索風營水電站地下廠房溶蝕帶處理與錨索施工

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1.1工程概況

    索風營水電站位于貴州省修文、黔西縣交界的烏江干流六廣河段，其上、下游分別與已建的東風和烏江渡水電站銜接，是烏江干流繼東風之后的第二個梯級電站，上游距東風水電站35.5km。下游距烏江渡水電站74.9km，距貴陽直線距離54km，貴（陽）畢（節(jié)）高等級公路從壩址下游3.5km處通過。工程以發(fā)電為主并承擔調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用等任務。     地下廠房系統(tǒng)布置在大壩下游右岸山體內(nèi)，是一個由廠房、主變洞、母線洞、窯洞式出線洞和交通洞（井）等洞室組成的大型地下洞室群。主廠房尺寸為133.5m×24m×58.405m（長×寬×高，下同），主變洞平行布置在主廠房下游側，兩洞之間相距43m，其尺寸為75m×15.3m×28.257m，副廠房位于主廠房左側，其開挖尺寸為17m×22.3m×35.315m。安裝間位于主廠房右側，其開挖尺寸為45m×24m×21.715m。     1.2 地下廠房地質(zhì)情況     右岸地下廠房洞室群位于壩軸線下游約50m處的右岸兩級陡壁之間山體內(nèi)，右岸地表地形高度890~1100m，主廠房靠河岸最淺埋深約100m，軸線方向N68oE，巖層產(chǎn)狀為N80oE，SE∠20~27o。廠房SW端邊墻距河岸最近距離約70m。     廠房自上而下由T1y2-3、T1y2-2、T1y2-1-3組成。頂拱圍巖以T1y2-3、T1y2-2各半；NE邊墻巖體T1y2-2約占60%，T1y2-1-3約占40%；SW邊墻T1y2-2約占80%，T1y2-1-3占20%；下游邊墻T1y2-2、T1y2-1-3各占50%。上游邊墻T1y2-2占90%，其次為T1y2-1-3巖體，局部SW角分布少量T1y2-3厚層灰?guī)r，圍巖類別為Ⅲ類，穩(wěn)定性較好。     地下廠房區(qū)無大斷層發(fā)育，自上而下發(fā)育fj2、fj5、fj6、fj3、fj4五條層間錯動，對圍巖的穩(wěn)定不利，開挖時需及時錨噴支護，必要時可采用預應力錨桿或預應力錨索，以保證圍巖的穩(wěn)定性。     2、溶帶概述     K11溶洞在前期工程勘探已發(fā)現(xiàn)，地下廠房PD₂勘探平洞內(nèi)的鉆孔GS2、GS3揭示溶洞高度4~5m，物探資料也顯示該部位存在較大的異區(qū)；右岸地表陡壁可見，該類結構面均有溶蝕夾泥現(xiàn)象；在主廠房附近無巖溶異?，F(xiàn)象。     廠房頂拱位于地下水位以上，地下水位高程為760~765之間變幅，廠房基坑開挖過程中僅受K11巖溶管道的巖溶水補給，而且因在右岸巖溶總體發(fā)育程度弱，K11系統(tǒng)流量小，地表積匯水面積有限，估計最大涌水<200L/s。     地下廠房Ⅱ?qū)邮┕ら_挖時在上游邊墻（樁號0+80左右、高層732~778m）揭露了K11巖溶系統(tǒng)，該溶洞（溶蝕寬縫）基本沿與廠房軸線小角度斜交的小斷層發(fā)育，部分充填黃色粘泥夾碎、塊石；3#引水隧洞壓力鋼管段開挖在靠廠房上游邊墻部位揭露的溶洞目前有小股長流水，并發(fā)現(xiàn)有PD₂平洞勘探時的棄渣被流水沖出，說明在距離廠房上游邊墻3~5m、高層782~745m范圍內(nèi)溶洞（縫）是貫穿通的。     