淺談雜谷腦河古城水電站震后廠房后邊坡錨索施工

趙凱，毛進

(四川華電雜谷腦水電開發有限責任公司，四川成都610091)

1 工程概述

古城水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州理縣及汶川縣境內的雜谷腦河上，屬雜谷腦流域水電規劃“一庫七級”開發規劃方案中的第七級梯級電站。廠址選在汶川縣下莊村下莊電站庫尾的雜古腦河右岸Ⅰ階臺地的下游側，階地后坡基巖裸露，僅坡腳有少量崩坡積堆積物零星分布。開挖揭示廠房后坡發育一條斷層，斷層產狀:N70°W/NE∠10°～15°，起伏，斷層貫穿廠房后坡。在廠房基礎開挖期，后邊坡發生了沉降變形，經一期錨索治理后，變形速率減緩?！?.12”汶川特大地震后，一期錨索陸續失效。為防止邊坡繼續變形，確保廠房安全，震后陸續新增了二期震后加固錨索、三期錨索、四期錨索。據內部觀測數據反映，治理效果良好，邊坡趨于穩定。

2 廠房后邊坡工程地質情況

古城水電站工程廠址構造部位位于薛城“S”型構造系中下莊倒轉復背斜之北西翼，巖層產狀近EW/S，∠75°～85°，與谷坡呈大角度相交。區內無大的斷層出露，地質構造主要表現為以層面為代表的一套節理裂隙系統，其余裂隙不甚發育。

廠區物理地質作用為岸坡巖體傾倒變形和風化卸荷。據地表地質調查，廠址區發育一傾倒變形體(崩坡堆積)，其下游邊界位于廠房后坡一小沖溝，距調壓井約40 m，上游以黑土坡滑坡下游側溝(大干溝)為界，前緣至廠房后坡陡坎處，高程約為1 490 m。

在廠房基礎開挖施工過程中，揭示廠房后坡發育一條斷層，斷層產狀:N70°W/NE∠10°～15°，起伏。斷層貫穿廠房后坡，廠區內后坡上游側發育高程為1 414.6 m，下游發育高程為1 439 m，斷層下盤影響帶寬度為11～14 m，影響帶為絹云母千枚巖，軟化、泥化。斷層及其影響帶(泥化夾層)物理力學參數建議值:f'=0.2～0.25，c'=0.002～0.005;下盤影響帶物理力學參數建議值:f'=0.25～0.35，c'=0.025～0.028，［R］=0.2～0.3 MPa。斷層相對位置關系見廠房后邊坡工程地質剖面圖(圖1)。

3 一期錨索及“5.12”地震受損情況

為保證廠房邊坡的穩定。在廠縱0+075～廠縱0+085布置框格梁錨索，增加200 t錨索9根;在廠縱0－000.5～廠縱0+075處高程1 407.4 m、1 411.4 m、1 415.4 m、1 419.4 m布置錨索61根，一期錨索總共為70根，其中200 t錨索40根(深度為40～60 m)，100 t錨索24根(深度為42～70 m)，150 t錨索6根(深度為42m)。錨索布置情況見圖2。

“5.12”地震后，古城水電站廠房后邊坡出現了錨噴混凝土開裂、外鼓甚至錯臺，底部貼坡混凝土擋墻出現開裂、剪斷，錨索網格梁及錨墩出現拉裂，廠房后邊坡變形較大，導致安裝在邊坡上的4套多點位移計全部不能正常工作，其中1套多點位移計損壞，其余3套多點位移計均超量程。廠房后邊坡安裝有錨索測力計的錨索采用分級分階段性張拉，錨索測力計PR1～PR6鎖定噸位分別為:PR1(103.95 t)、PR2(210.69 t)、PR3(171.55 t)、PR4(206.87 t)、PR5(204.97 t)、PR6(216.28 t)?！?.12”地震后，錨索測力計PR1～PR6出現了不同程度的松弛，詳見表1。

4 震后廠房后邊坡錨索治理過程

針對廠房后邊坡的嚴峻形勢，自震后恢復施工伊始，工程建設四方會同專家組成員，通過對現場進行察看和對地質資料、監測資料反映的情況進行分析并討論，形成了以下幾點主要結論。

4.1 對廠房后邊坡滑動面進行分析后取得的結論

圖1 廠房后邊坡工程地質剖面圖

圖2 震前邊坡錨索治理布置圖

表1 廠房后邊坡錨索測力計監測成果表

廠房后邊坡變形分兩個階段，第一階段為2006年基坑剛開挖時，后經過一期錨索得到了穩定，第二階段為“5.12”大地震后?！?.12”汶川地震對古城電站廠房后邊坡產生了較大的影響，對廠房區域安全而言，先對邊坡進行治理是十分必要的。邊坡治理主要還是靠預應力錨索。從壓力管道的變形情況看，變形主要集中在從壓力管道3#支管進洞40 m的長度內，以此推斷，廠房后邊坡觸動面在弱風化、弱卸荷下限的外緣，推測在強卸荷面與弱卸荷面之間，后續錨索深度宜鎖定在弱風化、弱卸荷下限以內。

