锦屏一级水电站水库工作船停靠点工程边坡K0+325～K0+370段裂隙处理施工技术

张　健

(中国水利水电第十工程局有限公司 二分局，四川 都江堰　611830)

锦屏一级水电站水库工作船停靠点工程边坡K0+325～K0+370段裂隙处理施工技术

张健

(中国水利水电第十工程局有限公司 二分局，四川 都江堰611830)

摘要：锦屏一级水电站水库工作船停靠点工程下河坡道开挖时发现了两条延伸长大的溶蚀裂隙，该裂隙纵向贯通路基，向下近乎垂直，与边坡层面裂隙相通。介绍了所采用的锚索加固处理方案，确保了该工程的施工质量和安全。

关键词：锦屏一级水电站；下河坡道；锚索施工技术

1工程概述

锦屏一级水电站水库工作船停靠点工程主要由下河坡道、管理房组成。在下河坡道开挖桩号K0+325～K0+370段路基开挖时，发现了两条延伸较大的溶蚀裂隙，产状为N20°～30°E/NE∠70°～80°，部分近直立，裂隙基本纵向贯通该段路基，向下基本垂直延伸，裂隙宽5～30 cm不等，据调查，该路基稳定性与外侧坡稳定性相关联。外侧坡开挖揭示多条层面裂隙，爆破开挖后，部分层面裂隙松弛，由于溶蚀裂隙与层面裂隙相互连通，溶蚀裂隙切割了层面裂隙，在荷载作用下，可能会造成组合块失稳，破坏模式为以层面裂隙为底滑面、以溶蚀裂隙为后缘切割的平面滑动。为确保锦屏一级水电站水库工作船停靠点工程下河坡道开挖桩号K0+325～K0+370段工程的施工质量安全，经研究决定采用增设锚索加固的处理方案。

边坡锚索：1 500 kN型锚索，单根总长20 m，排间距3 m，水平间距4 m。锚墩尺寸为120 cm×120 cm，采用C35混凝土；锚索外锚头尺寸为30 cm×30 cm，采用C20混凝土；锚夹具为ESM15系列，共布置了8根锚索。

2锚索施工技术

2.1施工脚手架及施工平台

因锚索布置于边坡位置，其最大垂直高度为16 m，故在锦屏一级水电站水库工作船停靠点下河坡道K0+325～K0+370段整个坡面搭设满堂脚手架，沿坡面从坡脚起自下而上依次架设满堂脚手架。锚索施工部位脚手架钢管间排距为0.5 m，确定布置8排立管，锚索施工区域布置30根长1.5 m、直径为5 mm的固架锚杆，并与脚手架立柱底部焊接牢固，脚手架横向用电焊将其固定在边坡已经施工完成的系统锚杆上进行锁定，应确保锚索施工脚手架在纵、横两个方向都得到牢固、可靠的连接。每层锚索施工平台上连续铺设5 cm×10 cm板方材和竹胶板，宽度3 m，外侧临空面挂安全网封闭。1 500 kN锚索施工在脚手架上进行。

2.2锚索孔造孔

设计钻孔要求：1 500 kN级锚索钻孔孔径为30 mm，如图1所示。

钻孔孔位：按设计位置进行钻孔，将开孔偏差控制在10 cm之内。锚索孔钻孔的孔位采用全站仪测量定位，钻机倾角采用水平尺和角尺控制。

钻孔方法：采用成都哈迈岩土钻掘设备厂生产的XZ-70型钻机造孔，采用复盛PES1060电动移动式高风压空压机供风。

钻杆采用φ89高强度钻杆，开孔钻具采用CIR150风动冲击器，配φ150钻头开孔。钻孔过程中的孔斜控制采用粗径长钻杆加设扶正器，并配备防卡器、反振器及喷射灌浆钻具。

在施工过程中，钻机钻至垂直裂隙处时出现了塌孔、漏风、卡钻及无法排渣的情况。对此，立即停止了钻进，采取了固结灌浆措施对钻孔及周围岩体进行固结处理。

为了在岩层破碎、裂隙发育的岩质边坡上钻孔顺利，加快钻孔进度，提高成孔率，遂采用固壁灌浆措施对钻孔及周围岩体进行处理后再重新扫孔钻进的办法。灌浆压力取0.3～0.5 MPa，浆液水灰比为0.5∶1 ～0.4∶1。待凝等强后扫孔、继续钻孔。

