中河水库大坝高边坡支护方案及施工工艺研究.pdf

第 卷第 期红水河 年 月 水利水电中河水库大坝高边坡支护方案及施工工艺研究林道旺（中国安能集团第一工程局有限公司，广西 南宁）摘 要：针对水利工程施工环境复杂、高边坡支护施工难度大等问题，笔者以中河水库大坝左岸高边坡支护为例，结合工程实例的地质情况，研究了大坝左岸高边坡支护方案，并详细阐述预应力锚索、锚杆、框格梁等施工工艺及施工注意事项，可为类似高边坡支护施工提供借鉴。关键词：高边坡；支护方案；施工工艺；中河水库中图分类号：文献标志码：文章编号：（）：开放科学（资源服务）标识码（）：工程概况金寨县中河水库工程大坝为碾压混凝土重力坝，坝顶高程 ，坝顶长，坝顶宽，坝高 。水流由北向南，两侧山势雄浑，左岸山顶高程 ，右岸山顶高程 ，河谷高程 。坝线两岸左岸下缓上陡，右岸为陡坡山地，坝址右岸及河床部位基岩裸露。河谷呈 形谷，谷底宽阔，谷底宽 ，高程 处河谷宽约 。坝址区基岩地层为晚侏罗世黄石滩组粗安质凝灰岩（）、花岗岩（），第四系覆盖层（）主要是崩坡积松散堆积层。根据地质测绘、现场开挖与地质调查发现：表层为崩坡积成因为主，伴随见化岩和残坡积的松散堆积层；基岩凝灰岩体中嵌有花岗岩，呈混熔接触。该地质条件下的岩石松散破碎，以泥夹石为主，支护施工难度大，极易发生坍塌，从而大大增加了边坡支护施工的难度，同时还影响施工进度与安全。因此，需结合现场地质情况，制订科学合理的支护方案，为支护施工能够科学、安全、有效地开展提供技术保障。高边坡支护方案中河水库左岸设计的开口线位置位于高程 处。由于左岸地层多为崩坡积松散堆积层，地质条件较差，因此，根据设计要求，左岸边坡按八级 收稿日期：；修回日期：作者简介：林道旺（），男，海南文昌人，主要从事建筑工程施工技术管理工作。：。红水河第 卷马道进行开挖支护，以高程 为分界线，高程 以上边坡采用预应力锚索框格梁的方式，高程 以下边坡采用预应力锚索长锚杆框格梁的支护方式。其中，由于一级边坡高程 至开口线位置的地质条件较其他部位的差，因此在一级边坡增设一排锚索，共设置三排锚索；其余边坡设置两排锚索。支护施工工艺 坡面清理开挖完成后，应清理坡面，使坡面保持平坦，没有凸起的大石块和其他杂物，有利于基材和岩石相结合。平台搭设与拆除边坡支护施工平台采用落地式脚手架。脚手架搭设材料的转运采用 自卸车运输至施工平台，然后由人工配合挖机吊装至施工作业面。脚手架搭设的工艺流程：垫木放置扫地杆竖立杆装设小横杆装设大横杆设置剪刀撑铺设挡脚板挂密目式安全网。脚手架拆除前，在现场布置警戒区与警戒标志，安排人员负责警戒后，再清除放置在脚手架上的工具、杂物和材料。脚手架拆除坚持由上而下、先加固后拆的原则，不能上下同时作业。预应力锚索框格梁施工预应力锚索框格梁体系是通过钻孔及注浆体将钢绞线固定在深部稳定地层中，在被加固体表面对钢绞线张拉产生预应力，将滑动的坡体与稳定的地层连为一体，直接在滑面上产生抗滑阻力的同时，通过增大滑面的正应力来增大抗滑摩擦阻力，以及通过坡面上的框格梁将所有锚索连成一个整体，形成一个由表及里的被覆式加固体系。钢绞线型号为 。锚墩和框格梁混凝土等级为，二级配，详细参数见表。胶结材料可选用水泥浆或水泥砂浆，强度不低于 。