烏弄龍水電站灌漿排水洞開挖高邊坡溜渣槽的布置與設計

鄭 祥， 稅 先 祥， 吳 俊 麗

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

烏弄龍水電站大壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高130.5 m，壩頂高程1 909.5 m，建基面高程1 779 m，壩肩均屬高陡邊坡。根據(jù)整體灌漿規(guī)劃，分別在左右岸邊坡布置了九條灌漿平洞，其中，4#灌漿排水洞布置于右岸壩肩槽1 855 m高程，全長285.35 m，開挖斷面尺寸為380 cm×450 cm(寬×高)，9#帷幕灌漿洞布置于消力池尾部右岸邊坡1 840 m高程，全長53.44 m，開挖斷面尺寸為380 cm×450 cm(寬×高)。因該工程右岸無施工通道且未考慮布置交通隧洞，致使4#、9#灌漿洞工作面懸于高空，安全風險突出，加之其與下部壩基開挖干擾以及進度要求，必須采取既能滿足高邊坡灌漿洞開挖出渣，又不影響下部壩基開挖的方案予以解決。筆者結(jié)合設計圖紙及現(xiàn)場綜合因素，采用布置溜渣槽方案，解決了上述施工難題。

2 高邊坡溜渣槽的布置

該工程灌漿洞開挖寬度為3.8 m，考慮人行通道及出渣裝載機的必需工作面，僅能布置1條溜渣槽系統(tǒng)。受4#、9#灌漿洞周邊空間位置限制及灌漿洞結(jié)構特性，在4#灌漿洞布置了一條偏向上游的溜渣槽系統(tǒng)，在9#灌漿洞布置了一條偏向下游的溜渣槽系統(tǒng)。

溜渣槽系統(tǒng)主要由洞口鋼平臺、受料斗、溜渣槽及其支撐排架和溜渣槽下口擋渣墻組成。溜渣槽布置坡度按60%～75%控制，布置情況見圖1。

3 溜渣槽設計

3.1 鋼平臺結(jié)構設計及其支撐結(jié)構設計

鋼平臺頂部高程與灌漿洞底板開挖高程一致，長6.8 m，寬2.75 m，由下部鋼結(jié)構、上部鋼板和防護欄桿組成。鋼結(jié)構由8榀16#工字鋼鋼桁架組成，間距1 m，鋼桁架之間采用10#槽鋼連接成整體，鋼結(jié)構上部鋪設σ=10 mm花紋鋼板。鋼平臺平面布置情況見圖2。

鋼桁架斜支撐和立桿采用2φ28 mm、L=2 m錨桿進行鎖腳，錨桿入巖1.5 m，外露0.5 m，錨桿通過注漿方式進行錨固，部分馬道缺失部位將該處工字鋼延伸并澆筑C25混凝土固定，以保證鋼桁架與邊坡和馬道接觸牢固。斜支撐和立桿工字鋼底部根據(jù)實際地形澆筑C25護腳混凝土，其高度不小于30 cm。

鋼平臺臨邊側(cè)外緣采用標準防護欄桿進行防護，高度1.2 m，下部60 cm采用馬道板進行封閉，同時在距臨邊側(cè)30 cm處再設置一道防撞桿，高30 cm，防撞桿和支撐采用φ100鋼管焊接形成，支撐間距1 m，支撐與底部鋼板焊接牢固。

圖2 鋼平臺平面布置圖(單位：cm)

3.2 溜渣槽料斗及其支撐結(jié)構設計

溜渣槽料斗容積為3.5 m3，上口為200 cm×150 cm長方形，下口為80×80 cm方形，高150 cm。料斗鋼板厚度為5 mm，料斗布置有加勁板、支撐板等結(jié)構，具體情況見圖3。

圖3 溜渣槽料斗設計圖(單位：cm)

