水电站右岸高陡边坡开挖与锚固施工

2015-03-22孟鑫

黑龙江水利科技 2015年1期

孟鑫

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳550002)

1 工程概况

思林水电站的地址是贵州省的东北部，乌江干流中游。工程主要是以发电为主，还附带着航运、防洪等功能。思林水电站属于一等工程，工程规模庞大，工程枢纽是碾压混凝土重力坝、左岸通航建筑物和右岸引水发电系统共同组合而成。碾压混凝土重力坝最大坝高为117 m，坝顶高程为452 m，坝顶全长是310.0 m。

电站正常蓄水位是440 m(高程)，相应库容是12.05 亿m3，装机容量是1000MW(4 ×250 MW)，年发电量40.64 × 108kW·h。电站发电死水位是431 m(高程)。

2 右岸高陡边坡开挖施工

大坝右岸高陡边坡开挖采用预裂爆破，不偶合间隔装药方式进行爆破。高陡边坡钻孔以CM351 高风压钻机为主，潜孔钻YQ100B 型辅助作业，预裂孔深度根据坝基两台阶高差或马道高度确定，≤10 m高的台阶或马道主爆区采用分层爆破，但边坡需一次预裂。

水平建基面开挖主要采用孔底设柔性垫层和预留保护层开挖两种方式进行施工。

2.1 钻孔

在钻孔的过程当中，一定要保证质量，至于其允许的偏斜度一定要保持在60°的范围之内。开孔过程当中，如果岩面的处理不当，导致不平整或者是和钻进的方向没有成垂直角度，就很有可能导致孔口的偏离。

在这样的情况下，建议利用人工撬凿或者是通过钻机冲击的措施，这样就可以把孔口的位置凿出，在经全方位的检测确认没有问题之后，才能够实施钻进。在钻进5 ～10 cm的时候，应该注意对钻孔的方向、倾角留意，如果发现存在着偏差，要第一时间采取措施进行纠正，炮孔钻好后，要将其保护好，一般用堵塞物将孔口盖好，以防石块进入炮孔将炮孔堵住［1－2］。

2.2 装药

预裂爆破炮孔的装药采用不偶合空气间隔式装药结构，不耦合装药系数应＞2.0。其它炮孔分两层装药。

孔眼完全钻好后，进行检查，爆破作业人员通知炸药库将所需炸药运至施工现场，按设计的装药量用进行装药，并用竹竿等辅助设施进行定位，保证不藕荷装药。

导爆管等安装正确，堵塞孔眼的材料和长度符合设计的要求。深孔装药出现堵塞时，在未装入雷管、起爆药柱等敏感起爆器材时，要用铜制或竹竿处理。

装药时保证填塞质量，采用黏性土做堵塞物，禁止采用石块或易燃材料填堵。堵塞过程中要防止破坏起爆线路。

禁止拔出或硬拉起爆药包或药柱中的导爆管，导爆索或电雷管脚线［3］。

2.3 起爆

整个起爆网路布置好后，最后连接到起爆控制器。然后通知工区的安全保护人员对工区进行清场，并对警戒线内交通道路进行封闭处理。确保无人在爆破威胁区，然后起爆。雷雨季节采用非电起爆方式。炮响后5 min内不准施工人员进入工地。爆破后爆破员在规定的时间后进入爆破地点，检查有无盲炮、危石等现象。爆破人员要及时填写爆破记录。如过确认无盲炮后在15 min 后方准进入施工现场。

2.4 清渣

确保所有的孔眼都完全起爆后，清理坡面孤石，然后机械清理松动的松渣直至原基岩面。

3 右岸高陡边坡锚固支护施工

为满足安全施工要求，在开挖完过程中以及开挖完毕后需及时对高陡边坡进行支护。对高陡开挖边坡实行锚杆、锚索的支护作业。

3.1 锚杆施工

3.1.1 测量放线及搭设平台

按施工设计图尺寸，用经纬仪器放出锚杆位置，并做好记录，签证。

根据本工程的地质情况，搭设操作平台有一定的难度，必须在表面局部找平，辅设50 mm厚度木板后，再搭设施工平台［4］。

3.1.2 钻机安装和钻孔

钻机安装应平稳，用扣件锁定。锚孔设计倾角为15°，用罗盘确认主动钻杆倾角，误差控制与设计倾角±1°内。

待钻头钻进1 ～1.5 m的再全速钻进，否则易因钻头摆动造成锚孔歪斜;因为上部部分是土层，所以必须达到设计要求的钻孔深度确保锚固质量;及时的做好钻孔记录。

3.1.3 清孔

在钻孔达到设计相关方面的要求之后，利用清水将孔内的泥浆冲洗干净，以手拈无砂粒感觉为止。

3.1.4 锚杆的制作与安放

锚杆采用钢筋在使用前监理的见证下抽样送检，要校直，锚杆应在平台上制作，为保证制作中不受雨天影响，和钢筋表面清洁，在钢筋制作平台上辅设木板;锚杆应按设计要求的进行制作，隔2 m点焊成束，再在锚杆上焊接定位船形支架。锚杆采用人工运到孔口，人工放入孔内，放入过程平缓，避免擦挂孔壁，孔底钢筋保护层为25 mm。