浆液适当掺加膨胀剂以保证浆液凝固不收缩，可根据施工需要添加减水剂、早强剂等，例如在进行大坝左岸第一级边坡锚索注浆施工时，由于地质条件较差，因此根据现场条件选择 水泥砂浆为注浆材料，详细参数见表。当漏浆严重时，可研究采用其他灌浆材料和工艺。锚墩配筋等级要求为，保护层厚度为 。表 混凝土技术参数混凝土等级表观密度塌落度 含气量 砂率 抗压强度配合比粉煤灰水泥水砂石 表 水泥砂浆技术参数水泥品种及等级砂径 砂浆稠度 砂浆配合比水泥砂水 级 预应力锚索施工 施工工艺流程预应力锚索施工工艺流程：测量孔位钻孔制作安装锚索锚固段注浆安装锚具锚索张拉锁定自由段封孔注浆封锚。）试验孔施工。在单项工程开工申请批复后，按设计要求先进行锚索的抗拉拔破坏试验。挑选的试验孔施工位置应体现施工现场锚固地层的实际情况。试验时，应详细记录各项试验数据，并在锚索施工前及时向设计单位提交试验报告，以验证预应力锚索的施工工艺、设计质量与合理性，便于进一步调整设计。）锚索孔位测量放样。根据设计要求，在坡面上精确地测放锚索孔位，如果出现斜坡不平整或放样特别困难的情况，要立即将该情况报告给设计和监理单位，经设计和监理单位认可后，在保证斜坡稳定与结构安全的情况下，可适当降低定位精度要求或调整锚索孔位。）钻孔。根据锚固地层的类别、锚孔孔径、锚孔深度及施工场地条件等选择钻孔设备。根据大坝左岸的地质情况，不宜选择用水量大的钻孔设备，因为用水量过大，极易对边坡的稳定性造成影响，从而引发安全事故，所以为了安全起见，在大坝左岸边坡高程 以上锚索钻孔选用 型潜孔钻，高程 以下锚索钻孔选用 型潜孔钻。根据钻机性能和锚固地层严格控制钻进速度，防止钻孔扭曲或变径。锚孔孔径、孔深要求不能小于设计值。钻孔达到设计深度后使用高压空气将孔内岩粉及水体全部清除出孔外。锚孔孔径、孔深的检验采用标准钻杆在现场监理旁站的情况下验孔，验孔过程中钻头推进要平稳，不能有撞击或摇晃，钻具长度满足锚孔设计深度，退钻要顺畅，在用高压风吹孔检验时，不应有明显飞溅尘渣及水 第 期林道旺：中河水库大坝高边坡支护方案及施工工艺研究体现象，按设计要求复查锚孔孔位及倾角。）锚索制作。根据设计长度，采用砂轮切割机切割钢绞线下料，要求钢绞线的切口平整、无散头。钢绞线下料长度各分段锚固长度锚索自由段长度框格梁厚度锚索工作段长度截长误差（约 ）。将下好料的钢绞线及进、回浆管整齐地摆放在工作平台上，对它们进行编号并用不同的颜色标记，然后按设计内锚段长度位置安装止浆环及进、回浆管，确保管道畅通和满足耐压要求。管道安装检查完毕后，要临时封闭管口，并挂牌编号。锚固段的钢绞线每隔 用紧箍环和扩张环固定；沿锚索长度每隔 设置 个隔离支架，并绑扎无锌铅丝，要求钢绞线与进、回浆管平行，不得交叉，并在锚索端头套上导向帽。）锚索安装。采用人工辅以机械的方式进行安装。下索前核对锚索与孔口的编号，并用探头再检查一次钻孔；锚索安装时曲率半径严禁小于，防止损坏锚索结构，如有损坏，应立即更换，同时保证止浆、进浆、回浆等设备的完好。）注浆。采用 系列注浆泵，浆液采用灰浆搅拌机在现场搅拌。注浆过程中要做好相关记录，并制作试验块。）锚索张拉。待锚孔注浆体强度及框格梁混凝土强度达到设计强度的 后即可进行张拉。