浅谈杂谷脑河古城水电站震后厂房后边坡锚索施工

赵凯，毛进

(四川华电杂谷脑水电开发有限责任公司，四川成都610091)

1 工程概述

古城水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州理县及汶川县境内的杂谷脑河上，属杂谷脑流域水电规划“一库七级”开发规划方案中的第七级梯级电站。厂址选在汶川县下庄村下庄电站库尾的杂古脑河右岸Ⅰ阶台地的下游侧，阶地后坡基岩裸露，仅坡脚有少量崩坡积堆积物零星分布。开挖揭示厂房后坡发育一条断层，断层产状:N70°W/NE∠10°～15°，起伏，断层贯穿厂房后坡。在厂房基础开挖期，后边坡发生了沉降变形，经一期锚索治理后，变形速率减缓。“5.12”汶川特大地震后，一期锚索陆续失效。为防止边坡继续变形，确保厂房安全，震后陆续新增了二期震后加固锚索、三期锚索、四期锚索。据内部观测数据反映，治理效果良好，边坡趋于稳定。

2 厂房后边坡工程地质情况

古城水电站工程厂址构造部位位于薛城“S”型构造系中下庄倒转复背斜之北西翼，岩层产状近EW/S，∠75°～85°，与谷坡呈大角度相交。区内无大的断层出露，地质构造主要表现为以层面为代表的一套节理裂隙系统，其余裂隙不甚发育。

厂区物理地质作用为岸坡岩体倾倒变形和风化卸荷。据地表地质调查，厂址区发育一倾倒变形体(崩坡堆积)，其下游边界位于厂房后坡一小冲沟，距调压井约40 m，上游以黑土坡滑坡下游侧沟(大干沟)为界，前缘至厂房后坡陡坎处，高程约为1 490 m。

在厂房基础开挖施工过程中，揭示厂房后坡发育一条断层，断层产状:N70°W/NE∠10°～15°，起伏。断层贯穿厂房后坡，厂区内后坡上游侧发育高程为1 414.6 m，下游发育高程为1 439 m，断层下盘影响带宽度为11～14 m，影响带为绢云母千枚岩，软化、泥化。断层及其影响带(泥化夹层)物理力学参数建议值:f'=0.2～0.25，c'=0.002～0.005;下盘影响带物理力学参数建议值:f'=0.25～0.35，c'=0.025～0.028，［R］=0.2～0.3 MPa。断层相对位置关系见厂房后边坡工程地质剖面图(图1)。

3 一期锚索及“5.12”地震受损情况

为保证厂房边坡的稳定。在厂纵0+075～厂纵0+085布置框格梁锚索，增加200 t锚索9根;在厂纵0－000.5～厂纵0+075处高程1 407.4 m、1 411.4 m、1 415.4 m、1 419.4 m布置锚索61根，一期锚索总共为70根，其中200 t锚索40根(深度为40～60 m)，100 t锚索24根(深度为42～70 m)，150 t锚索6根(深度为42m)。锚索布置情况见图2。

“5.12”地震后，古城水电站厂房后边坡出现了锚喷混凝土开裂、外鼓甚至错台，底部贴坡混凝土挡墙出现开裂、剪断，锚索网格梁及锚墩出现拉裂，厂房后边坡变形较大，导致安装在边坡上的4套多点位移计全部不能正常工作，其中1套多点位移计损坏，其余3套多点位移计均超量程。厂房后边坡安装有锚索测力计的锚索采用分级分阶段性张拉，锚索测力计PR1～PR6锁定吨位分别为:PR1(103.95 t)、PR2(210.69 t)、PR3(171.55 t)、PR4(206.87 t)、PR5(204.97 t)、PR6(216.28 t)。“5.12”地震后，锚索测力计PR1～PR6出现了不同程度的松弛，详见表1。

4 震后厂房后边坡锚索治理过程

针对厂房后边坡的严峻形势，自震后恢复施工伊始，工程建设四方会同专家组成员，通过对现场进行察看和对地质资料、监测资料反映的情况进行分析并讨论，形成了以下几点主要结论。

4.1 对厂房后边坡滑动面进行分析后取得的结论

图1 厂房后边坡工程地质剖面图

图2 震前边坡锚索治理布置图

表1 厂房后边坡锚索测力计监测成果表

厂房后边坡变形分两个阶段，第一阶段为2006年基坑刚开挖时，后经过一期锚索得到了稳定，第二阶段为“5.12”大地震后。“5.12”汶川地震对古城电站厂房后边坡产生了较大的影响，对厂房区域安全而言，先对边坡进行治理是十分必要的。边坡治理主要还是靠预应力锚索。从压力管道的变形情况看，变形主要集中在从压力管道3#支管进洞40 m的长度内，以此推断，厂房后边坡触动面在弱风化、弱卸荷下限的外缘，推测在强卸荷面与弱卸荷面之间，后续锚索深度宜锁定在弱风化、弱卸荷下限以内。

