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錨噴支護技術在小浪底工程中應用1

不良的地質條件和特殊的水沙條件，決定了小浪底水利樞紐的泄洪、排沙、發電建筑物在黃河左岸集中布置的總體格局，最終形成了泄洪洞、排沙洞、引水發電洞、交通洞、排水洞、灌漿洞、施工洞、吊物井、通風豎井、電纜井等 100多個洞室組成的洞室群擠在左岸約1km2的單薄山體上。左岸山體為砂巖、粉砂巖和黏土砂巖，且被20多條大小斷層切割，山體上下游均有沖溝切割。巖層層面接近水平（傾角8°～12°），節理裂隙發育，存在分布不規則的層間剪切破碎帶和多層泥化夾層。在如此復雜的地質和地形條件下，進行水工建筑物的設計和施工實屬國內外罕見。 因此，中外建設者采用了目前世界上最先進的施工設備和技術措施。在采用種種先進施工技術中，錨噴支護技術在小浪底工程中得到了最充分的運用，并顯示巨大的生命力。

一、進出口高邊坡的錨噴支護

1.進口高邊坡錨噴支護

小浪底工程將泄洪、排沙、灌溉和發電洞等16條隧洞進口組合成“一”字形排列的10座進水塔，其上游面在同一豎直面內，總寬度276.4m.為了布置進水塔群，在小浪底工程黃河左岸風雨溝進行了大量的土石方開挖，形成了塔后走向NE23°傾向NW，最大坡高120m，坡腳前緣寬277.30m的進口高邊坡。這里地質構造異常復雜，對高邊坡穩定造成一定影響。①左岸工程區規模較大的F28、F236、F238和F240斷層在進口地層都有出露；在開挖過程中，還揭露出十幾條小斷層。②節理發育，個別地段形成節理密集帶，節理面多附有泥膜或泥質充填，對塔后邊坡穩定具有控制作用。③層間剪切破碎帶。④在砂巖中發現有30層夾泥層，出露最長的達53.5m.

通過分析和施工中所發生的各種問題，小浪底工程采取了一系列保證進口高邊坡穩定的工程措施。

①將進口邊坡南、北兩山頭頂部的第四系覆蓋的黃土層和砂卵層全部挖除降低進口邊坡高度。

②在高程205m、230m，250m，265m和280n分別設置了3m寬的馬道以方便施工和增加邊坡的穩定性。

③進行全面的、大規模的錨噴支護，增設了大量預應力錨索，提高高邊坡穩定安全系數，確保邊坡穩定。進水口高邊坡錨噴支護量為砂漿錨桿3738根，總長3萬多m，噴混凝土5687m3，鋼纖維噴混凝土951.71m3，預應力錨索600根。

2 泄洪建筑物出口高邊坡錨噴支護

泄洪建筑物出口高邊坡基巖邊坡高雖然只有50～80m，但其地質條件復雜，斷層密布，地層結構傾向不利，因此其穩定問題嚴重，為了保持邊坡穩定，小浪底工程采取了多種多樣工程措施。

出口上游坡為順向坡，是3條導流洞（后改為孔板洞）、3條排沙洞、3條明流洞和1個正常溢洪道的出口，其下布置3個消力塘。

出口邊坡加固方案的形成，伴隨施工的全過程，經歷了4年多的時間。在這個期間做了大量的分析和研究工作，根據施工中揭露的地質情況和現場監測的結果不斷對支護措施進行適當的調整，最終形成了較為合理安全的加固方案。

①削頭減載，降低Ⅱ區邊坡高度，并用鋼筋混凝土板覆蓋削頭平臺，以防雨水和施工用水進入邊坡。

②沿消力塘上游坡和左右邊坡設置“U”字形的排水洞，抽排滲水降低出口邊坡及消力塘區域地下水位，提高邊坡穩定性，方便施工。

③及時進行噴混凝土，掛鋼筋網噴混凝土和系統砂漿錨桿支護，以防坡面巖體風化，卸荷張裂。

④預應力錨索全面加固出口邊坡，針對不同區域的穩定性要求分別采用了 3000kN級和2000kN級錨索加固。共安裝雙層保護預應力錨索372根。中大網校論壇

⑤在Ⅱ區邊坡P.0+063.20～P.O+093.20段，每隔6m設置一鋼筋混凝土抗滑樁，共設置6個抗滑樁。

二、地下洞群系統的錨噴支護

小浪底水利樞紐地下洞群系統的錨噴支護可根據錨噴支護的作用不同而分為兩種類型：第一種類型是錨噴支護作永久支護的1同室，包括地下廠房、主變室、尾閘室、尾水洞以及一些交通洞、排水洞、電纜洞和通風豎井；第二種類型是錨噴支護作臨時支護的洞室，包括導流洞、明流洞、排沙洞、發電洞等。

錨噴支護作為柔性支護可與圍巖共同承擔荷載，充分發揮圍巖的承載能力和提高施工期的安全性等。

按照新奧法原理對錨噴支護應采用“設計一施工：一監測一修正設計”的程序。以地下廠房為例，小浪底從三個方面加強監測工作。

①承包商的收斂觀測。幾年來，地下廠房承包商不間斷地進行收斂觀測，及時向工程師通報情況。 ②外部觀測系統。包括廠房引張線、收斂觀測系統、沉陷觀測系統，由承包商按設計要求埋設，由工程師進行觀測，并將數據及時通報業主、設計人員和承包商。

③內部監測系統。廠房及機組肘管共設計有各類儀器427支。這些儀器的安裝由承包商隨進度陸續完成。這些監測儀器的使用和管理由監理工程師進行。經過幾年來的考驗，到目前為止，用錨噴支護作為永久支護的各洞群系統，圍巖穩定，沒有發現任何不正常之處。

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