向家壩水電站左岸邊坡水毀原因分析及修復施工工藝

周 敏，楊根錄，周建兵

(中國三峽建設管理有限公司，四川 成都 610000)

向家壩水電站是金沙江下游河段規劃的最末一個梯級，壩址位于四川省宜賓縣和云南省水富縣交界處。工程的開發任務以發電為主，同時改善航運條件，兼顧防洪、灌溉，并具有攔沙和對溪洛渡水電站進行反調節等作用[1]。

左岸護岸水毀部位位于向家壩左岸導流明渠下游末端位置，護坡經長期運行，在2012年汛期局部發生垮塌，于2013年三期臨時圍堰下基坑道路施工時被發現，混凝土面板以下坡體被掏空，面板損壞，上下游方向長約22.3 m，缺口周邊混凝土面板亦存在一定的沉降變形，底部預計在江水位以下。為確保岸坡護岸穩定，后期通航不受影響，進行了勘查和修復處理。

1 地質勘查與原因分析

因水毀部位大部分被下基坑道路覆蓋，向家壩工程建設部及時組織勘查單位在已發現水毀區周邊布置地質勘查孔，對破壞范圍和程度進行了補充勘查(見圖1)。結果顯示，上游側各孔層次結構正常，混凝土厚度合理，基巖較完整，基巖頂面高程與原素描圖反映的開挖情況基本相符，也未出現掉鉆等異常現象，說明護坡結構基本未損壞。中間水毀區勘查孔部分沒有揭露鋼筋混凝土或混凝土厚度相差較大，且多孔出現掉鉆現象，說明水毀段的護坡趾板大多已沖毀，面板下已掏空，面板已破裂，大部分已垮塌。下游側各孔揭露鋼筋混凝土的位置與原護坡設計圖基本一致，但部分孔出現了掉鉆現象，說明該部位混凝土護腳墻基本未損壞，但墻下土夾石基礎已被掏涮，局部已形成架空。

圖1 水毀部位圖

根據勘查情況結合原護坡施工資料進行分析表明，原護坡坡腳擋墻基本處在基巖上，但地基巖石為紫紅色泥巖夾灰白色粉砂巖，呈強偏中等風化，在江水不斷沖刷下，坡腳混凝土擋墻基礎被掏空，混凝土面板在自重及江水沖擊以及下基坑施工道路填筑對護坡的重壓下不斷破裂、垮塌。

2 修復方案制定介紹

2.1 方案比選

根據地質勘查結果，初步制定了3個備選方案：方案1是沿水毀區缺口弧形頂口面布置單排聯排樁，上下游延伸到未受影響位置，在聯排樁外側拋填大塊石進行壓腳護坡，在樁內側面板上鉆孔并灌注自密實混凝土，回填塌陷空腔；方案2是將水毀區部位開挖至基巖(或完好面板)，在高程260.0 m布置單排聯排樁，內側按原坡比立模澆筑水下混凝土；方案3是將水毀區部位開挖至基巖(或完好面板)，坡腳底板開挖搭接平臺，開挖區域按原坡比和底板高程立模澆筑水下混凝土，塌空區用自密實混凝土填實。

由于3種方案均不能在汛前施工完成，確保安全度汛以及防止水毀部位范圍不進一步擴大和減少與下基坑道路的干擾是選定方案的重點，方案2和方案3，可恢復到原設計護岸形態，保證護岸的整體協調性。但是，需對沖毀部位進行大范圍水下開挖，下基坑道路全部中斷。水下清基和澆筑混凝土，施工難度大，質量難以保證。而方案1只對局部進行開挖，下基坑道路受干擾小，存在聯排樁施工需利用現有臨時道路作為施工平臺，對交通略有干擾，但聯排樁需向上下游延伸，對現有完好面板形成機械損傷。因此，方案1相對較優。

2.2 方案介紹

2.2.1 主要設計指標

灌注樁：設計樁徑1.6 m，樁間距1.7 m，樁底高程245 m，樁長24 m，混凝土強度等級為C30，入槽坍落度20～24 cm，擴散度34～40 cm。

灌漿： 灌漿材料采用普通高抗硫酸鹽水泥，灌漿孔孔徑為76 mm，排距1 m、孔距1.5 m，A區終孔高程245.5 m，C區終孔高程255 m。

排水孔：管徑76 mm，仰角10°，孔深10 m，入巖土體深度5 m。

2.2.2 實施方案

水毀段修復部位自上游至下游分為A、B、C三個區，見圖2所示：A區、C區為灌漿處理區，布置低壓灌漿孔，分別對上下游面板進行加固；B區為水毀區域，采用灌注樁+混凝土承臺進行基礎加固；對承臺以上面板進行修復，面板以下脫空的情況根據檢查情況進行回填固結處理。