3.1.5 灌浆

灌浆用水泥砂浆标号为M30，使用42.5R 水泥，砂细度直径≥0.1 mm，根据现场实际情况，可参入水泥用量0.7%的减水剂和10%膨胀剂及0.3 早强剂;经监理认可方可进行注浆工艺;严格按配合比配制砂浆，严格计量，搅拌均匀。搅拌时间≥3 min后经过筛网放入盛浆池内，随拌随用，浆液应在初凝前用完。

锚杆灌浆灌浆压力为0.3 ～0.5 MPa。灌浆前，先用清水或清浆润湿灌浆泵和管路，然后进行灌浆，灌浆管必须插到孔底，由下而上，边灌边拔，控制拔管速度，直到孔口返浆一次性灌完为止。灌浆时如果遇到较大裂隙，可采取浓浆、多次、间歇等方法注浆，使锚固浆体必须饱满，实际量必须大于理论量，如注浆超过设计量的20%，仍未达到要求时，及时报告现场监理和业主代表处理［5－6］。

3.2 预应力锚索施工

3.2.1 测量放线

施工孔位偏差≥2 cm，钻孔倾角允许误差不得超过±5°，由于难免会受到沉渣的影响，为了保证锚索锚固的深度，实际钻孔的深度必须要大于设计深度0.5 m。

3.2.2 平整场地及搭设施工平台

结合施工现场的具体情况，对于平台基础应该是人工进行铺设，应该确保其基础的平整性与牢固性、通过利用钢管脚手架来将施工平台搭设完成，平台宽度同样也需要做好严格的控制，必须要保证＞3.5 m，在平台的外部位置进行防护栏杆的设置［7］。

3.2.3 钻机安装

钻机的安装同样也需要注意多方面的内容，不仅要确保其安装稳定性，还要确保安装的周正性。确保钻机可以抵抗岩层钻杆返推力的作用。

3.2.4 钻进成孔

开孔的速度不宜过快，应该尽量的保持慢速进行，试验孔和开始施工的第一孔，可以利用筒式钻机工艺将岩心取出来，进而获取到所需要使用的地质资料，为钻孔施工提供参考依据。另外，需要注意的是，对于施工钻具以及钻杆一定要保证平直，以确保锚孔斜度达到有关规范的要求，孔位一定要保证精准，轴线的误差≤20 mm，倾角误差不可以大于孔深的1%，孔深的偏差应该控制在10 mm的范围之内，在实际的施工阶段，如果发现地质情况、锚索的承载力等有关方面和设计值之间有着比较大的偏差的时候，必须要第一时间做好和设计人员以及工程监理人员的沟通。

对于预应力锚索的施工还需要重点进行安全管理，保证工人施工的安全性。钻孔中遇到坍孔，应立即停钻进行固壁灌浆处理，注浆24 h后重新钻进。

3.2.5 清孔

在成孔满足有关设计方面的要求之后，就可以通过利用空压机把孔内部的岩粉、岩屑等杂物清理掉，这样也能够保证岩石和砂浆可以紧密的黏结。

3.2.6 锚索制安

锚索应有专门库房堆放，避免污染和锈蚀;锚索应保证干净光洁，不存在任何的污渍，表面没有油污，没有破碎，具备着齐全的产品合格证等相关证件，锚索一定要绑扎成束，并严格的根据设计的相关要求沿锚体轴线方向绑扎架线环、隔离支架，每隔1 m依次设置;锚索安装时外露端≥0.8 m，待张拉锁定后用切割机割断。需要注意的是，对于锚索的施工必须要按照编号进行，避免造成混乱。在入孔之前，一定要认真仔细的进行锚索编号和孔号的核对保证孔深以及锚索长度没有错误的时候，导向探头探孔。

按设计制作锚索，首先按钻孔深度计算切割钢绞线，按设计进行扎制，制好内锚头(导向帽)及隔离架，非锚固段作好防腐处理，并套好塑料管。钢绞线需一次制作，不得焊制，不得连接。制作完毕应架空放置，特别对于锚固段不得有油污及泥土［8－9］。

3.2.7 压力灌浆

灌浆采用M30 砂浆，根据实验室试配配合比搅拌砂浆，砂浆灌注采用压力注浆泵进行灌注，要求注浆管必须插入孔内距孔底0.5 m左右，再进行灌浆，灌浆压力0.3 ～0.6 MPa。

锚索先下后注浆方式施工。锚索应下入孔底，注浆管随锚索一起插入孔内距孔底5 ～10 cm，注浆管直径为Ф 25 mm。

注浆采用孔底注浆法，且分段注浆，先注锚固段，注浆时应缓慢搅拌砂浆，直到注满锚固段，砂浆灌注必须饱满密实。

注浆用水泥为PR32.5 普通硅酸盐水泥，砂料为净化的河砂，以细砂为宜，并且要过筛分选，砂粒的含泥量不应超过总重的3%，云母等轻物质的含量不超过总重的3%。

3.2.8 张拉、锁定和锚固

在水泥砂浆及立柱混泥土强度达到设计强度的85%后，对锚索进行张拉及锁定，必须严格按设计及有关规范进行，张拉前必须对张拉机进行标定。达到设计锁定力后，稳定10 min，打开高压油泵截止阀，张拉缸油压缓慢降至零，钢绞线锚固在OVM(G)15－8 ～15－10 锚具内。卸下工具锚，千斤顶，限位板。检测合格率达100%后，切除过长钢绞线，余留钢绞线80 mm。二次灌浆，通过垫板注浆孔在孔内压浆，注满后用混凝土封锚。