锦屏二级进水口闸门岩壁吊车梁不良地质处理

锦屏二级进水口闸门岩壁吊车梁不良地质处理

鲍世虎

中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司  浙江 杭州  311122

摘  要锦屏二级水电站进水口事故闸门室岩壁吊车梁结构轴线方向与岩层主要结构面走向小角度相交，两侧岩台开挖成型差异大，其中下游侧岩台成型差，部分岩台结构未能得以有效保留。针对工程实际情况，在开挖前、后分别采取超前支护处理和钢筋混凝土护壁支撑等加固措施。

关键词岩壁吊车梁   超前支护   固结灌浆   混凝土护壁 树脂锚杆

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1工程概述

锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流锦屏大河弯上，电站装机容量4800MW。电站枢纽工程主要由首部低闸、引水系统、尾部地下厂房等永久性建筑物组成，为一低闸、长隧洞、大容量引水式电站。

引水系统由进水口、引水隧洞、上游调压室和压力管道等建筑物组成，进水口为独立岸式结构，布置在雅砻江右侧凹岸。顺发电水流方向，进水口建筑物布置依次为：集渣平台、拦沙坎、斜坡、拦污栅、闸后通仓流道、引水隧洞进口段、事故闸门井、引水隧洞。

进水口事故闸门室位于雅砻江右岸山体内，引水隧洞进口下游侧100m处，采用地下式布置。事故闸门室结构尺寸为184×14/12×26m（长×上宽/下宽×高），城门洞型断面，洞轴线与引水隧洞垂直，即走向N14°E，桥机轨道由岩壁吊车梁支撑。

2地质条件

进水口事故闸门室（井）埋深约58m，主要出露地层均为三迭系中、下统地层 (T14、T2z2)， T14灰绿色变质粉细砂岩，T2z2白～浅灰色厚层角砾状或条带状大理岩，围岩完整～较完整，以Ⅱ~Ⅲ类为主，局部IV类。

洞室范围内断层不甚发育，且规模小，主要发育三条宽度在10cm以下的fj1、fj2、fj3三条断层，与裂隙之间组合易形成不稳定块体。岩体层面裂隙普遍发育，绿砂岩中主要发育三组裂隙，大理岩中主要发育有四组裂隙。

绿砂岩中裂隙：①N30～60°E  NW∠75～85°，层面裂隙，延伸长，面平直，平行发育，间距10～20cm，局部平行密集发育，间距3～8cm；②N45°E  SW∠45～50°，面平光，延伸长，贯穿四壁，半闭合状，平行发育，间距20～30cm；③N50～60°W SW∠35～40°，面粗糙，延伸较长，平行发育，间距10～15cm，局部20cm，沿面铁锰质渲染。

大理岩中裂隙：①N45～60°E NW∠60～70°，层面节理，面平直，延伸长，平行发育，间距10～30cn，间距3～6cm；②N40～60°E  SE∠45～50°，面起伏粗糙，延伸较长，平行发育，间距30～50cm；③N45° W  SW∠45～50°，面平光，延伸长，贯穿四壁，半闭合状，平行发育，间距20～30cm；④N45° W  SW∠45～50°，面平光，延伸长，贯穿四壁，半闭合状，平行发育，间距20～30cm。

3岩壁吊车梁结构布置

进水口闸门室起吊桥机安装高程按照闸门检修平台高程+起吊闸门高度+桥机死行程+起吊安全余量确定，岩壁吊车梁顶高程为1666.00m。岩壁吊车梁的宽度为1.5m，梁高2.0m。岩台竖直面高1.0m，斜面竖直倾角为35°，水平宽度为1.0m。岩壁吊车梁中上部设两根受拉锚杆，直径Φ36mm，长7.5m，入岩6.0m，倾角分别为25°和20°，矩形布置，间、排距0.5×0.75m；吊车梁下部设一根受压锚杆，直径Φ32mm，间距0.75m，长5.5m，入岩4.5m。根据桥机启吊闸门部件的运行范围，确定岩壁吊车梁的布置长度为158.75m，沿梁纵向每隔18~19m设一道施工缝，缝面设键槽、插筋，凿毛处理，纵向钢筋跨缝连接，插筋直径Φ25mm，间距0.5m，长2.0m，外露1.0m，键槽深15cm。岩壁吊车梁梁体混凝土标号为C30，梁顶面设置桥机轨道二期混凝土和排水沟，梁体内埋设排水管路和电气管路。

