进口高边坡常规施工锚固完毕

进口高边坡由进水塔塔后边坡、左侧边坡、右侧边坡以及引水导墙墙后边坡组成。

塔后边坡走向NE23°，倾向NW，最大坡高约120m，坡脚前缘宽度277.30m。坡上有16个孔口。塔后边坡最低开挖高程171.5m，岩体开挖坡度在205m高程以下为1（V）∶0.1（H），以上为1∶0.2。在高程205m、230m、265m 和280m 分别设置了3m 宽的马道，以方便施工。

进水塔左右侧边坡相对较低，其中右侧坡最大坡高约68m，开挖坡度1∶0.2，最低开挖高程171.5m。在高程205m、230m和250m分别设置马道，190m高程有一开挖平台。左侧坡最大坡高约40m，开挖坡度1∶0.2，最低开挖高程171.5m。在高程190m、205m分别设置马道，200m高程有一开挖平台。引水导墙墙后坡最大坡高约68m，开挖坡度为1∶0.2。左右侧边坡马道与塔后坡马道相联。

（一）高边坡开挖坡度的决定

进口边坡以塔后边坡最高，约高120m，由于现有的锚固手段如抗滑桩、锚索等，影响深度只有30～40m 左右，故不可能从根本上解决边坡的稳定性问题。边坡的稳定性主要靠岩体自身的条件。因此，确定边坡开挖坡度是进口边坡设计的一个关键技术问题。在决定开挖坡度时，认真考虑了以下因素：

（1）进水塔布置主要受进水口范围内地形地质条件所控制，特别是受F28断层的制约。进水塔北端基础已部分压在F2 8断层上，塔群位置不宜再向上游移动。由于南山头下游侧有一条深冲沟，若从塔基开始放缓边坡，则南山头250m高程以上边坡可能位于岩体风化卸荷区。

（2）进水口范围内主要发育四组高角度裂隙，其倾角均为80°左右，而NNE向一组由于其切层性好，延伸长，与塔后坡夹角小，对边坡稳定起控制作用，若岩坡按1∶0.2 坡度开挖，可使不稳定分离体的体积最小，并便于锚固。

（3）鉴于1993年250m高程以上边坡已开挖成型，北山头265m高程以上边坡已安装φ22mm，长5m、7m的砂浆锚杆，钢纤维喷混凝土及排水孔的施工业已完成，若从265m高程或250m高程以上放缓边坡，势必要进行二次削坡、增加开挖量、延误工期，且减载效果甚微。由于φ22 系统砂浆锚杆已安装，若再削缓边坡，锚杆的根部仍留在山体内，给削坡爆破带来困难，同时由于爆破时锚杆的拉拔作用，可能破坏边坡岩体的完整性。如在南山头265m 高程以上重新削坡时，就发生过边坡岩体被已安装锚杆拉坏的事例。

最终确定了开挖坡度为1∶0.2，即78.7°。

（二）进口高边坡稳定性评价

（1）进口高边坡，从岩层层面和泥化夹层的倾向来分析，属反向坡，因而不存在沿层面或泥化夹层面整体滑动的可能。

（2）当不利水位由275m降落到250m并与地震荷载组合时，沿NNE向一组结构面，局部岩体有失稳可能，危险滑裂面深度5～8m。

（3）根据有限元计算结果，坡顶为拉裂区，坡脚为塑性变形区，NNE向一组结构面沟通了坡顶拉裂区和坡脚的塑性剪切区，这样在外荷载作用下，局部岩体有可能失稳。

（4）岩体连通率的研究说明，滑裂面未完全连通，中间有一定长度的“岩桥”在起作用，因而，发生溃屈和倾倒破坏的可能性不大。

（5）为确保边坡施工期和运用期稳定，必须采取一定的工程措施：在边坡上部应防止岩体沿NNE向结构面和F421断层的卸荷松弛、张裂；在坡脚部位应尽量改善其应力状态，缩小塑性变形区范围，限制向坡外的位移。

（三）锚固进口高边坡

在1992年6月以前的招标设计阶段，按招标段划分，230m 高程以上工程由国内承包商施工；230m 高程以下由国际承包商完成。

1993年初，塔后边坡开挖到250m 高程后，揭露出一些未曾预料到的工程地质问题：1号桥台下面250～265m高程间开挖出了岩层的宽约40m的层间剪切破碎带；边坡南端局部岩体发生了滑塌；边坡北侧桩号0-029～0-093 范围、265m高程以上、F241断层以外局部岩体发生了滑塌及2 号明流洞轴线附近265m高程马道以下局部岩体沿NNE向结构面产生了塌滑等。针对上述揭露出的一些工程地质问题，对边坡加固设计方案重新进行了复核和审查，提出了现已实施的进口边坡加固设计方案：

1.喷混凝土

塔后坡210m高程以上喷钢纤维混凝土，厚0.10m，分3层施喷：即垫层0.03m，为减少回弹量，喷素混凝土；中层厚0.04m，喷钢纤维混凝土；面层0.03m，喷素混凝土，以防止钢纤维外露锈蚀，并防止其外露伤人。钢纤维含量60kg/m3，相当于喷混凝土体积的0.75%。210m高程以下进水塔后将用混凝土回填，喷素混凝土，厚0.10m。左、右两侧边坡，坡高相对较低，喷素混凝土厚0.10m。