4.2 对厂房后边坡后续增加锚索支护方案的几点考虑

后续增加锚索张拉吨位不宜超过200 t，吨位过大将对边坡产生破坏影响。厂房后边坡后续增加的锚索与震前一期锚索宜采用框格梁连接，从而使所有锚索整体受力，对后边坡的稳定将会有较好的效果。震后，厂房后边坡支护范围适当向上、下游延伸，对上游侧的GIS楼和下游侧的回车场做适当考虑，同时，应对厂房上游GIS楼位置的边坡进行适当削坡。

基于以上意见，设计在后期陆续增加了二期震后加固锚索、三期锚索(回车场锚索)、四期锚索(震损锚索修复新增)。二期锚索及二期震后加固锚索总共设计了74根，设计吨位为250 t级，张拉锁定吨位为200 t级。

三期锚索支护范围不在厂房后边坡主支护范围内，位于厂房下游侧安装间前的回车场内。根据震后工程建设四方及专家组讨论意见，最终于回车场边坡处布置了三期锚索共20根，设计吨位250 t级，张拉锁定吨位200 t级。

四期锚索(震损锚索修复新增)位于厂纵0+034～厂纵0+075处，高程1 431.4 m和1 435.4 m两排，共26根，设计吨位250 t级，张拉锁定吨位200 t级。

震后锚索新增及加固布置情况见图3。

5 锚索治理完成后厂房后边坡内部观测情况

为及时监控厂房后边坡的变形情况，在实施锚索支护的同时，对震后新增锚索又布置了15套锚索测力计及4套多点位移计。监测数据及过程线如下:

表2 古城水电站厂房后边坡锚索测力计(PR1－PR3)监测成果表/t

表3 古城水电站厂房后边坡锚索测力(PR4－PR6)计监测成果表/t

表4 古城水电站厂房后边坡锚索测力计PR7－PR9监测成果表/t

表5 古城水电站厂房后边坡锚索测力计PR10－PR12监测成果表/t

图3 震后边坡锚索新增及加固布置图

图4 厂房后边坡多点位移计M1监测成果过程线图

图5 厂房后边坡多点位移计M2监测成果过程线图

图6 厂房后边坡多点位移计M3监测成果过程线图

图7 厂房后边坡多点位移计M4监测成果过程线图

锚索测力计成果过程线显示:目前监测部位锚索的锚固力在张拉锁定后截止到2009年7月份前锚固力均有少量损失，目前锚索测力计PR1～PR12的锚固力普遍在108.50～182.98 t之间;锚索测力计PR1～PR12监测的厂房后边坡支护锚索轴向荷载监测成果基本无变化，过程线比较平缓。在对监测成果和过程线进行综合分析后得知:1 427.4 m高程锚索测力计PR1～PR4过程线从2009年6月份开始呈上扬趋势，其中PR3、PR4较为明显，加密观测到目前为止变化已逐渐平稳，过程线趋于平缓;1 423.40高程锚索测力计PR6锚固力从2009年6月份有所增大，从加密观测到目前为止PR6的变化已逐渐平稳，过程线趋于平缓;副厂房后边坡的锚索测力计PR9～PR12监测成果过程线呈平稳走势。根据目前的监测数据，边坡处于稳定状态。

从布置在厂房后边坡的多点位移计监测成果看，多点位移计孔口变形在－0.18～12.02 mm之间，目前的孔口累计最大位移量为12.02 mm。从数据分析得知，与上月观测数据比较基本无变化，边坡表面浅表层也有小量卸荷松弛变形。成果过程线显示:目前M42(1 430 m高程、纵:0+011断面)与M43(1 460 m高程、纵:0+050断面)多点位移计变化量逐步稳定，本月变化速率放慢，孔口累计最大位移量分别为12.02 mm和10.74 mm。根据目前的监测数据，边坡处于稳定状态。

6 结语

古城水电站厂房后边坡经过实施预应力锚索支护治理，在引水系统充水、机组动态调试中，内部监测数据反映其整体稳定，未发生任何异常，治理效果良好，对其他类似边坡治理有一定的借鉴作用。