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某抽水蓄能电站上水库进出水口开挖支护施工问题处理

2025-01-03 46 上传者：管理员

摘要：某抽水蓄能电站上水库进出水口边坡地质条件差，全风化土埋深较深，围岩完整性差，地下水丰富、埋深浅。为了满足边坡安全稳定及施工进度需要，针对开挖支护过程中出现的各类问题进行深入分析，改进了施工工艺，优化了设计方案，为上水库进出水口持续施工提供了安全可靠的施工环境，对于后续抽水蓄能电站类似情况的施工有一定的借鉴和参考意义。

关键词：
上水库
开挖支护
抽水蓄能电站
施工技术
进出水口
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1、工程概况

某抽水蓄能电站上水库进出水口位于上水库大坝上游左岸，距离左坝肩约270 m，轴线与大坝轴线夹角为18.552°。①、②进出水口形式相同，并列布置，中心线间距26.200 m，中心线方位角N83.500°W。采用侧式（岸塔式）进出水口布置型式，由引水明渠段、防涡梁段、扩散段和事故检修闸门塔段组成。2个进出水口前沿总宽度52.4 m，底板高程为1 017.000 m。每个进出水口拦污栅分为3孔6.20 m×9.40 m（宽×高），在进出水口扩散段顶部1 042.000 m高程布置拦污栅清污检修平台。扩散段采用扁平钢筋混凝土箱形结构，长30.00 m，内设2个分流墩分为3孔；进出水口设一道事故检修闸门，孔口尺寸为6.0 m×6.508 m，闸门段长度为10.0 m。上水库进出水口闸门操作平台高程与上水库主坝坝顶高程相同，为1 067.0 m，塔顶平台设交通桥与库岸公路相连。

2、工程特点

1）地质条件复杂。洞脸坡最大开挖坡高约83 m，全、强风化带下限埋深分别为9.2～53.2 m、21.3～69.9 m，边坡岩体蚀变强烈-较强烈，而且分布倾向坡外的流线流面，存在边坡稳定问题；两侧边坡主要由全、强风化岩体组成，岩体蚀变强烈，且受F3、F6断层影响，断裂构造发育，边坡稳定性差。

2）地下水丰富。地下水埋深浅，山体内承压水压力大，对施工过程中锚杆、锚索成孔造成影响。

3）施工进度紧张。上水库地区天气恶劣，有效施工工期短，且受不良地质条件影响，上水库进出水口工期压缩。

3、施工过程中遇到的问题及处理措施

3.1 EL1 067 m以上边坡锚索施工困难

3.1.1 存在问题

边坡预应力锚索3-16#孔未入岩，为废孔；3-18#孔未入岩，孔口渗水较大，套管埋于孔内；3-20～23#锚索孔60 m未入岩；锚索孔1-16#、2-14#～2-20#，因山体内承压水压力大，底部涌砂回渣现象严重，导致套管无法拔出，套管在孔内锚固段进行了注浆，孔内锚固段灌浆与边坡岩石不能有效固结，锚索的拉力不能经注浆体传递给岩石。因此，EL1 067 m以上边坡原设计的预应力铺索现场作废了16根。

3.1.2 处理措施

为保证上水库进出水口边坡整体稳定，减小因EL1 082m～EL1 097 m边坡部分作废锚索对稳定产生的不利影响，在EL1 067 m～EL1 082 m边坡增设两排20根长40 m、1 000 kN预应力铺索；考虑到锚索岩层状况较差，局部锚索的锚固段大部分在全风化岩土中，EL1 067 m～EL1 082 m的锚固端不能入岩的无黏结预应力锚索改为压力分散型锚索（两排8根长55 m、1 000 kN压力分散型锚索）；另在EL1 082 m～EL1 097 m边坡增设一排6根长55 m、1 000 kN压力分散型锚索。加长EL1 067 m～EL1 082 m边坡坡脚2排的排水孔，孔深由原6 m加长到12 m，孔径76 mm、长12 m、仰角10°、间排距4 m，排水孔孔口设1 m长PVC管，其余11 m孔段设置带滤膜塑料盲沟，在渗水出露位置增设排水孔。

3.2 EL1 067 m道路右侧裂缝处理

3.2.1 存在问题

上水库进出水口EL1 067 m道路K0+270～K0+300段为换填路基，下部花岗岩全风化土较深厚，且地下水埋藏较浅，下游侧EL1 067 m～EL1 060 m边坡开挖后出现坡面局部开裂，EL1 067 m道路K0+270～K0+300段路面也出现变形、开裂。为确保边坡的稳定，需对EL1 067 m道路以下边坡支护进行调整。

3.2.2 处理措施

1）及时完成边坡EL1 067 m道路及以上截排水沟施工，加强边坡施工过程中边坡变形监测、观察，使EL1 067 m道路以上边坡的排水沟排水从南侧（上游侧）截水沟流出；局部裂缝、松散体清除，在EL1 062.5 m高程设D76mmPVC排水管长1.5 m、排水沟端部包裹土工布。

2）在EL1 067 m道路裂缝处设置两排钢管桩φ200 mm@100 cm×100 cm、L=18 m，梅花形布置，管内注M30水泥砂浆，共60根；在高程1 060 m预留平台布置扶壁式挡墙并调整下部边坡开挖坡比，平台最短边宽度4 m、总长度21 m。

