中空注浆土锚杆支护在溪洛渡水电站高边坡加固和治理中的应用

宋飞 张军

（中国水利水电第四工程局有限公司 青海西宁 8100007）

1 概述

溪洛渡水电站左岸谷肩堆积体原始坡面平缓，总体坡度 10°～20°，残存的底滑面长 550m～900m，以 2°～6°缓倾山内，滑体内地下水位较低，滑带物质结合紧密，性状较好，后缘地表无变形及错落台坎，上部平台堆积着一套自中更新世以来先后形成的古滑坡体、冰水堆积、洪积和崩坡积。2005年汛期由于地表水的冲刷、侵蚀、下渗及地下水的侵出，使边坡中下部沿滑坡堆积与宣威组接触面部位发生鼓出变形，坡脚部位局部垮塌，坡面开口线附近出现浅层滑移剪切拉裂缝。情况表明该部位边坡发生失稳破坏的可能性极大，边坡处于临界稳定状态。为了确保电站进水口施工和运营期的安全，为了高边坡的稳定，为了防止发生牵引式滑移破坏，对该高边坡采取了有效的、系统的加固和治理措施，中空注浆土锚杆支护是整个加固和治理系统中关键项目之一。

2 支护原理和作用

支护原理：在边坡土体内夯入土锚杆杆体，利用中空杆体进行固结灌浆，通过布置在管壁四周的出浆孔向周围土体渗透，形成一定的渗透半径，将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成结构新、强度大、防水性能高和稳定性良好的“结合体”，以增强坡面的整体性，使坡面表面土体免受风化侵扰，从而使坡面趋于稳定。9

支护作用：（1）杆体的管架作用，通过注入杆体内的水泥净浆形成强度与刚度较大的管体，同时也使土锚杆周围土体性质得到改善，使杆体与杆间土体形成复合体共同承担外荷载，在浅层坡面土体形成固结带，增强了坡面土体的抗剪切能力，有效的防止坡面局部滑移破坏；（2）水泥浆液的固结作用，水泥浆液在压力作用下通过管壁四周的出浆孔向周围土体渗透，形成一定的渗透半径，使管壁周围的土体粘结在一起，形成结构新、强度大、防水性能高和稳定性良好的“结合体”，增强了坡面的整体性；（3）防渗、抗滑作用，中空注浆土锚杆支护对坡面表层土体进行了加固、固结，有效地防止了坡面水的渗入，同时增加表层坡体的重量，减小坡体与岩体之间的摩擦力（内），有效地防止了坡面的局部滑动破坏。

3 施工工艺及方法

3.1 土锚杆加工

采用 φ48mm（δ=3.5mm，L=6m）的焊管制作中空注浆土锚杆，其中一端加工成锥形导向头。在杆体上钻设孔径为φ8～10mm、间距为100mm、螺旋状布置的出浆孔，出浆孔处用 20×20×4mm等边角钢加焊倒刺，倒刺与杆体成30°夹角，长度50mm。土锚杆长度为6m，设有出浆孔的杆体长度为3m，不设出浆孔的杆体长3m。

图1 中空注浆土锚杆加工示意图

3.2 夯管机定位及夯进

根据布置型式，沿坡面按每20m一个单元搭设脚手架施工平台，平台倾角与中空注浆土锚杆设计倾角一致，以便于夯管机的就位及加固，夯进时，用手动葫芦将QC150型夯管机吊至孔位，扶正给进方向，水平倾角调至与锚杆夯入倾角相一致，然后用扣件将夯管机行进导轨管架固定在施工平台上，即完成夯管机的定位。

将加工好的锚杆与夯管机联接好，检查锚杆夯入角度、孔位无误后开始送风夯进，直至不能夯进或达设计深度为止。在开始时，因锚杆较长，应控制好给进压力，以防止给进压力过大导致锚杆被压弯或折断。土锚杆夯进深度受地层影响较大，当夯进时效急剧下降，锚杆夯头严重变形时表明锚杆夯入深度已达到极限，无法再继续夯入。在施工过程中，如夯入深度未达到 6m，但锚杆夯头已严重变形，无法再继续夯进时，锚杆夯进工作可结束，即可搬至下一孔位施工。