3、溶洞處理方法     3.1 溶洞危石、泥土、碎石清除     地下廠房第Ⅱ?qū)娱_挖時，在廠房上游邊墻揭示了K11巖溶系統(tǒng)，溶洞形狀極不規(guī)則、狹窄、有黃泥等雜物，洞內(nèi)空氣不流通，施工作業(yè)極為困難。采用人工將溶洞內(nèi)危石、泥土及碎石渣裝入筐中，然后抬出棄于廠房集中清運出。對局部人工難以作業(yè)的部位（人工通行困難的部位）采取弱爆破方法進行通道處理。     3.2巖壁沖洗     K11溶洞洞壁采用高壓風、水沖洗。清理后，貫通裂隙被黃泥及碎石堵塞的積水，采用2寸污水泵進行排水。     3.3 溶洞回填施工     3.3.1溶洞回填混凝土     K11溶洞回填微膨脹混凝土，混凝土標號C20，外摻10%NF-M型膨脹劑。將洞口封堵，封堵采用鋼摸板，鋼管架支撐?；炷寥雮}采用HBT80C混凝土泵送到溶洞內(nèi)，混凝土回填時預埋灌漿管。     3.3.2 溶洞回填灌漿     對溶洞進行回填灌漿，灌漿孔徑φ38mm，回填灌漿壓力0.2Mpa ,水灰比采用0.6：1、灰砂比1.：1，按規(guī)范標準結束。     3.3.3 裂隙密集帶固結灌漿     對裂隙密集帶進行固結灌漿，灌漿孔徑采用φ56mm，灌漿孔梅花型布置，間排距2.0×2.0m，孔深9m，灌漿壓力0.3Mpa，水灰比0.6：1，按設計要求施工。     3.3.4裝錨桿、掛鋼筋網(wǎng)     洞口周邊設兩排φ25mm鎖口錨桿，間距、排距 1.0m，錨桿長4.5m，外露15cm~50cm，并與下游邊墻以45°角相交。洞口掛φ8@15*15cm鋼筋網(wǎng)，與鎖口錨桿焊接。     4、預應力錨索施工     由于溶洞靠近巖錨梁巖臺部位，巖錨梁為特殊的受力結構，在特殊地段采用預應力錨索進行加固。見錨索斷面布置圖：     4.1 錨索主要類型     廠房下游邊墻錨索主要為Q型及S型兩種， Q型長度為25m、S型長度為22m。其中錨固段均為6.5m。     4.2預應力錨索的施工工藝流程     1200KN級錨索由10根φ15.2鋼絞線組裝而成，灌漿管為20mm 塑料膠管，內(nèi)錨固段架線環(huán)為φ90mm ,每1m 安設一個。張拉段隔離架為φ120mm，每2m安一個。導向帽為φ80mm，由2mm鋼板卷至而成。考慮到該部位錨索鉆孔角度為俯角3度，錨索編制時預埋灌漿管兩根。     4.3 造孔     錨索孔應先根據(jù)施工圖紙進行測量定位，并作標記。錨索孔孔向偏差不大于1.5°，一般5m測量一次，孔位偏差不大于5cm，發(fā)現(xiàn)偏差及時糾正。 風化巖層鉆孔采用風動沖擊回轉(zhuǎn)鉆進，破碎帶采用鉆一段，固結灌漿一段，再透孔鉆進一段的方法鉆進。對有些孔內(nèi)經(jīng)常產(chǎn)生塌孔的現(xiàn)象，采用先灌濃漿，封閉破碎孔位，待漿液凝固后，重新掃孔的方法，使之達到安裝要求。鉆孔結束后用高壓水進行清洗，直至返清水為止。 造孔結束后對錨索孔進行CT攝像，從攝像的綜合資料分析：裂隙較發(fā)育，裂隙溶較寬，充填黃色粘土及灰質(zhì)，裂隙滲水溶洞發(fā)育等等。     4.4 送索     人工將錨索運到孔口，并送入孔內(nèi)，索體彎曲半徑不能小于1.5m，導向帽、隔離架等附件均用12#鐵絲與索體幫結牢靠，防止脫落。     4.5 內(nèi)錨段注漿     內(nèi)錨段注漿采用水泥砂漿，標號為M35，嚴格按實驗室提供的配比拌制漿液。灌漿壓力控制在0.3~0.5Mpa。錨索注漿管邊灌邊拔，灌滿內(nèi)錨固段，將注漿管拔離內(nèi)錨固段，一次注漿量按理論計算值的1.15~1.2倍確定，內(nèi)錨段與張拉段分界處采取止?jié){袋封閉，防止?jié){液回流到張拉段。     