杨房沟水电站左岸拱肩槽上游侧变形边坡的加固措施研究

(中国水利水电第七工程局有限公司，成都，610213)

1 工程概况

杨房沟水电站位于雅砻江中游四川省凉山州木里县境内，是该河段一库七级规划中的第6级水电站。工程以发电为主，电站正常蓄水位2094m，相应库容4.558亿m3，最大坝高155m。装机4台，装机容量1500MW。电站主要由混凝土双曲拱坝、泄洪消能建筑物和引水发电系统等建筑物组成。

杨房沟水电站坝址区为高山峡谷地貌，出露地层主要为燕山期花岗闪长岩及上三叠统杂谷脑组板岩夹砂岩、新都桥组变质粉砂岩，变质粉砂岩层内局部夹含炭质板岩等。坝址区断层较发育，共发育3条Ⅱ级结构面，59条Ⅲ级结构面，465条Ⅳ级结构面，主要以中、陡倾角为主，缓倾角节理较少发育。

2 左岸拱肩槽上游侧变形边坡基本情况

左岸拱肩槽上游侧边坡自2017年12月开始从坝顶高程2101.85m爆破开挖，2018年4月23日开挖至高程2015m，2018年5月13日开挖至高程2000m。2018年4月28日左岸坝顶卸料平台混凝土面发现3条裂缝，裂缝宽1mm～2mm；2018年5月14日发现新增4条裂缝，原有3条裂隙宽度发展为4mm～6mm，最宽处达7mm；2018年5月21日，左岸拱肩槽上游侧边坡2060m～2080m高程混凝土喷层上发现3条裂缝；2018年5月23日，左岸坝顶卸料平台混凝土面上发现6条裂缝，左岸拱肩槽上游侧边坡2060m～2080m高程发现2条裂缝；2018年6月13日，左岸卸料平台上游侧混凝土面上发现1条细小裂缝，宽约1mm，延伸约5m。裂缝情况见图1。

图1 左岸卸料平台及拱肩槽上游侧边坡裂缝分布

左岸拱肩槽上游边坡(高程2101.85m～2000m)段开挖边坡走向N32°～80°W，岩性为花岗闪长岩，主要呈弱风化状，近坝基部位部分微风化，边坡岩体以完整性差～较完整为主，局部较破碎，呈次块状～镶嵌结构，以Ⅲ类岩体为主，高程2080m以下上游开口线附近3m～12m岩体呈强卸荷，属Ⅳ类岩体。

左岸拱肩槽上游边坡小断层和挤压带较发育，主要以中陡倾角为主，缓倾角结构面较少发育。结构面宽度一般1cm～5cm为主，带内一般充填碎裂岩、岩屑、片状岩等，其中规模较大的f27断层，断层走向与工程边坡小角度相交，断层倾角55°～60°，小于工程边坡开挖坡角，对边坡稳定不利，断层f27随着工程上游边坡下挖将在高程1947m～1978m逐渐出露，对工程边坡的局部稳定性影响越来越突出。边坡中发育的节理主要有NWW、NNW和NEE向三组，以中、高倾角为主，其中NWW向顺坡倾外结构面走向与边坡走向夹角小，对边坡局部稳定不利。

3 变形边坡加固处理方案

自发现裂缝后，为进一步查明左岸拱肩槽上游侧边坡主要结构面的规模、性状、空间展布及边坡岩体结构特征，开展了专门性补充勘察工作；同时增设了变形监测并加密观测频次，开展了边坡稳定性计算复核等工作。经综合分析，明确了变形机制，确定了以锚索锚固为主+探洞封堵回填(安全储备)的综合处理方案。具体方案如下：

3.1 锚索锚固措施

经计算分析，满足运行期稳定要求的加固措施为：

(1)高程2030.00m～2080.00m边坡的高程2045.00m、2050.00m、2055.00m、2074.00m、2078.00m位置增加5排预应力锚索，锚索吨位2000kN，L=30m/40m间隔布置，间距5m，下倾15°；

图2 满足运行期稳定要求的加固措施剖面

(2)高程2080.00m～2101.57m边坡的高程2082.50m、2095.00m位置增加2排预应力锚索，锚索吨位3000kN，L=50m/60m间隔布置，间距2.5m，下倾5°；

(3)边坡高程2058.00m、2062.50m位置增加2排预应力锚索，锚索吨位3000kN，L=40m/50m间隔布置，间距2.5m，下倾15°；

(4)高程2000.00m～2030.00m边坡的高程2005.00m、2010.00m、2014.50m、2018.50m、2022.50m、2026.50m位置布置6排预应力锚索，锚索吨位3000kN，L=40m/50m间隔布置，间距3.5m，下倾5°。