钢绞线按由长到短顺序依次分为 组。正式张拉前，先以 的设计荷载对各根钢绞线预张拉，使其完全平直，各根钢绞线的预张拉力相同。张拉按分组顺序循环逐级进行：设计荷载的（单根预紧）设计荷载的（第 组、组、组依次）设计荷载的（第 组、组、组依次）设计荷载的（第 组、组、组依次）设计荷载的 （试验锚索张拉力为设计荷载的）（第 组、组、组依次）。张拉至最后一级超张拉力时，要求静载稳压持续 。当实际量测的伸长值大于理论伸长值的 时，应暂停张拉，待查明原因并采取相应措施，予以调整后方可恢复张拉。在锚索应力损失基本稳定后，若发生明显应力松弛，必须进行补偿张拉。）自由段封孔注浆及封锚：锚索预应力张拉完成后，即往锚索孔内注浆封孔，注浆前应对锚具和钢绞线除锈；然后用砂轮切割机切除多余的钢绞线（严禁用电焊机切割），并保留不小于 的防滑段；最后用 混凝土密封。施工注意事项）锚索锚固段应完全进入弱风化、微风化或新鲜岩体内，风化带界线标准由现场地质工程师判断；若钻孔至设计深度时无法满足内锚固段的要求，应及时通知现场监理和设计人员。各排预应力锚索长度为预判，施工中应根据内锚固段完全进入弱风化的要求控制；预应力锚索方向为下倾。）铁丝绑扎钢绞线时，不应过度拧紧铁丝，避免挤破非剥皮段的钢绞线外皮。编索时应按自由段长度不同在钢绞线末端做标记，以便分组张拉。剥皮段应洗净油脂，以保证钢绞线与胶结体黏结牢固。）按设计孔位开钻困难时，经监理同意可适当调整孔位。岩石破碎难以成孔时，可采用预固结灌浆、跟管等辅助钻进工艺。若采用跟管工艺，钢管段应适当扩大钻径，以保证索身可通过管靴。为检测注浆固壁效果，应对围岩进行弹性波测试，试验锚索全部测试，非试验锚索的抽检比例满足 标准的要求。）按照规范要求，应按一定比例安装锚索测力计，锚索测力计安装在锚垫板上。锚垫板应垂直于锚索纵轴线。特别是安装锚索测力计的锚墩，应严格控制锚垫板安装角度。根据监测得到的应力损失曲线，决定补偿张拉的时间及次数。张拉结束初期应加密监测。高程 框格梁施工高程 设置预应力锚索长锚杆框格梁，每级马道设置一排锚索，锚索间距 ，长锚杆间距 ，长锚杆高差 。框格梁水平间距 ，垂直间距 （坡面斜长 ）；预应力锚索框格梁（尺寸为 ），在邻近锚墩部位 范围内设箍筋加密区；锚杆框格梁和封边梁（尺寸均为 ）不设箍筋加密区。高程 框格梁每隔 设一道伸缩缝，缝宽 ，内填聚乙烯闭孔泡沫板。高程 以下边坡的排水采用曲纹网状硬式透水管，直径，外包不小于 厚的土工滤布；排水孔间距 ，孔深 ，角度上倾，每级马道上布置一排排水孔，孔口布置在高程 、。在框格梁空格内喷播植草。高程 以上框格梁施工高程 以上设置预应力锚索框格梁，锚索间距 ，高差 ；框格梁每隔 设一道伸缩缝，缝宽 ，内填聚乙烯闭孔泡沫板。高程 以上边坡的排水采用曲纹网状硬式透水管，直径 ，外包不小于 厚的土工滤红水河第 卷布；排水孔间距 ，上倾，每级马道上布置一排排水孔，其中高程 处的排水孔孔深，高程 、处的排水孔孔深 。在框格梁空格内喷播植草。高程 混凝土护板及 形挡墙施工 形挡墙每隔 左右设一道伸缩缝，缝宽，内填聚乙烯闭孔泡沫板。大坝上游的 形挡墙伸缩缝设止水，大坝下游的 形挡墙伸缩缝内填塞聚乙烯闭孔泡沫板。