4.6 錨墊板安裝、外錨墩砼澆注     先安裝Ф135  L=1m定位管，定位管外焊550×550×20mm固定鋼墊板，為保證其穩(wěn)固可靠，定位管應與外錨墩內(nèi)的Ф25mm插筋焊接，外錨墩上固定鋼墊板應與錨索軸線垂直。再安裝500×500×40mm鋼墊板，最后用M10-L=100mm帶帽螺栓加固。鋼筋有Ф25及Ф16兩種，鋼筋保護層為30mm，模板安裝時，應調(diào)好鋼筋保護層，各種安裝件、模板安裝完成，經(jīng)檢查無遺漏、偏差值符合要求后，進行外錨墩C30混凝土澆筑。混凝土澆筑時，應加強振搗，確?；炷撩軐崳苊庹駬v棒與安裝件接觸碰撞，以免其移位、變形。外錨墩混凝土澆筑12~18小時后即可拆模養(yǎng)護。     4.7錨索張拉     當內(nèi)錨固段注漿和墊墩混凝土的抗壓強度均達到30Mpa以上時，即可張拉錨索。張拉前應對張拉設備進行認真的檢查和標定，張拉設備必須配套率定，并繪制壓力表讀數(shù)——張拉力關系曲線，以指導現(xiàn)場張拉作業(yè)，張拉過程中應密切監(jiān)視巖體的變形。     錨索整體張拉前，應進行單股鋼絞線的預張拉，單股鋼絞線的最大預張拉力可取單股鋼絞線設計張拉力的0.10~0.25倍設計值。預張拉按兩級進行，每級一個循環(huán)，共兩個循環(huán)。     預張拉能使錨索各部位接觸緊密，錨索體平直，以消除錨索的隱蔽變形量。拉直后再進行張拉時，其變形量起點以此狀態(tài)為零記起。錨索張拉荷載要分級逐步施加，不能一次加至鎖定荷載，分級加載按下表執(zhí)行：

分級編號 張拉荷載分級 張拉荷載（KN） 觀測時間（min） 1 0.1倍設計荷載 120 5 2 0.1倍設計荷載 300 5 3 0.1倍設計荷載 600 5 4 0.1倍設計荷載 1200 5 5 0.1倍設計荷載 1320 10

      錨索張拉過程中千斤頂加荷載時應平穩(wěn)、均勻、徐緩；卸荷載降壓時，應緩慢打開回油閥門，使壓力表指針平穩(wěn)下降。     4.8張拉段灌漿     將錨索張拉鎖定完，即可進行張拉段灌漿；張拉段灌漿用砂漿和內(nèi)錨固段注漿的砂漿相同，要求形成密實完整的保護層。     張拉段灌漿時采用孔底返漿施工，壓力一般為0.3~0.5Mpa，最大壓力不超過1Mpa，直至孔口返漿，且返漿濃度與進漿濃度相同為止，然后拔出進漿管。     張拉段灌漿時，進漿管插入錨固段與張拉段接觸處，要求以漿排水，不擾動漿液。     4.9預應力錨索孔口保護     錨索張拉錨定后，應對孔口部位的錨索及外錨頭進行保護。定位管內(nèi)的錨索，通過預置的注油管用黃油槍壓入無水黃油，壓油直到從鋼絞線的縫隙中擠出為止，裸露的墊板、外錨具及錨索，先涂一層黃油，然后將保護罩蓋上并用螺栓固定。     5、質(zhì)量保證     制定完善的質(zhì)量管理制度，保證質(zhì)量體系的有效運行。在施工中嚴格執(zhí)行“三檢”制，各關鍵工序施工設立專職負責人，質(zhì)檢人員隨時檢查。上一道工序不合格或未驗收，不得進入下一道工序施工，嚴格把好材料關，進入施工現(xiàn)場材料必須三證齊全。     6、結語     索風營水電站地下廠房工程地質(zhì)狀況復雜，巖溶、溶洞發(fā)育，給施工帶來了一定的難度。為了確保工程質(zhì)量，在施工環(huán)節(jié)嚴格把質(zhì)量關。從圍巖目前監(jiān)測結果來看，主廠房平均收斂位移量小于2mm，多點位移計各孔測點最大累計位移在1.04~1.53mm之間，各位移變形均在規(guī)范允許范圍內(nèi)，證明廠房圍巖是穩(wěn)定的。