钻孔达到设计深度后不立即停钻，稳钻1～2 min，防止孔底尖灭而达不到设计孔径。钻孔完成后，使用高压空气(风压0.2～0.4 MPa)将孔内的岩粉及水体全部清除出孔外。

2.3预应力锚索体的制作

锚索材料：本工程锚索设计为压力分散性锚索，锚索采用φ5.24的1 860 MPa级低松弛、高强度无粘结钢铰线制作锚束，其内锚固段由专门制作的锚板和钢铰线构成多锚头承载体锚固结构。

切割下料：使用砂轮切割机下料，同组锚头的钢铰线等长、相邻锚头的铰线不等长。钢绞线下料长度应按设计孔道长度外加1 m的锚板及张拉外露长度，下料长度L=L(设)+1 m。

锚固挤压段钢铰线的清洗：剥离挤压段钢铰线的聚乙烯塑料套，剔除钢铰线表层的保护油脂；按顺序分别将钢铰线清洗干净，直至手感无油腻、有涩感且表面乌黑发亮为止，顺直排列在加工平台上。

组装：将钢铰线顺直排列在加工平台上，在XJ-600型挤压机上，用不低于36 MPa的压力将每根钢铰线与锚头嵌固端牢固联结，底部嵌固端钢铰线端头采取密封防腐措施。按照图纸装配单锚头、锚板、托板并进行锚头部分的制作；采用隔离架集束，钢铰线排列平顺，不扭结，两隔离架中间用铁丝牢固的绑扎，绑扎间距为2 m左右。锚索进出浆管按要求编入索体。对靠近孔底的进浆管出口至锚索端部的距离应大于200 mm。在锚索体外侧安置钢制对中架，使预应力锚索体在钻孔内居中放置，锚固段顶部安装导向帽。对组装好的锚索按照对应的锚索孔进行编号挂牌。将合格的锚索整齐、平顺地存放在距地面20 cm以上、间距为1～1.5 m的垫木上，不叠压存放并进行临时防护。

2.4锚索的运输和安装

锚索的运输采用人工抬运。运输过程中，采取措施防止损伤锚索及防护层PE套。锚索入孔前，应无明显的弯曲、扭转现象。进出浆管位置及通畅性检查合格后，采取人工将锚索缓慢均匀地推进锚索孔中。锚索安装完毕，对外露钢铰线进行临时防护。

2.5锚索注浆

注浆材料：灌浆水泥采用P.042.5R级普通硅酸盐水泥。

灌浆水灰比：锚索注浆水灰比为0.3～0.45，采用纯水泥浆液进行灌注。在浆液中掺加TQ型微胀早强掺和剂，使用ZJ—400高速搅拌机，按配合比先将计量好的水加入搅拌机中，再将袋装水泥按量倒入搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为3 min。

注浆方式：锚索安装后，采用孔口阻塞、全孔一次有压注浆法进行锚索注浆。灌注前，先压入压缩空气，检查管道畅通情况，通过与锚索捆绑在一起的PVC灌浆管，用SGB6—10型高压灌浆泵进行全孔灌浆，将灌浆压力控制在0.3～0.5 MPa(图2)。

注浆时浆液从注浆管向孔内灌入，气从排气管直接排出。当排浆比重与进浆比重相同时，进行屏浆。当固浆压力达到0.5～0.7 MPa时，再屏浆30 min即可结束。灌浆结束后，及时清理外露钢绞线上的水泥浆液。

2.6锚墩浇筑

钢筋制安：锚墩钢筋制安时，先用风钻在锚索孔周围坡面上对称打孔4个，插入φ5骨架钢筋并固定：将钢铰线束穿入导向钢管并把导向钢管插入孔内50 cm左右，导向钢管与孔轴、锚索同心，然后按照图纸要求焊接钢筋网并将其固定于骨架钢筋上。

