克孜爾水庫右壩肩傾倒體防護技術

盧軍

（新疆克孜爾水庫管理局 阿克蘇市 842000）

1 工程概況

克孜爾水庫位于阿克蘇地區拜城縣境內，渭干河上游的木扎提河與克孜爾河交匯口處，是塔里木河水系渭干河流域上的一座具有綜合效益性的大型水利樞紐工程。工程主要以灌溉、防洪為主，兼有旅游、水力發電及水產養殖。克孜爾水庫原設計庫容為6.4億m3，工程等別為一等大（Ⅰ）型，場區地震基本烈度為8度，設防時均按照8.5度；2007年5月克孜爾水庫完成了大壩安全鑒定工作，鑒定結論為“三類壩”，存在的主要問題是水庫大壩現狀防洪能力不滿足原設計標準，2007年11月正式列入全國第三批病險水庫除險加固專項規劃。克孜爾水庫右壩肩位于主壩右岸卻勒塔格山第一排山脊北坡腳下，山體相對壩面高度340m左右，自然坡比1∶1～1∶0.75，由于右壩肩巖層不斷出現塌滑、座滑變形、扭折、蠕變及彎曲現象，從而導致右壩肩形成長約650m的巖石傾倒體，這主要是因地質構造應力作用的原因。

2 右壩肩邊坡穩定分析

根據截滲墻軸線剖面分析，從1244m高程以下存在一張性滑裂縫，一般寬度（1.3～2.6）m，最大寬度3.5m，最小寬度（0.05～0.1）m。裂縫的充填物一般以碎石、角礫和泥砂混合物為主，充填物直徑變化大，結構疏松，架空結構發育，架空空隙最大達0.2 m。滑裂縫傾向SE（坡外），傾角一般為43°～65°。

通過穩定分析計算，計算正常用蓄水位和正常蓄水位加8度地震條件下壩頂以上局部和整體邊坡的穩定，計算結果見表1。附圖為滲墻軸線工程地質剖面。

表1 右壩肩傾倒體邊坡穩定分析成果表

附圖 滲墻軸線工程地質剖面

根據剖面計算結果，壩頂以上邊坡在正常蓄水位工況條件下的安全裕度較低，安全系數為1.057和1.100，地震工況條件下穩定性較差，安全系數為0.992和1.018，均不能滿足規范要求的安全控制標準，應進行加固處理。

3 右壩肩傾倒體處理的防護技術

3.1 右壩肩傾倒體處理原則

（1）壩頂高以下，減少沉降為主，利用充填固結灌漿增加傾倒體的密實度，提高底部承載力。

（2）以卸荷和對邊坡加固為主，減少對下部巖體的作用力。

3.2 加固方案及施工技術

（1）錨索安裝：錨索垂直滑裂面布置。與水平夾角為15°錨固梁的砂漿錨桿間距1m，呈梅花型布置。Φ22砂漿錨桿長2.5m深入巖石2.15m深入錨梁0.35m。按40d計算錨固長度，錨梁400cm×400 cm，混凝土標號C30（二級配）高抗硫硅酸鹽水泥，鋼筋保護層35mm，錨索設計荷載1000kN，長（35～40）m，內錨頭間距取2m，為對內錨固長度進行確定，施工時應按規范進行拉拔試驗。由于錨索體為無粘結鋼絞線（直徑為15.2mm）成束而組成，應安設一根Φ20mmPVC管在壓力分散型預應力錨索體中間以作為注漿管。

在錨索開始施工之前，應對所布置的試驗孔先進行試驗，這樣做的主要目的在于：①檢驗接近極限拉力與超過設計拉力的安全程度和工作性能。②為便于錨索規模施工前對結構參數、施工工藝調整，試驗時可及時發現錨索在設計和施工過程中所存在的缺陷，并有利于對錨索施工工藝的經驗進行總結。③有利于對邊坡地層中錨索的安全系數和極限承載力進行確定。④為確保錨固工程的安全、合理、經濟，可及時對設計參數進行校核，以此為高邊坡錨固工程的動態設計提供有效的參數。⑤能夠揭示出該地層下對錨索錨固力造成影響的各種因素及其影響程度。

灌注凈水泥漿是錨固段注漿錨固采用的主要工藝，在錨索體上附Φ30mm塑料管，一同送入孔內，水灰比控制在（0.45～0.50）左右，水泥凈漿主要采用高抗硫水泥，往孔內注漿時最好采用注漿泵，直到漿液溢出孔，如漿液面在注漿完成后下降，應及時注漿進行補灌，直到孔口的漿液穩定為止。

