猴子巖水電站導流洞圍巖變形處理措施淺談

彭洪剛，蔣新東，丁俊

(中國水利水電建設工程咨詢中南公司，湖南長沙410014)

1 工程概況

猴子巖水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣孔玉鄉，是大渡河干流水電規劃“三庫22級”中的第9級電站。壩址控制流域面積約54 036 km2，多年平均流量774 m3/s。水庫正常蓄水位高程1 842 m，電站裝機容量1 700 MW，單獨運行年發電量69.964億kW·h。

該工程初期導流采用斷流圍堰擋水、隧洞導流的導流方式。2條導流洞斷面尺寸均為13 m×15 m(城門洞型，寬×高)，同高程布置在左岸，進口高程1 698 m，出口高程1 693 m。1#導流洞長1 547.771 m(其中與2#泄洪洞結合段長624.771 m)，平均縱坡3.230 5‰，2#導流洞長1 974.238 m，平均縱坡2.532 6‰。導流洞進水口采用岸塔式，塔頂高程1 745 m，塔體尺寸為25 m×25 m×51 m(長×寬×高)，閘室分為2孔，單孔尺寸為6.5 m×15 m(寬×高)。

2 工程地質條件

兩條導流洞圍巖以Ⅲ類為主，部分Ⅳ、Ⅴ類圍巖主要分布在F0、F8－2、F8－1等斷層部位。

變形段為1#導流洞樁號0+330～0+380，2#導流洞樁號0+430～0+460、0+640～0+895等洞段由于洞室結構面不利組合，加之地應力較高、巖層走向方向與洞向交角較小，開挖后順層擠壓破碎發育，巖體破碎，存在滲水等問題，成洞條件差，開挖支護完成后發生變形，出現了拱架變形、已噴混凝土開裂、脫落等明顯的變形現象。

3 開挖支護形式

導流洞分上、中、下三層開挖，上層開挖后按設計要求對頂拱及邊墻進行支護施工。支護形式為Ⅰ18工字鋼拱架，拱架間距1 m;錨桿φ28，L=6 m，間距1 m，沿拱架布置，鋼筋網φ6.5@15 cm×15 cm，巖面噴C25混凝土封閉;對頂拱脫空超出50 cm的部位增設縱向鋼支撐和副拱撐住巖面，對副拱與巖面間的空腔噴C25混凝土進行封閉。

4 變形原因分析

1#洞樁號0+330～380、2#洞0+430～0+460、0+640～0+895洞段斷面較大、埋深大、地應力高(局部已達30 MPa)，巖石為中厚至以薄層變質灰巖、白云質灰巖為主，巖層與洞頂部呈緩傾角相交，巖石層間結合不緊密，節理、裂隙發育，沿巖石層間大部分有滲水，局部頂拱存在結構面不利組合，前期開挖曾出現掉塊和小的坍塌。特別是K0+750～780段頂部有F0斷層、PD8－2探洞通過，裂隙發育，圍巖洞室滲水較嚴重。開挖支護后受復雜地質條件影響，圍巖內部位移和應力變化明顯增大，外部顯現拱架變形，噴射混凝土表層開裂、局部有掉塊現象。

監測資料數據反映出2#洞樁號0+715、0+755斷面實測位移應變從2010年6月17至7月1日分別增大了21.27 mm(讀數已達最大量程)，斷面變形增大;對1#導流洞樁號0+330～0+380段圍巖進行聲波檢測和鉆孔全景成像檢測后，從表面拱架局部變形、噴射混凝土開裂特征和噴混凝土局部掉塊等現象考慮，結合相關地質資料和監測數據成果判斷，圍巖內部位移和應力變化有明顯繼續變大趨勢。

5 采取的加固處理技術措施

經業主、設計、監理、施工方綜合觀測資料、變形洞段地質和外觀實際變形情況進行詳細分析情況后，擬定采用預應力150 kN、9 m長、φ32的預應力錨桿加固技術進行處理。

(1)施工方法。

變形預應力錨桿均采用錨桿臺車造孔，注漿泵注漿，錨桿安裝采用自制的施工臺架作為登高設備，人工配合輔以挖機、裝載機等設備安插。

(2)施工工藝。

①按設計參數進行錨桿孔位放樣，用紅油漆做好標識，對孔位編號，錨桿按同樣的方法編號。

②錨桿鉆孔采用TOMROCK錨桿臺車，角度根據所放出的方向線嚴格控制，孔徑70 mm。施鉆時鉆頭要對準巖壁上的錨桿孔位標識下鉆，開孔偏差不大于50 mm，開孔時用小功率緩慢鉆進，鉆進50 cm，校正鉆孔方向后全功率鉆進。