4不良地质部位处理设计

事故闸门室采用喷锚支护设计，岩壁吊车梁采用先中槽开挖，预留吊车梁部位爆破保护层(水平方向保护层厚3.0m)，再进行精细开挖的施工方式。施工过程中，开挖揭露了近百米的不良地质洞段。岩壁吊车梁部位，尤其是靠山侧岩壁吊车梁部位岩石完整性差、裂隙发育、破碎带较多，中槽开挖后部分保护层围岩沿裂隙面开裂、松动、滑落，岩台开挖成型困难。

(1) 开挖前超前支护设计

岩壁吊车梁精细开挖施工前，根据实际揭露情况，采取超前支护措施。

岩体极差部位，保护层开挖前喷护10cm厚C25混凝土封闭岩面，超前固结灌浆预加固，灌浆孔深入结构设计开挖边线3.5~4.0m，间、排距2.0×2.0m，灌浆压力0.3~0.5MPa，灌浆孔采用水泥砂浆封堵。

岩体相对较差部位，保护层开挖前分别在吊车梁岩台竖直面、斜面和拐点以下的垂直面上布置1排全螺纹增强树脂锚杆，锚杆直径Ф25mm，锚杆沿吊车梁长度方向的排距为75cm。树脂锚杆均垂直设计开挖面布置，锚入设计开挖面的深度不小于

3.0m，其中吊车梁岩体拐点以下垂直面的锚杆布置在拐点下方15cm处。

根据岩壁吊车梁保护层的开挖情况，在岩台保护层开挖施工前，岩台拐点以下10cm处布置一排带垫板普通砂浆锁口锚杆，锚杆直径Ф22mm，长2.0m，间距75cm。为确保开挖成型质量，需采用平行洞轴线贴壁布置的普通螺纹钢筋护角，钢筋直径Ф28mm，锚杆垫板应压牢护角钢筋。

(2) 开挖后加固处理设计

吊车梁开挖成型后，根据开挖成型的具体情况，分类确定结构加固处理措施。

由于围岩稳定性差，岩壁吊车梁受拉和受压锚杆长度应适度加长，分别为9.0m和6.0m，深入设计开挖线约7.5m、5.0m。

岩台超挖量较大的部位岩壁吊车梁混凝土以下需采用悬挂式钢筋混凝土护壁，护壁结构底高程为1662.30m，厚度不小于25cm。护壁混凝土底至设计岩台下拐点以下布置两排预应力锚杆加固，锚杆直径Ф32mm，长6.0m，预应力为120kN，间、排距1.0×1.0m。为确保结构整体性，施工中同时浇筑护壁和吊车梁结构混凝土。

对于部分岩台开挖成型较好、岩体完整性差的部位，在吊车梁岩台下部布置两排预应力锚杆加固，锚杆直径Ф32mm，长6.0m，预应力为120kN，间、排距1.5×1.0m。每排锚杆垫板下布置2根平行洞轴线贴壁布置的普通螺纹钢筋，钢筋直径Ф28mm。

5结论与建议

岩壁吊车梁是采用锚杆或锚索将钢筋混凝土梁锚固于岩壁上的一种特殊结构形式，梁上荷载主要通过锚杆锚固力、吊车梁与岩台粘聚力和摩擦力传递至岩体，可充分利用围岩承载力减小地下洞室开挖跨度，围岩为重要的承载结构，因此，围岩地质条件、开挖施工方式和开挖成型质量等影响因素应在结构设计中重点分析。

受枢纽总体布置限制，本工程的岩壁吊车梁沿洞轴线方向上不可避免地与岩层主要结构面走向小角度相交，致使吊车梁岩台开挖成型质量无法满足设计要求，靠江侧稍好，但靠山侧大部分区域的岩台未能有效保留，类似工程设计中应认真评估岩壁吊车梁方案的可行性，针对不可避免的情况，需要预先拟定加固方案，研究采取超前加固措施的可行性，并根据实际施工情况及时调整。

本工程的岩壁吊车梁不良地质处理的方案有效地解决了工程中出现的问题，经结构稳定复核计算，岩壁吊车梁的稳定性较好，能满足工程需要。目前，电站已投产运行，根据多年监测数据分析，岩壁吊车梁运行情况良好，因此，岩壁吊车梁的处理措施设计是合理的。

参考文献：

[1]李卫功，后开祥，钟辉.思林水电站地下厂房岩壁吊车梁设计探讨[J].贵州水力发电，2010，24(3)：27-29.

[2] 许元豪.锦屏二级水电站进水口事故闸门室岩壁梁开挖施工[J].水利水电技术，2018，39(11)：52-54.

[3] 戚蓝，熊开智.地下厂房岩壁吊车梁结构研究[J].水利水电技术，2002，33(7)：5~6.

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