張拉用YDC240QX-200張拉千斤頂分組單根逐一順序張拉，預緊油壓（4～6）MPa。當錨索孔口鋼筋混凝土達14d齡期后（不低于設計強度的75%）即可對錨索張拉。張拉采用分級加載至所需的張拉力，并對鋼鉸線拉出長度進行記錄，直到預緊力達到設計標準，卸壓換孔時穩壓維持5min左右再進行，同時應緩慢平穩地進行加載和卸載，值得注意的是，在加載過程中速率不能超過0.1σcon/min，卸載速率不宜超過0.2σcon/min,加載完成后應觀測5min。最大張拉應力應控制在103℅σcon～105℅σcon范圍內，穩壓（10～20）min后鎖定。鎖定后的48h內，若錨索應力下降到設計值以下時應進行補償張拉，以減小預應力損失。同時分別記錄每級荷載對應錨桿的伸長量，繪制荷載-位移曲線。

（2）削坡及掛網：右壩肩削坡采用人工配合機械削坡，削坡后坡比為1∶1。削坡面的掛網噴護，砂漿錨桿為Φ25mmII級鋼，長度為3m。錨桿按間排距1.5m×1.5m梅花形布置。排水孔Φ50，入巖0.2m，仰角5°。錨桿孔位偏差不大于10cm。孔深偏差不大于5cm。錨桿安裝前，對桿體材料進行平直、除銹、去油污處理；錨桿采用人工安裝并插入孔底。錨桿注漿時采用PVC管插入距孔底（5～10）cm，隨后邊注漿邊向外拔管，直到注滿為止，并確保錨桿孔內漿體飽滿。錨桿注漿后3日內，嚴禁敲擊、碰撞及拉拔錨桿。網筋為Φ8I級鋼，網間距為20cm×20cm。

噴混凝土采用干拌潮噴法施工工藝，噴混凝土采用PZ-5B型混凝土噴射機，噴射施工前清理受噴面，噴混凝土采用干拌潮噴法施工工藝，人工持噴槍在施工平臺架上自下而上分段分區進行噴射。噴錨厚度為10cm。

（3）右壩肩固結灌漿工藝：灌漿范圍為樁號W130m～W165m，灌漿底高程為1112.0m。固結灌漿采用425#高抗硫硅酸鹽水泥；漿液配合比為：5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶16個比級。灌漿可采用純壓式灌漿法。灌漿施工采用自上而下分段卡塞法進行灌漿；漿液拌制使用高速攪拌機，攪拌時間少于30 s，灌漿時，各段灌漿塞應塞在相鄰已灌漿段底以上0.5m處，以防漏灌。

灌漿壓力和漿液變換：當灌漿壓力持續升高或注入率保持不變時，或當灌漿壓力保持不變，注入率持續減少時，水灰比不得改變；當某一比級灌注時間已達1h或漿液注入量已達300L以上，而灌漿壓力和注入率均無明顯變化時，漿液應換濃一級進行灌注。而在注入率大于30L/min的情況下，漿液濃度可根據實際情況更換。灌漿孔全孔灌漿結束并經驗收后進行封孔。表2為灌漿壓力值表。

表2 灌漿壓力值表

封孔采用“分段壓力灌漿封孔法”封孔，即自下而上分段進行封孔，采用與該段灌漿壓力相同的壓力，灌注0.5∶1的純水泥濃漿進行封孔，在壓力符合規定的條件下，當灌漿孔注入率小于0.4L/min時，繼續灌注60min或不大于1L/min時，繼續灌注90 min，可結束灌漿，而當注入率不大于1L/min延續30min停止，在孔口段延續60min停止，灌漿孔封孔。檢查孔壓水試驗透水率q≤5Lu為壓水試驗合格。對于接觸段及其下段的壓水試驗合格率應達到100%，并且還要確保往下各段的壓水試驗合格率達到90%以上。

4 右壩肩傾倒體防護效果

清坡面對1244m高程下進行削坡，以達到削坡卸荷目的，減少張裂面自重荷載，改善邊坡的應力狀態，減小下滑力；壩體以下固結灌漿提高W150截滲墻附近、壩面以下的傾倒體巖剛度和抗變形能力，有效封堵壩體巖石裂隙，防止滲漏；清坡面的掛網噴護工程，遏制右壩肩山體風化程度，防止了雨水進入巖體的張裂縫，對裂縫的發展起抑止作用，同時防止碎石下落和泥石流的形成，有效保護了地面建筑物及設備的安全。黏結式壓力分散型預應力錨索有效地調節和提高了巖土的自身強度和自身穩定能力，增強了巖體的整體性和穩定性。根據加固方案進行穩定計算，穩定性得到提高。

表3為加固后右壩肩傾倒體邊坡穩定分析成果表。

表3 加固后右壩肩傾倒體邊坡穩定分析成果表

5 結 論

針對右壩肩傾倒體綜合加固處理在此高邊坡中的應用，加固增穩措施效果較為明顯，有效改善了邊坡的應力狀態，提高了邊坡巖體的抗變形能力，提高了右壩肩傾倒體邊坡的整體穩定性。

[1]新疆維吾爾自治區水利水電勘測設計研究院.新疆渭干河克孜爾水庫除險加固工程初步設計報告[R].2008.

[2]中國水利水電科學研究院.渭干河克孜爾水庫右壩肩邊坡巖體穩定研究報告[R].2007.