钢垫板的安装：在孔口安装锚垫板、钢套管、结构钢筋等预埋件，将钢垫板牢固焊接在钢筋骨架上，其预留孔的中心位置于锚孔轴线上，钢垫板平面与锚孔轴线正交。

锚墩模板采用自制的四片定型钢模板在现场组装，钢模和岩面之间的空隙用木条嵌补。上模板预留进料口和观察排气孔。孔位附近设插筋固定模板。C35混凝土采用9 m3混凝土运输罐车从拌和站运至现场，使用溜槽完成混凝土入仓，插入式振动棒振捣。浇筑完毕，及时洒水养护。

2.7预应力锚索的张拉

张拉程序：先进行试验锚索的张拉。

锚索张拉按分级加载进行，由零逐级加载至超张拉力并经稳压后锁定，即0→mσ→稳压(20 min)后锁定(m为超载安装系数，最大值为1.05～1.1；σ为设计张拉力)。

(1)锚具选用ESM15—10。锚夹具在安装时从防护包装内取出，清理干净锚具、工作夹片及钢铰线表面。根据锚具外径，在锚墩钢垫板中心孔周围设置对中标志，将钢铰线按周边序和中心序顺序理出，穿入锚具。

(2)用电动油泵(ZB4-500S)、千斤顶(YCW-150B)对钢铰线实施张拉。初始荷载为设计工作荷载的σ/5。按照先中间、后周边对称分序张拉的原则用单根张拉千斤顶将钢铰线逐根拉直。钢铰线调直完毕，套上夹片并推入锚具夹片孔，用尖嘴钳、改刀及榔头调整夹片间隙，使其对称。分级循环张拉至设计工作荷载。

本工程锚索设计为压力分散性锚索，由多组锚头组成，先采用单根张拉的方式，确保各根钢铰线平均受载，然后再对1 500 kN级锚索进行整束张拉。

(3)先张拉锚具中心部位的钢铰线，然后张拉锚具周边部位的钢铰线，按照间隔对称分序进行：一个张拉循环完毕，进行下一个张拉循环，直至达到设计荷载。分级荷载：分 别 为0.25,0.5,0.75,1倍设计工作荷载σ，每级荷载持荷稳压5 min。

(4)锚索张拉锁定应力稳定后，锚具外的钢铰线除留存15 cm外，其余部分使用手持切割机将工作锚具外的超长部分钢铰线切除，并据此预留混凝土保护层，采用C25混凝土封锚，然后浇筑C20混凝土对外锚具及钢铰线做永久防护。

3结语

本工程锚索施工过程总体顺利，笔者认为有几点值得总结的经验：其一，本工程锚索孔贯通岩石垂直裂隙且裂隙宽度较大(5～30 cm)，在锚索孔钻孔过程中，时常出现卡钻情况，导致钻孔时费时费力，既影响施工进度，又增大了施工成本。经研究决定对所锚固边坡的岩石垂直裂隙用M7.5砂浆进行了全面回填，待其凝固后，再进行锚索孔

的钻进，从而减少了卡钻的时间。针对锚索孔小范围内的破碎岩石若具备先行固结的条件，应先对破碎岩石实施固结处理，然后再进行钻孔施工；其二，在场地条件允许的情况下，锚索制作的场地最好尽量离锚索施工区近些(最好是在施工现场布置)，只有这样，才能尽可能地减少锚索的污损和碰损。

张健(1963-)，男，四川南江人，工程师，从事水利水电工程施工技术与管理工作.

(责任编辑：李燕辉)

Construction of New Type Spiral Staircase Passage in Excavation of Deep and Large Shaft

FAN LuZHENG Dao-ming

(Sinohydro Engineering Bureau 10 Corporation, Chengdu , Sichuan , 610072, China)

Abstract:In excavation and concrete placement of deep and large shaft , vertical ladders are usually used for engineers and workers to go up and down in majority of vertical shafts , but this kind of passage will bring inconvenience to construction , besides , engineers and workers will exhaust by climb up and down in vertical ladders and it is not safe. Therefore , spiral staircases are newly used in large shaft passage to improve safety , stability , economy and efficiency . Furthermore , the passage meets safety requirements of construction and supervision down to shaft .

Key words:deep and large surge shaft ; excavation ; spiral staircase ; step ; vertical ladder

收稿日期:2015-02-15

文章编号:1001-2184(2015)02-0028-03

文献标识码:B

中图分类号:TV52;TV546

作者简介: