楊房溝水電站左岸拱肩槽上游側變形邊坡的加固措施研究

(中國水利水電第七工程局有限公司，成都，610213)

1 工程概況

楊房溝水電站位于雅礱江中游四川省涼山州木里縣境內，是該河段一庫七級規劃中的第6級水電站。工程以發電為主，電站正常蓄水位2094m，相應庫容4.558億m3，最大壩高155m。裝機4臺，裝機容量1500MW。電站主要由混凝土雙曲拱壩、泄洪消能建筑物和引水發電系統等建筑物組成。

楊房溝水電站壩址區為高山峽谷地貌，出露地層主要為燕山期花崗閃長巖及上三疊統雜谷腦組板巖夾砂巖、新都橋組變質粉砂巖，變質粉砂巖層內局部夾含炭質板巖等。壩址區斷層較發育，共發育3條Ⅱ級結構面，59條Ⅲ級結構面，465條Ⅳ級結構面，主要以中、陡傾角為主，緩傾角節理較少發育。

2 左岸拱肩槽上游側變形邊坡基本情況

左岸拱肩槽上游側邊坡自2017年12月開始從壩頂高程2101.85m爆破開挖，2018年4月23日開挖至高程2015m，2018年5月13日開挖至高程2000m。2018年4月28日左岸壩頂卸料平臺混凝土面發現3條裂縫，裂縫寬1mm～2mm；2018年5月14日發現新增4條裂縫，原有3條裂隙寬度發展為4mm～6mm，最寬處達7mm；2018年5月21日，左岸拱肩槽上游側邊坡2060m～2080m高程混凝土噴層上發現3條裂縫；2018年5月23日，左岸壩頂卸料平臺混凝土面上發現6條裂縫，左岸拱肩槽上游側邊坡2060m～2080m高程發現2條裂縫；2018年6月13日，左岸卸料平臺上游側混凝土面上發現1條細小裂縫，寬約1mm，延伸約5m。裂縫情況見圖1。

圖1 左岸卸料平臺及拱肩槽上游側邊坡裂縫分布

左岸拱肩槽上游邊坡(高程2101.85m～2000m)段開挖邊坡走向N32°～80°W，巖性為花崗閃長巖，主要呈弱風化狀，近壩基部位部分微風化，邊坡巖體以完整性差～較完整為主，局部較破碎，呈次塊狀～鑲嵌結構，以Ⅲ類巖體為主，高程2080m以下上游開口線附近3m～12m巖體呈強卸荷，屬Ⅳ類巖體。

左岸拱肩槽上游邊坡小斷層和擠壓帶較發育，主要以中陡傾角為主，緩傾角結構面較少發育。結構面寬度一般1cm～5cm為主，帶內一般充填碎裂巖、巖屑、片狀巖等，其中規模較大的f27斷層，斷層走向與工程邊坡小角度相交，斷層傾角55°～60°，小于工程邊坡開挖坡角，對邊坡穩定不利，斷層f27隨著工程上游邊坡下挖將在高程1947m～1978m逐漸出露，對工程邊坡的局部穩定性影響越來越突出。邊坡中發育的節理主要有NWW、NNW和NEE向三組，以中、高傾角為主，其中NWW向順坡傾外結構面走向與邊坡走向夾角小，對邊坡局部穩定不利。

3 變形邊坡加固處理方案

自發現裂縫后，為進一步查明左岸拱肩槽上游側邊坡主要結構面的規模、性狀、空間展布及邊坡巖體結構特征，開展了專門性補充勘察工作；同時增設了變形監測并加密觀測頻次，開展了邊坡穩定性計算復核等工作。經綜合分析，明確了變形機制，確定了以錨索錨固為主+探洞封堵回填(安全儲備)的綜合處理方案。具體方案如下：

3.1 錨索錨固措施

經計算分析，滿足運行期穩定要求的加固措施為：

(1)高程2030.00m～2080.00m邊坡的高程2045.00m、2050.00m、2055.00m、2074.00m、2078.00m位置增加5排預應力錨索，錨索噸位2000kN，L=30m/40m間隔布置，間距5m，下傾15°；

圖2 滿足運行期穩定要求的加固措施剖面

(2)高程2080.00m～2101.57m邊坡的高程2082.50m、2095.00m位置增加2排預應力錨索，錨索噸位3000kN，L=50m/60m間隔布置，間距2.5m，下傾5°；

(3)邊坡高程2058.00m、2062.50m位置增加2排預應力錨索，錨索噸位3000kN，L=40m/50m間隔布置，間距2.5m，下傾15°；

(4)高程2000.00m～2030.00m邊坡的高程2005.00m、2010.00m、2014.50m、2018.50m、2022.50m、2026.50m位置布置6排預應力錨索，錨索噸位3000kN，L=40m/50m間隔布置，間距3.5m，下傾5°。

經統計，共增加2000kN錨索94束，3000kN錨索243束。其中因邊坡加固處理時，還剩余50m高度未完成開挖，為滿足“2018年9月底大壩首倉混凝土開始澆筑”的合同工期，確保下部開挖能夠盡早恢復施工，同時進行了施工期穩定性計算，具體方案如下：