经统计，共增加2000kN锚索94束，3000kN锚索243束。其中因边坡加固处理时，还剩余50m高度未完成开挖，为满足“2018年9月底大坝首仓混凝土开始浇筑”的合同工期，确保下部开挖能够尽早恢复施工，同时进行了施工期稳定性计算，具体方案如下：

在以上新增的2000kN锚索施工完成后，对新增的3000kN锚索分两期施工，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锚索为一期，高程2022.50m、2026.50m位置的共2排3000kN锚索为二期。在完成一期锚索施工的情况下，左岸拱肩槽2000m高程以下边坡才继续进行剩余开挖施工。

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等断层出露位置6m范围采用钢筋混凝土回填，该措施作为安全储备，边坡稳定计算中也未计入。探洞回填施工结合现场实际情况，于混凝土浇筑阶段进行施工。

3.3 加强支护施工顺序

(1)中上部边坡(高程2030m以上)加固前已处于剪切变形初期阶段，需先行完成加强支护，避免因岩质边坡持续充分变形，进一步削弱边坡岩体结构面强度，导致滑动面的演化进入不可逆转的状态，造成边坡失稳。

(2)由于边坡加固处理时还需要下挖约50m高度，控制性结构面f27将进一步切脚出露，为确保高程2030m～2000m梯段边坡的卸荷松弛能够预先得到有效抑制，限制该段边坡岩体和结构面，特别是f27的松弛损伤，尽可能维持f27结构面的力学性能和f27上盘薄层岩体的承载能力，承上启下保证左岸拱肩槽上游侧边坡稳定安全，因此，在完成2030m～2000m梯段边坡的4排3000kN预应力锚索支护后，方才恢复下部开挖施工。同时在开挖时通过调整爆破参数，降低爆破梯段，减小单次爆破区域，尽可能避免对2000m高程以上边坡的扰动。

4 加固处理方案的组织实施

杨房沟水电站左岸拱肩槽上游侧边坡加固方案旨在限制f27断层的继续发展，且需满足2018年9月底启动大坝混凝土浇筑的合同工期，工期紧、任务重。为确保加固处理措施能够尽快完成，杨房沟水电站作为国内第一个采用EPC模式的百万千瓦级水电站，充分发挥了设计、施工和采购之间的一体化管理。在2018年5月14日发现新增4条裂缝，原有3条裂隙继续发展后，施工方面立即暂停了下部开挖，同时调整现场施工资源，暂缓开关站、水垫塘、雾化区的施工，资源集中至左岸拱肩槽上游侧边坡，加快了变形边坡的现有支护施工；设计方立即加强了该部位边坡的数据监测，于2018年5月14日在2101.85m平台针对开裂部位布置有11个砂浆条测点和1个测缝计测点，在左岸坝顶平台边缘共安装埋设3个表面外观点，于2018年5月21日在上游侧坝基边坡裂缝位置布置了5个砂浆条测点，同时立即开展了左岸坝顶平台(2101.85m高程)以下f27断层影响边坡稳定性分析与加固处理初步分析，并形成报告，采购方面在设计确定加固措施需采用300kN锚索时，立即组织锚索钻机进场以及锚索测力计的采购(因原设计中无3000kN锚索，原有锚索钻机及锚索测力计无法进行3000kN锚索施工)。

同时，在2018年5月14日发现新增4条裂缝，原有3条裂隙继续发展后，杨房沟水电站建设、监理、总承包单位之间立即组成了快速沟通机制，设立白夜双班，主要领导轮流值班制度，并于2018年5月21日针对总承包提出的《左岸坝顶平台以下f27断层影响边坡稳定性分析与加固处理初步分析报告》组织召开了专题讨论会，于2018年5月26日～2018年5月28日组织召开了《杨房沟水电站左岸拱肩槽上游侧边坡变形处理咨询会》，最终确定了变形边坡的加固处理方案。

在参建各方的共同努力下，2000kN锚索以及3000kN一期加固锚索施工于2018年7月15日完成，同时恢复了下部开挖施工，3000kN二期加固锚索施工于2018年7月30日完成，确保了2018年9月底启动大坝混凝土浇筑合同工期的按期实现。

5 结语

(1)随着岩质边坡的向下开挖，边坡岩体产生应力调整和向临空方向的卸荷松弛，原有岩体结构面和节理会进一步发育，可能造成结构边坡变形。

(2)在岩质边坡开挖过程中，加强监测有助于及时发现边坡变形，锚索锚固能够满足边坡变形初期的加固，以及变形边坡后续运行的稳定性要求。

(3)在进行变形边坡加固施工时，设计、施工和采购统一管理，以及加强与建设、监理单位之间的沟通，能够有效地提高施工效率，缩短变形边坡的加固施工时间。