混凝土护板上游距离开口线 左右，边缘嵌入边坡 ，宽 ，边缘外边坡喷 混凝土，厚 ；高程 、马道喷 混凝土以封闭，厚。框格梁和护板分缝尺寸不大于 （水平向和铅直向），缝宽 ，内填聚乙烯闭孔泡沫板。钢筋保护层厚度为 。钢筋连接方式和长度要符合规范要求。箍筋封闭时，弯钩尺寸不小于 。钢筋遇到锚杆孔的位置时应绕开，并留够保护层厚度。护板锚杆钻孔直径为 ，钻孔超深不大于。水泥砂浆强度等级为。锚杆施工锚杆施工工艺流程：孔位测量放样钻孔锚杆体制作及安装锚固注浆。）锚杆孔位测量放线。根据设计要求，在锚杆施工范围内，用仪器在起止点位置设置固定桩，中间视现场条件确定是否需要加密；锚杆施工过程不得损坏固定桩。剩余的孔位，将固定桩作为基准，进行测量定位，要求全段统一，孔位误差不得超过。对测量出的孔位，用红色油漆做好测量标记，禁止一边施工一边测量放点。）钻孔。根据锚固地层的类别、锚杆孔径、锚杆深度及施工现场条件等选择钻孔设备。本工程选用 型履带式潜孔钻。根据设计图纸中锚杆框格梁布置要求进行钻孔施工，钻孔结束后，经现场监理检验合格后，进行下一道工序。同时要求复查锚孔孔位、倾角和方位，全部锚孔施工分项工作合格后，即可认为锚孔钻造检验合格。）锚杆体制作及安装。锚杆采用 螺纹钢，直径 ，锚杆安装方向为下倾。其中，高程 马道以下锚杆长度按 考虑，高程 之间锚杆长度按 考虑。锚杆抗拉拔力要求不小于 。锚杆尾端进行防腐处理。锚杆端头应与框格梁采用钢筋焊接固定。安装前，确保每根钢筋顺直，对钢筋除锈、除油污；安装锚杆体前认真核对锚孔编号，确认无误后再用高压风吹孔，采用人工缓慢将锚杆放入孔内，当锚杆入孔时，如遇孔壁掉块，必须把锚筋取出，将孔内岩块清除后再下锚杆，下锚过程中计算孔内锚杆长度，确保锚固长度。）锚固注浆。锚杆孔灌浆采用 型砂浆泵注浆、型砂浆搅拌机制浆液。注浆压力、注浆数量和注浆时间根据锚固体的体积及锚固地层情况确定。注浆过程中，要求注浆管口始终位于液面之下，因此注浆时应一边注浆一边缓慢拔出注浆管。注浆结束后，将注浆管、注浆枪和注浆套管清洗干净，同时做好注浆记录。其他工艺边坡外截水沟与边坡开挖开口线之间的条带区域，应喷护 厚的 混凝土，以防雨水入渗。库区上游高程 处边坡开挖坡比为，马道宽，坡面设置 厚的 钢筋混凝土护板，护板布置锚筋桩，锚筋桩长度为 或 ，进入弱风化岩石内，间排距一般为 ，护板设置排水孔。高程 以下大坝下游边坡开挖坡比一般为 ，在坡面喷播植草。结语本文结合安徽省六安市金寨县古碑镇中河水库工程实际，以大坝左岸高边坡支护为研究对象，对大坝左岸高边坡支护现场实际进行分析，制定科学合理的支护措施，再结合现场实际支护过程中出现的问题，具体分析具体解决，切实有效地解决大坝左岸高边坡支护难度大的问题，确保该工程生产运行有效开展。参考文献：谷安民基于中河水库左岸高边坡及碾压混凝土大坝的变形监测应用与研究治淮，（）：朱丹边坡治理工程施工中脚手架的搭设与安全防护建筑安全，（）：郑信荣框架梁预应力锚索体系在加固路堑高边坡的施工技术与质量控制科技经济市场，（）：邓崇权浅析预应力锚索高边坡加固施工质量控制四川建材，（）：焦增荣锚索施工方法与设计华北国土资源，（）：蔡伟，王泓轲预应力锚索在深基坑支护中的应用山西建筑，（）：（责任编辑 秦凤荣）