在以上新增的2000kN錨索施工完成后，對新增的3000kN錨索分兩期施工，高程2005.00m、2010.00m、2014.50m、2018.50m、2058.00m、2062.50m、2082.50m、2095.00m、2092.50m、2091.50m位置的共8排3000kN錨索為一期，高程2022.50m、2026.50m位置的共2排3000kN錨索為二期。在完成一期錨索施工的情況下，左岸拱肩槽2000m高程以下邊坡才繼續進行剩余開挖施工。

3.2 探洞封堵回填

探洞PD15、PD35、PD13、PD21采用混凝土回填，其中f27、f15-4、f35-8等斷層出露位置6m范圍采用鋼筋混凝土回填，該措施作為安全儲備，邊坡穩定計算中也未計入。探洞回填施工結合現場實際情況，于混凝土澆筑階段進行施工。

3.3 加強支護施工順序

(1)中上部邊坡(高程2030m以上)加固前已處于剪切變形初期階段，需先行完成加強支護，避免因巖質邊坡持續充分變形，進一步削弱邊坡巖體結構面強度，導致滑動面的演化進入不可逆轉的狀態，造成邊坡失穩。

(2)由于邊坡加固處理時還需要下挖約50m高度，控制性結構面f27將進一步切腳出露，為確保高程2030m～2000m梯段邊坡的卸荷松弛能夠預先得到有效抑制，限制該段邊坡巖體和結構面，特別是f27的松弛損傷，盡可能維持f27結構面的力學性能和f27上盤薄層巖體的承載能力，承上啟下保證左岸拱肩槽上游側邊坡穩定安全，因此，在完成2030m～2000m梯段邊坡的4排3000kN預應力錨索支護后，方才恢復下部開挖施工。同時在開挖時通過調整爆破參數，降低爆破梯段，減小單次爆破區域，盡可能避免對2000m高程以上邊坡的擾動。

4 加固處理方案的組織實施

楊房溝水電站左岸拱肩槽上游側邊坡加固方案旨在限制f27斷層的繼續發展，且需滿足2018年9月底啟動大壩混凝土澆筑的合同工期，工期緊、任務重。為確保加固處理措施能夠盡快完成，楊房溝水電站作為國內第一個采用EPC模式的百萬千瓦級水電站，充分發揮了設計、施工和采購之間的一體化管理。在2018年5月14日發現新增4條裂縫，原有3條裂隙繼續發展后，施工方面立即暫停了下部開挖，同時調整現場施工資源，暫緩開關站、水墊塘、霧化區的施工，資源集中至左岸拱肩槽上游側邊坡，加快了變形邊坡的現有支護施工；設計方立即加強了該部位邊坡的數據監測，于2018年5月14日在2101.85m平臺針對開裂部位布置有11個砂漿條測點和1個測縫計測點，在左岸壩頂平臺邊緣共安裝埋設3個表面外觀點，于2018年5月21日在上游側壩基邊坡裂縫位置布置了5個砂漿條測點，同時立即開展了左岸壩頂平臺(2101.85m高程)以下f27斷層影響邊坡穩定性分析與加固處理初步分析，并形成報告，采購方面在設計確定加固措施需采用300kN錨索時，立即組織錨索鉆機進場以及錨索測力計的采購(因原設計中無3000kN錨索，原有錨索鉆機及錨索測力計無法進行3000kN錨索施工)。

同時，在2018年5月14日發現新增4條裂縫，原有3條裂隙繼續發展后，楊房溝水電站建設、監理、總承包單位之間立即組成了快速溝通機制，設立白夜雙班，主要領導輪流值班制度，并于2018年5月21日針對總承包提出的《左岸壩頂平臺以下f27斷層影響邊坡穩定性分析與加固處理初步分析報告》組織召開了專題討論會，于2018年5月26日～2018年5月28日組織召開了《楊房溝水電站左岸拱肩槽上游側邊坡變形處理咨詢會》，最終確定了變形邊坡的加固處理方案。

在參建各方的共同努力下，2000kN錨索以及3000kN一期加固錨索施工于2018年7月15日完成，同時恢復了下部開挖施工，3000kN二期加固錨索施工于2018年7月30日完成，確保了2018年9月底啟動大壩混凝土澆筑合同工期的按期實現。

5 結語

(1)隨著巖質邊坡的向下開挖，邊坡巖體產生應力調整和向臨空方向的卸荷松弛，原有巖體結構面和節理會進一步發育，可能造成結構邊坡變形。

(2)在巖質邊坡開挖過程中，加強監測有助于及時發現邊坡變形，錨索錨固能夠滿足邊坡變形初期的加固，以及變形邊坡后續運行的穩定性要求。

(3)在進行變形邊坡加固施工時，設計、施工和采購統一管理，以及加強與建設、監理單位之間的溝通，能夠有效地提高施工效率，縮短變形邊坡的加固施工時間。