3）为保证上水库边坡整体稳定，减小因EL1 060 m～EL1 067 m边坡局部开裂对稳定性的不利影响，在高程EL1 060m挡墙平台～高程EL1 052 m马道的边坡扭面Ⅱ与扭面Ⅲ增设两排8根50 m长1 000 kN预应力锚索，在高程EL1 052 m～高程EL1 037 m的边坡需增设两排15根40 m长1 000 kN预应力锚索，俯角30°；锚索均进入弱风化岩体。

3.3 中隔墩岩体开裂处理

3.3.1 存在问题

上水库进出水口中隔墩两侧闸室及扩散段分别开挖至EL1 019 m、EL1 023.5 m高程时，受不良地质条件及爆破震动影响（三面开挖后的应力变化影响），中隔墩出现贯穿性裂缝（桩号J0-019.76～J0-032.06，高程EL1 025.36 m～EL1 036.55 m），此外断层附近挂网喷面也出现裂缝。

3.3.2 处理措施

1）采取削坡卸荷留平台方式爆破切除已揭露的断裂面上游松动体，削坡坡比1∶0.5，削坡桩号J0-016.00～J0-024.78，削坡高度EL1 025 m～EL1 036.55 m；分别在EL1 029 m、EL1 025 m高程留平台，其中EL1 029 m平台宽3 m。

2）削坡坡面增设间排距@150 cm×150 cm的100 kN预应力锚杆对中隔墩岩体进行锚杆，预应力锚杆φ32 mm、L=12 m、外露450 mm；后采用喷15 cm厚C25混凝土+厚30 cmC30钢筋混凝土面板对坡面进行支护；C25喷混凝土配置φ8 mm@200 mm×200 mm钢筋网片，C30混凝土面板配置φ14 mm@200 mm×200mm钢筋网片。

3）挖除区域内原锚喷支护钢筋网提前预拆除；松动体开挖采取密布孔、少装药的弱爆破方式，坡面采用预裂爆破结合现场实际制定爆破设计并精准施工；喷锚支护及时跟进。具体见图1。

图1 中隔墩岩体开裂处理

3.4 陡边坡（1∶0.5、1∶0.3）贴坡混凝土悬臂模板使用

3.4.1 存在问题

进出水口EL1 052 m～EL1 067 m、EL1 037 m～EL1 052 m正面边坡开挖坡比主体为1∶0.3、1∶0.5和扭面变坡，坡面水平夹角大都大于60°；施工过程中开挖进度紧迫，坡面形成后仅对坡面进行挂网喷混支护，导致后续施工场地受限。为加快进度，贴坡混凝土施工模板考虑采取悬臂模板（即多卡模板）为主、扭面和三角区域辅以组合模板，但面临以下问题：1）模板内拉和内撑措施不足；2）根据类似工程经验，定位锥连接锚筋为蛇形钢筋、钢筋锚入混凝土深度为65 cm，但本次施工未使用蛇形钢筋且锚入混凝土深度仅30 cm，与常规做法有别。

3.4.2 处理措施

1）所有定位锥均与系统锚杆外露端牢固焊接为整体。当定位锥锚筋末端距离系统锚杆末端处于同一位置时，定位锥锚筋与系统锚杆直接焊接在一起；当定位锥锚筋末端距离系统锚杆末端距离≤50 cm时，将定位锥锚筋与系统锚杆末端通过Ф20螺纹钢筋焊接在一起；当定位锥锚筋末端距离系统锚杆末端距离>50 cm时，将与定位锥锚筋末端临近的两根系统锚杆用Ф20螺纹钢筋沿坡面连接为一体，并将定位锥锚筋通过Ф20螺纹钢筋与上述系统锚杆之间的连接钢筋焊接为整体。具体见图2、图3、图4。

2）增设模板顶部拉筋。在模板顶部每隔2 m将竖向围檩与边坡现有系统锚杆外露端通过Ф20螺纹钢筋对拉焊接为一体。具体见图5。

图2 定位锥锚筋与系统锚杆直接焊接示意

图3 定位锥锚筋与系统锚杆通过连接钢筋焊接示意

图4 定位锥锚筋与临时锚筋焊接示意

图5 模板顶部围檩拉筋示意

3）通过在定位锥锚筋端头增加3根定位钢筋，弥补锚筋在混凝土中长度小于65 cm的隐患。具体见图6。

图6 定位锥锚筋末端加强筋布置

4、结束语

当前是加快推进抽水蓄能高质量发展的关键期，是构建以抽水蓄能为储能主体推动新能源大规模发展的战略窗口期，我国抽水蓄能产业迎来快速发展的新局面。抽水蓄能电站上水库进出水口普遍存在地质条件复杂、施工进度紧张等问题，某抽水蓄能电站进出水口高边坡开挖支护施工过程中的问题处理措施及办法，对于今后同类型施工项目具有一定的参考借鉴作用。

文章来源:吴维明.某抽水蓄能电站上水库进出水口开挖支护施工问题处理[J].人民黄河,2024,46(S2):169-170.