溜渣槽料斗支撐結(jié)構由基礎+立柱等結(jié)構組成。基礎共4個，料斗4個邊角各一個，基礎尺寸為長50 cm，寬50 cm，高50 cm，由C25混凝土+錨桿(單個基礎4φ28 mm，插筋入巖150 cm，外露50 cm，立柱布置φ16/22 mm主筋，縱筋為φ16，橫向筋為φ22，間距25 cm+錨板(2 cm×30 cm×30 cm)組成，錨板與錨桿焊接固定(圖4)。

立柱分別置于巖石面基礎上，與錨板焊接。每組立柱(柱肢)由1根φ108鋼管構成，立柱高度約為6 m/4.5 m。每面相鄰之間立柱均采用∠63×5 mm角鋼作為綴條，利用節(jié)點板將柱肢與綴條焊接連接牢固，每1.5 m高布置一組綴條。柱腳與錨板以及柱頭與料斗支撐板均采用焊接連接并設加勁條加固。立柱和料斗焊接完成后與鋼桁架焊接成整體以保證其整體穩(wěn)定性。 溜渣槽料斗支撐結(jié)構見圖5。

圖4 溜渣槽料斗與基礎錨板連接圖

圖5 溜渣槽料斗支撐結(jié)構圖

3.3 溜渣槽及其支撐結(jié)構設計

溜渣槽標準節(jié)截面為80 cm×80 cm正方形，每節(jié)溜渣槽長1.5 m，每節(jié)溜渣槽采用焊接連接成整體。溜渣槽槽身均采用剛性材料，底面采用12 mm 16Mn錳鋼板，兩側(cè)面及頂面采用5 mm Q235普通鋼板。每面鋼板之間采用滿焊并布置角鋼加固。

溜渣槽槽身支撐加固采取與邊坡支護排架相結(jié)合的形式，即溜渣槽支撐利用邊坡支護腳手架+新增支撐桿件進行加固，溜渣槽兩側(cè)及底部均與新增10#槽鋼或架管焊接，新增10#槽鋼或架管間距按照1 m布置，溜渣槽底部新增支撐10#槽鋼與邊坡錨桿牢固焊接形成整體，同時在邊坡支護腳手架溜渣槽外邊緣設人行通道，寬80 cm，并設1.2 m高扶手，人行通道及溜渣槽下部腳手架層面滿鋪馬道板防護。溜渣槽身支撐結(jié)構見圖6。

圖6 溜渣槽身支撐示意圖(單位：cm)

對于溜渣槽槽身段無邊坡支護腳手架的，采取在邊坡澆混凝土基礎+預埋錨板+槽鋼立柱簡易門架的形式進行支撐。該工程通過計算，采取10#槽鋼雙拼作立柱，立柱頂部設置16#工字鋼作橫梁的簡易門架作支撐，門架順溜渣槽溜渣方向2 m一榀，單榀門架槽鋼立柱間距1 m，門架底部與邊坡基礎混凝土預埋鋼板牢固連接形成整體，單個基礎由C25混凝土+錨桿(φ28插筋入巖1.5 m，外露0.5 m)+錨板(20 mm×200 mm×200 mm)組成。支撐形成后，其立柱之間采用∠63×5 mm角鋼作為綴條，采用節(jié)點板將柱肢與綴條焊接連接牢固，每1.5 m布置一組綴條。柱腳與錨板以及立柱與溜渣槽均采用焊接連接且布置加勁板連接。

3.4 擋渣墻結(jié)構設計

擋渣墻一般采取堆碼鋼筋石籠和澆筑混凝土的方式形成。根據(jù)工程特性及場地限制，該工程采取在溜渣槽下口臨壩基作業(yè)面?zhèn)榷汛a了3層2 m(長)×1 m(寬)×1 m(高)的鋼筋籠作擋渣墻，擋墻頂部高出溜渣槽下口1 m，鋼筋石籠底層布置3排，第2層2排，頂層1排，效果良好。

4 結(jié) 語

該工程通過采取搭設高邊坡溜渣槽，解決了高邊坡懸空灌漿洞開挖上下交叉干擾的難題，保證了其下方壩基開挖的安全，確保了灌漿洞和壩基的正常施工，加快了施工進度。