3.3 灌浆施工

现场先通过灌浆试验确定灌浆压力、浆液浓度、灌浆顺序等参数。本项目在B区塌滑区域坡面进行生产性试验，确定灌浆压力控制在 0.15～0.3MPa，浆液水灰比为0.65∶1，采用梅花注浆法，间隔 3～4根交错进行，采用终孔压力和平均单孔注浆量为“双控”标准，终孔压力0.3MPa，平均单孔注浆量为70～90L。

灌浆时将连接压力表的进浆管插入锚杆外端部，通过注浆泵、进浆管、土锚杆将水泥浆液压进锚杆周围土体中，灌浆过程要持续、缓慢，使浆液充分充填锚杆周围土体。

灌浆过程中应随时观测，可采用变形观测装置进行监测，不允许坡面抬动，发现异常情况时，应立即降压，做好记录，并会同监理、设计等单位研究采取相应处理措施。灌浆结束后待土锚杆管内浆液沉缩后，需人工进行补浆，保证管内水泥浆填充密实。

4 施工注意事项

施工时应注意以下几点：

（1）锚杆夯进过程中要注意给进压力，防止给进压力过大而导致锚杆被压弯或折断，影响施工质量；

（2）注浆时应控制注浆压力，严格控制升压速度，不得采用较高压力灌注，防止因压力过大对坡面土体造成破坏，而影响坡面土体的加固效果；

（3）由于浆液的扩散能力与灌浆压力的大小密切相关，所以在灌浆过程中要严格控制好灌浆压力及升压速度，使水泥浆液尽可能地扩散、渗入坡面土体的空隙，以确保水泥浆液对钢管的包裹、对土体的固结；

（4）注意漏浆现象，特别是边坡跑浆，发生时应采用速凝停止或堵漏措施，尽量避免浆液浪费并使土体得到充分加固；

（5）对于土体中含水量、干密度变化较大的孔位，应及时调整浆液的配合比例，并详细做好配比记录。

5 加固、治理效果分析

溪洛渡水电站左岸谷肩堆积体边坡中空注浆土锚杆施工累计完成 13689根，平均夯入长度为5.76m；累计灌浆 1191126L，平均每根土锚杆灌浆量为87L。由于地质条件不一，各区域单根土锚杆灌浆量也不相同，其中土质边坡，单根土锚杆灌浆量平均为 45L～70L；砂砾石和坡积体部位，单根土锚杆平均灌浆量为 90～120L，局部最大达到580L。中空注浆土锚杆加固、治理措施完成后，坡面监测数据反应未见明显位移，坡面趋于稳定，其中HV07-JDL测点监测数据如下表。

表1 HV07-JDL测点监测数据

从表中“本月位移”数据可知，边坡变形量趋于稳定，较治理前稳定，坡面浅层滑动已经得到控制，坡面开口线附近出现的浅层滑移剪切拉裂缝没有继续扩大的表现。另据长江设计院测斜管部分测点向河谷方向位移过程资料显示：（1）累积位移：0.5m测点的累积位移量约110.71mm，相对位移量约4.58mm，23m测点的累积位移量约32.31mm，相对位移量约1.51mm。（2）变形速率：0.5m测点的平均变形速率为 0.281mm/d；23.0m测点的平均变形速率为0.069 mm/d。

6 结束语

中空注浆土锚杆支护技术在左岸谷肩堆积体边坡防护工程后，在溪洛渡水电站左岸出线场边坡支护工程、雾化区 13层后边坡支护工程、4#公路桥头塌滑区处理综合治理工程等项目中得到推广和应用，为及时、快速、有效地解决边坡浅层滑移、局部坡面塌滑以及快速实施土质坡面安全防护等工程实际问题提供了切实可行的技术措施，是水电站边坡防护施工技术的一项重要突破，为类似工程的设计及施工提供了经验和参考。

1 张永兴. 边坡工程学. 北京: 中国建筑工业出版社, 2008.

2 郑颖人. 边坡与滑坡工程治理. 北京: 人民交通出版社,2010.

3 朱宝龙, 陈强, 等. 注浆微型桩群支护体系作用机理及其工程应用. 北京: 科学出版社, 2009.

4 曾宪明. 复合土钉支护设计与施工. 北京: 中国建筑工业出版社, 2009.