圖2 修復方案平面布置圖

3 修復施工工藝

3.1 項目特點和難點

本項目主要特點和難點有以下幾方面。

1)安全風險高、施工難度大。由于本項目位于向家壩下游引航道末端，處于江水回流區，加上修復施工要在斜坡面上進行，不僅作業面狹窄，而且要臨江作業，整體管控難度極大。

2)項目繁多、相互干擾大。修復過程涉及控制性灌漿、灌注樁、混凝土、排水孔和淘空區回填等項目，相互交叉影響，且與三期臨時圍堰下基坑道路施工相互制約，對施工組織和技術要求高。

3)施工質量要求高。該部位今后將長期受到江水沖刷，目前借助于下基坑道路可形成施工平臺進行干地施工，后續若再次水毀破壞，修復難度將加大，因此，要確保修復質量。

3.2 修復施工工藝流程

首先利用下基坑道路形成施工平臺，然后進行水毀區B區灌注樁施工，原則在不影響的情況下，可同步組織進行A區和C區灌漿孔施工(見圖3、圖4)。待灌注樁施工完成且強度達到70%后進行淘空區回填、灌注樁承臺及護坡混凝土施工，最后進行排水孔施工。見圖5所示。

圖3 A區灌漿孔典型斷面圖

圖4 C區灌漿孔典型斷面圖

圖5 修復施工工藝流程圖

灌注樁主要質量控制指標包括：成孔直徑不得小于設計樁徑，樁身垂直度允許偏差1.0%，樁位允許偏差不大于100 mm，樁底殘留土厚度不超過20 cm。施工工藝流程見圖6所示。

圖6 灌注樁施工工藝流程圖

A、C區灌漿施工覆蓋層采用跟管鉆進，主要質量控制指標包括：孔位誤差不超過±5 cm；終孔孔體偏差應≤0.23 m；孔斜不大于1%；抬動控制標準為累計抬動不超過200 μm。施工工藝流程見圖7所示。

圖7 灌漿施工工藝流程圖

3.3 異常情況處理

1)灌漿施工異常情況處理。灌漿過程主要異常情況包括注入量大、串漿和灌漿中斷等情況，處理措施主要為：如遇注入率大、灌漿難以正常結束的孔段時，應采用低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿法灌注，處理后進行待凝，待凝后再重新掃孔、復灌[2]；如串漿孔具備灌漿條件時，應“一泵一孔”同時進行灌漿。否則，應堵塞串漿孔，待灌漿孔灌漿結束后，再對串漿孔進行掃孔、沖洗后繼續鉆進或灌漿；中斷灌漿后，應盡快恢復灌漿，恢復灌漿時使用開灌水灰比漿液灌注，如恢復灌漿后，注入率較中斷前減少很多，且在短時間內停止吸漿，應根據實際情況，研究制定專項措施。

2)灌注樁施工異常情況處理。灌注樁施工過程中主要異常情況包括漏漿、堵塞導管和塌孔等情況，處理措施主要為：若發生漏漿，采用回填粘性土料加片石并用鉆頭沖擊擠壓密實，或采用回填膨脹粉、草末、稻殼、石灰、孔底注水泥濃漿、灌注低標號混凝土等方式堵塞架空層；若發生堵管，使用沖擊鉆吊具將導管吊起，用鉆機的最小沖程給導管施加抖動，同時不斷注入混凝土。如混凝土仍無法灌入則將鋼筋籠提出，使用沖擊鉆在原孔位重新鉆鑿成孔；若發生塌孔，采用渣土料回填槽孔至塌孔位置以上1.5m，再用沖擊鉆機夯實，擠密孔壁。若塌孔較嚴重，可采用直升導管法回填灌筑低標號混凝土填平，重新造孔[3]；當導管被埋時，采用液壓千斤頂配以擔梁將導管提出，然后重新下設導管，并用小抽筒將導管內泥漿抽出后繼續澆筑混凝土。

4 成果檢查

施工完成后，采取聲波透射法和低應變法[4]對25根灌注樁進行樁身完整性檢測，檢查結果顯示：灌注樁主要為Ⅰ類樁，少量Ⅱ類樁，Ⅲ類樁輕微缺陷主要表現為樁頭強度略低，但不會影響樁身結構承載力的正常發揮，無Ⅲ、Ⅳ類樁，灌注樁施工質量滿足設計要求。A、C灌漿區經灌后壓水檢查，透水率滿足設計和規范要求。

5 結 語

水毀破壞在水利工程中較為常見，修復方案的制定因破壞形式、范圍和程度等因素的差異而不同。本工程修復涵蓋了樁基、灌漿和混凝土等眾多項目，具有干擾因素多、施工難度大、安全風險高等特點，典型性較強，項目完工驗收至今，經多年實踐檢驗，證明了修復方案是可行的，修復結果是成功的。為此，本文從地質勘查、方案比選制定到現場組織實施、質量檢查等全過程，總結介紹了工程的修復經驗，希望能為類似工程的實施提供參考。