4.2 對廠房后邊坡后續增加錨索支護方案的幾點考慮

后續增加錨索張拉噸位不宜超過200 t，噸位過大將對邊坡產生破壞影響。廠房后邊坡后續增加的錨索與震前一期錨索宜采用框格梁連接，從而使所有錨索整體受力，對后邊坡的穩定將會有較好的效果。震后，廠房后邊坡支護范圍適當向上、下游延伸，對上游側的GIS樓和下游側的回車場做適當考慮，同時，應對廠房上游GIS樓位置的邊坡進行適當削坡。

基于以上意見，設計在后期陸續增加了二期震后加固錨索、三期錨索(回車場錨索)、四期錨索(震損錨索修復新增)。二期錨索及二期震后加固錨索總共設計了74根，設計噸位為250 t級，張拉鎖定噸位為200 t級。

三期錨索支護范圍不在廠房后邊坡主支護范圍內，位于廠房下游側安裝間前的回車場內。根據震后工程建設四方及專家組討論意見，最終于回車場邊坡處布置了三期錨索共20根，設計噸位250 t級，張拉鎖定噸位200 t級。

四期錨索(震損錨索修復新增)位于廠縱0+034～廠縱0+075處，高程1 431.4 m和1 435.4 m兩排，共26根，設計噸位250 t級，張拉鎖定噸位200 t級。

震后錨索新增及加固布置情況見圖3。

5 錨索治理完成后廠房后邊坡內部觀測情況

為及時監控廠房后邊坡的變形情況，在實施錨索支護的同時，對震后新增錨索又布置了15套錨索測力計及4套多點位移計。監測數據及過程線如下:

表2 古城水電站廠房后邊坡錨索測力計(PR1－PR3)監測成果表/t

表3 古城水電站廠房后邊坡錨索測力(PR4－PR6)計監測成果表/t

表4 古城水電站廠房后邊坡錨索測力計PR7－PR9監測成果表/t

表5 古城水電站廠房后邊坡錨索測力計PR10－PR12監測成果表/t

圖3 震后邊坡錨索新增及加固布置圖

圖4 廠房后邊坡多點位移計M1監測成果過程線圖

圖5 廠房后邊坡多點位移計M2監測成果過程線圖

圖6 廠房后邊坡多點位移計M3監測成果過程線圖

圖7 廠房后邊坡多點位移計M4監測成果過程線圖

錨索測力計成果過程線顯示:目前監測部位錨索的錨固力在張拉鎖定后截止到2009年7月份前錨固力均有少量損失，目前錨索測力計PR1～PR12的錨固力普遍在108.50～182.98 t之間;錨索測力計PR1～PR12監測的廠房后邊坡支護錨索軸向荷載監測成果基本無變化，過程線比較平緩。在對監測成果和過程線進行綜合分析后得知:1 427.4 m高程錨索測力計PR1～PR4過程線從2009年6月份開始呈上揚趨勢，其中PR3、PR4較為明顯，加密觀測到目前為止變化已逐漸平穩，過程線趨于平緩;1 423.40高程錨索測力計PR6錨固力從2009年6月份有所增大，從加密觀測到目前為止PR6的變化已逐漸平穩，過程線趨于平緩;副廠房后邊坡的錨索測力計PR9～PR12監測成果過程線呈平穩走勢。根據目前的監測數據，邊坡處于穩定狀態。

從布置在廠房后邊坡的多點位移計監測成果看，多點位移計孔口變形在－0.18～12.02 mm之間，目前的孔口累計最大位移量為12.02 mm。從數據分析得知，與上月觀測數據比較基本無變化，邊坡表面淺表層也有小量卸荷松弛變形。成果過程線顯示:目前M42(1 430 m高程、縱:0+011斷面)與M43(1 460 m高程、縱:0+050斷面)多點位移計變化量逐步穩定，本月變化速率放慢，孔口累計最大位移量分別為12.02 mm和10.74 mm。根據目前的監測數據，邊坡處于穩定狀態。

6 結語

古城水電站廠房后邊坡經過實施預應力錨索支護治理，在引水系統充水、機組動態調試中，內部監測數據反映其整體穩定，未發生任何異常，治理效果良好，對其他類似邊坡治理有一定的借鑒作用。