2.系统砂浆锚杆(www.xing528.com)

塔后边坡除265m高程以上已钻的φ22mm系统砂浆锚杆外，考虑到边坡岩体多为碎裂结构，卸荷影响带较深，因而系统砂浆锚杆由φ22mm改为φ32mm。250m高程以上锚杆长8m、10m相间布置；250m高程以下10m、12m 相间布置。对于完整岩石段，锚杆间距为3m。而桩号0+120～0+170 间，265m高程以下的层间剪切破碎带及边坡北侧F421断层带范围，锚杆加密1倍。右侧坡由于坡高相对较低，山体单薄，裂隙产状对边坡稳定较为有利，故系统砂浆锚杆由φ22mm改为φ28mm，长度由5m、7m改为8m、10m相间布置，间排距均为3m。左侧坡主要是解决施工期稳定性问题，系统砂浆锚杆布置不变，φ22mm，长5m、7m相间布置。

3.混凝土护面板

由于南山头250m高程以上，剪切破碎带岩体极为破碎，施工实践证明，用钢纤维喷混凝土或挂网喷混凝土难以起到加固坡面作用，后改用现浇混凝土面板和预应力锚索联合加固方案。即现浇厚度不小于0.3m 的钢筋混凝土面板，然后安装预应力锚索。实际施工时，为保证冬季的施工质量，争取工期，南山头边坡250～270m高程间，北山头边坡自桩号0+006以南以及桩号0+040～0+094，250～265高程间均浇筑了混凝土护面。不同的是：南山头先浇筑混凝土面板，后安装锚索，故混凝土设计标号C30；北山头边坡先安装锚索，后浇混凝土面板，混凝土设计标号为C20。为防止混凝土面板裂缝，面板内布置了分布钢筋：南山头面板内钢筋为φ16mm，@20cm，双向布置。此外，根据锚索、锚杆和排水孔的布置，南山头边坡的混凝土面板设置了竖向和水平向伸缩缝；北山头仅设竖向缝。缝距6～12m 不等，伸缩缝内嵌沥青木板。

4.预应力锚索

实际施工时，标段划分略有调整，250m 高程以上边坡开挖及加固工程由国内承包商施工；250m 高程以下由国际承包商施工。

（1）250m高程以上边坡。根据稳定计算结果，为使混凝土护面板和锚索起到整体加固作用，在南山头边坡上布置了各种吨位和长度不等的预应力锚索77 根，总设计张拉吨位7920t，其中1 号桥台下面和T14 层间剪切破碎带范围内布置1200kN 级锚索54 根，265m高程以上T1 5-1软岩内400kN级锚索9根，其余12根为800kN级和2根600kN级锚索位于破碎带以北。因南山头山体单薄，锚索长度一般20～30m，其锚固角根据最优锚固角计算确定。锚索设计参数见表15-3。

表15-　3南山头边坡250 高程以上锚索设计参数

注　锚索倾角以水平方向为0°，向上为正，向下为负，下同。

表15-　4北山头边坡250m 高程以上锚索设计参数

表15-　5塔后边坡250m 高程以下锚索设计参数

北山头边坡上布置锚索92根，其中E、F、H 3排为1500kN级，其余3排（263m高程以上）为600kN级，总设计张拉力10110t。1500kN级锚索大多位于T1

5-1岩层内，为限制T15-1岩层内软岩蠕变变形而设；600kN级锚索主要为限制NNE向裂隙面因开挖和卸荷、爆破震动、地震、水压力等外荷载作用引起松弛张裂导致岩体失稳而设。根据25 号裂隙探硐内T15-1岩层现场蠕变试验成果，粉砂质粘土岩在2.1MPa压力下（相当于T15-1以上荷重），蠕变变形量约3×10-3cm，平行层理方向弹性模量7GPa，在综合考虑泊松比，软岩层厚等因素后，估算由于蠕变变形产生的侧向压力约0.03MPa，并据此推求施加锚索的吨位。在T1 5-1岩层范围内，锚索间排距6m，单根锚索设计承载力1500kN。由于北山头边坡250m高程以上锚索不是因滑动稳定要求布设，为方便施工，其锚固角为下倾15°。北山头边坡锚索设计参数见表15-4。

（2）250m高程以下边坡。与招标设计阶段的加固方案相比，对预应力锚索的布置做了重大调整，调整原则是：考虑边坡加固后塔后坡坡前230m高程以下回填石渣和回填混凝土对边坡稳定的有利作用；

尽量减少锚索种类、从经济观点考虑尽量用大吨位锚索替代小吨位锚索；

锚索布置不仅要满足稳定要求，同时要综合考虑各种条件和因素，通过锚索等综合加固措施尽量改善边坡岩体的应力状态，减小塑性变形区范围和向上游方向的水平位移。

根据上述调整原则对锚索设计进行了调整，锚索吨位、布置尽量与标书图纸一致，以减少外商索赔。锚索安装角原则上按最优锚固角确定。位于洞群区的锚索，其布置与倾角应尽量避免与建筑物的干扰。250～230m高程间为全长粘结式预应力锚索，230m高程以下的预应力锚索采用双层防腐保护锚索。

塔后边坡250m以下锚索设计参数见表15-5。加固剖面见图15-1所示。