄油，然后将保护罩盖上并用螺栓固定。     5、质量保证     制定完善的质量管理制度，保证质量体系的有效运行。在施工中严格执行“三检”制，各关键工序施工设立专职负责人，质检人员随时检查。上一道工序不合格或未验收，不得进入下一道工序施工，严格把好材料关，进入施工现场材料必须三证齐全。     6、结语     索风营水电站地下厂房工程地质状况复杂，岩溶、溶洞发育，给施工带来了一定的难度。为了确保工程质量，在施工环节严格把质量关。从围岩目前监测结果来看，主厂房平均收敛位移量小于2mm，多点位移计各孔测点最大累计位移在1.04~1.53mm之间，各位移变形均在规范允许范围内，证明厂房围岩是稳定的。