云南弄另水电站厂房后边坡支护加固设计

2013-08-10陆雍容

东北水利水电 2013年11期

陆雍容

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

1 工程概况

弄另水电站工程位于云南省西部的德宏州龙江—瑞丽江中段的梁河县勐养镇。水库总库容2.32亿m3，正常蓄水位962.00 m，电站装机容量180 MW，为大（2）型Ⅱ等工程。工程主要枢纽建筑物由拦河坝、引水系统、发电厂房及开关站等组成。发电厂房位于坝轴线下游约500 m龙江左岸的引水系统末端，为引水式地面厂房。

2 边坡稳定分析

由边坡岩体中节理、软弱结构面情况表明，边坡中主要发育5组节理及3组软弱结构面，从结构面的赤平投影图上可以看出（图1）、边坡中分别发育两组顺坡向的节理1，2和软弱结构面①，②，已构成了边坡的侧裂面，而边坡岩体中同样发育两组与坡向正交的结构面4，5，这两组结构面既形成了后裂面，同时依据其与前述侧裂面交线的倾角与边坡角的大小关系又可构成滑移面。而顺坡向反倾向的一组节理又与其它方向结构面的交线构成切割面（后裂面），较弱结构面③构成了边坡的主要控滑结构面（滑移面）。

图1 厂房边坡稳定性分析赤平投影图

从边坡岩体结构面的组合情况分析，其结构面组合已具备楔形体滑移边界条件。在自然状态下，由于结构面的组合沿坡向的临空条件相对较少，而且受结构面的连通条件控制，自然边坡处于基本稳定状态。从图1可以看出，控滑结构面③与侧裂面①、②和1、2的交线倾角与边坡自然倾角已很接近，若边坡角开挖过大，势必就形成了很多临空条件，对边坡稳定不利，此外，由于边坡开挖后，导致坡体内应力重分布，平行于坡面的应力增大（即沿侧裂面方向及滑移方向上的剪应力增加），导致结构面贯通连续形成滑坡，此外，由于施工过程中的爆破、震动等因素，也可加速边坡岩体中结构面的贯通连续，造成边坡失稳。

实际工程施工过程中随着开挖的进行，由于未按照设计要求的边施工边支护方案进行实施，在挖至接近886.60 m高程时，在连续降雨情况下，厂房后边坡局部发生坍塌，原设计的897.00 m高程马道局部滑塌，边坡整体发生一定位移并出现不断发展的趋势。

3 边坡加固方案设计

根据边坡局部塌滑的情况以及边坡整体位移观测情况，通过现场地质补充勘察，确定了边坡可能的深层滑动面位置，并对结构面的抗剪强度参数进行了修正，通过详细的计算分析，确定了边坡加固的设计方案。

边坡加固方案除实施原设计的浅层系统喷锚支护外，增加了深层锚筋桩和预应力锚索加固措施。

由于预应力锚索的采购和设备进场需要一定的时间，为尽快限制边坡位移的进一步发展，防止边坡的再一次塌滑，对高程886.60～913.50 m之间边坡（接近可能的滑裂面出露位置）先行采用锚筋桩进行加固。高程911.00～907.00 m设置3层锚筋桩，入岩25 m，每根桩由3根直径32 mm的Ⅱ级钢筋组成，层距2.0 m，每层桩距亦为2.0 m，锚筋桩向山体内倾斜，与水平面夹角30°；高程903.00～895.00 m设置5层锚筋桩，入岩20 m，每根桩由3根直径32 mm的Ⅱ级钢筋组成，层距2.0 m，每层桩距亦为2.0 m，锚筋桩向山体方向倾斜向下，与水平面夹角30°，其中两条引水隧洞顶部范围内的两层锚筋桩减短为入岩13 m；高程893.00～889.00 m设置3层入岩6.0 m的直径25 mm锚杆。

在锚筋桩支护施工完成后，随即进行预应力锚索施工，预应力锚索加固共设5层，分别在945.00 m、931.00 m高程设两层预应力锚索，锚索长度50 m；在919.00 m、916.00 m高程设两层预应力锚索，锚索长度45 m；在905.00 m高程设一层预应力锚索，锚索长度35 m。锚索向山体方向倾斜向下，与水平面夹角10°。预应力锚索采用压力分散型，锚索体由D15.2高强度、低松弛无粘结钢绞线组成，以专用防腐润滑脂作涂料层，由聚乙烯塑料作护套。锚索张拉设计值为3 000 kN，超张拉值为3 300 kN。定位钢管采用材质为A3的热轧无缝钢管，外径108 mm，壁厚4 mm。外锚头地梁混凝土及外锚头防护混凝土采用标号为C40。胶凝材料采用水泥浆，水泥浆设计抗压强度不低于40 MPa，水泥选用525号普通硅酸盐水泥。在五层预应力锚索的施工顺序问题上，综合考虑现状施工条件及先后张拉对边坡稳定的影响，采取先施工916.00 m，919.00 m，931.00 m三层锚索，再施工高程905.00 m、945.00 m两层锚索，并在施工过程中加强对边坡位移的连续观测。

同时为了解边坡加固效果、边坡的长期稳定性，以及锚索应力的变化过程，在945.00 m、931.00 m、919.00 m、905.00 m高程的4层锚索中各选择一根加装锚索测力计进行锚索长期预应力监测。

4 边坡位移观测

根据厂房后边坡位移观测结果可以看出，2007年6月以后，随着厂房后边坡预应力锚索等的施工、张拉完成，厂房后边坡位移得到了有效控制，边坡趋于稳定。位于厂房边坡943.15 m高程马道的 TR3、TR4、TR5、TR6 四个测点，水平位移累计量分别为22.8 mm、35.3 mm、86.6 mm、34.6 mm。同时，各测点垂直位移量变化不大。