③利用錨桿臺車，可一邊鉆孔一邊洗孔，待清水流出結束沖洗，對各孔的孔徑、孔深、孔位、孔向進行自檢，填寫好三檢記錄，報監理工程師驗收合格后進行下道工序施工。

④采用快速錨固施工的方法，內錨固段選用速凝錨固劑，設計內錨固段3 m正常用量為25 kg;外錨固段選用緩凝錨固劑，設計外錨固段6 m正常用量為50 kg。注裝錨固劑時，安裝人員先根據內錨固段的長度在注漿管上做出標記。錨固劑以0.3～0.35的水灰比拌制后成膏狀，使用JRD300B灌漿泵均勻打入孔內，操作人員緩慢拔管。

⑤錨桿制作，采用Ⅱ級、直徑為32 mm20MnSi螺紋鋼筋，錨桿、墊板、墊圈在加工廠按要求制作成型，加工好的桿體按規范要求進行檢查驗收，合格后用于本工程。

⑥錨桿安裝。錨固劑注裝結束后，開始安插桿體。錨桿由人工配合輔以機械安裝。采用自制臺架作為登高設備，將桿體緩慢推至設計位置。桿體送至設計位置后，停止推送，然后用木楔臨時固定桿體，孔口封閉保護。桿體必須在速凝水泥初凝前安裝到位(預應力錨固劑的理論初凝時間為55 min)。

⑦速凝錨固劑初凝后，開始安裝錨桿托板、墊圈和螺帽并調整托板位置，使之與錨桿軸線垂直。若巖面采用球形墊也難以調平螺母與球形墊板平行時，可采用適量速凝藥卷墊平。

⑧桿體的張拉鎖定應在緩凝錨固劑初凝前、速凝錨固劑強度(含墊板后找平水泥卷)達到20 MPa后進行。根據選用錨固劑的初、終凝時間以及張拉錨桿生產性試驗結果，當水灰比為0.3時，將張拉控制在桿體注裝結束6～9 h進行，即最早張拉時間為速凝錨固劑注裝后6 h、最遲張拉時間為速凝錨固劑注裝后9 h。當水灰比為0.35時，將張拉控制在錨桿注裝結束7～9 h內進行。張拉時采用經過率定的扭力扳手逐級一次加載到設計張拉力的115%，然后鎖定桿體。

(3)控制要點。

預應力錨桿施工工序簡單，技術要求嚴格，為確保施工質量，施工過程中嚴格按照施工程序施工，每道工序完成并經檢查驗收后方可進入下道工序施工。除了嚴把程序檢查驗收關，對以下幾個質量重點亦做了嚴格的控制:

①對錨桿精軋螺紋鋼、錨固劑等重要材料，要求相關資料齊全并進行進場抽檢，以確保材質合格。張拉前，首先對扭力扳手進行率定，率定合格后方可用于張拉施工。施工過程中，對扭力扳手要求每周率定一次，確保張拉精度。

②造孔是質量控制的關鍵環節之一，孔位必須經測量放樣并用紅油漆標識。液壓鑿巖臺車要選用經驗豐富，責任心強的操作手，開鉆前要認真調整好鉆臂方向，確?？紫虼怪睅r面后再開鉆，鉆桿勻速鉆進，并不斷加水沖洗巖粉。

③內錨段灌漿是否密實是確保張拉成功的關鍵環節。首先要確保錨固劑浸泡充分，要求將浸泡時間控制在2.5 min左右;其次，每打入一卷錨固劑，輸送管向孔外拉出5 cm左右，要確保打入錨固劑填滿3 m錨固段。

④張拉是預應力錨桿施工最重要的環節，張拉要嚴格按技術要求進行逐級張拉，全過程嚴格監控，并做好詳實、細致的原始記錄。

6 圍巖監測結果

上述不良地質部位經實施預應力錨桿加強處理措施后，多點位移計、錨桿測力計測出的變化數據顯示，各測點變化較小，較為穩定，現場檢查沒有發現外觀變形、噴混凝土開裂、脫落繼續發展的現象，監測成果顯示，洞身處于穩定。1#導流洞樁號0+345、0+360多點位移計監測成果顯示，處理前多點位移計測值變化速率為1～3 mm，處理完成后多點位移計測值變化速率小于0.01 mm，該洞段處于穩定;2#導流洞樁號0+715、0+755多點位移計監測成果顯示，處理前多點位移計測值變化速率為0.1～0.6 mm，處理完成后多點位移計測值變化速率小于0.01 mm，該洞段處于穩定。

7 結語

對于導流洞中出現的不良地質變形部位，通過外部觀察和內部觀測資料并結合變形洞段的地質條件進行詳細分析，及時擬定采用了可行、快速、適宜的預應力錨桿加固技術處理措施，經外部繼續觀察和儀器檢測成果顯示，取得了良好的加固效果，確保了洞室的穩定和工程施工的安全，為類似工程施工中出現相似情況的處理積累了寶貴的經驗。