(一)右岸进水口边坡区地质及灌浆时边坡开裂情况
1.边坡地质概况
如前所述,根据江垭坝址的地质特点,坝基防渗帷幕的平面布置形式采用两岸向上游折转的U形。为了方便右岸帷幕上段的施工,在右岸进水口边坡地区沿设计帷幕方向开挖了5号灌浆平台和5号灌浆洞。灌浆平台位于右坝肩地下厂房进水口洞脸边坡坡顶,全长102.5m,平台高程237.5~239.5m,帷幕线方向与洞脸边坡近于平行,距坡肩6.10m,洞脸边坡为一高73m的开挖边坡,开挖坡比1∶0.3,在高程185m、205m和225m分别设有马道,坡面采取喷锚支护。洞脸边坡的西侧边坡,坡高35m,依岩体风化程度开挖坡比为1∶0.3(新鲜)和1∶0.5(弱风化),并作挂网支护,上述边坡坡体都处于稳定状态。
灌浆洞位于灌浆平台的延长线上,洞身长115m,洞底高程237.5~238.5m,开挖断面3.6m×4.1m,洞外侧为公路边坡,外侧洞壁厚仅5~10m,洞内设系统锚杆并喷混凝土支护,帷幕灌浆时洞内尚未衬砌。
灌浆平台及灌浆洞出露地层各岩组灰岩、页状滑石化灰岩等,岩层产状60°~75°/SE∠36°~41°,与洞脸边坡走向夹角30°~40°,倾向坡内,与西侧边坡走向夹角50°,倾向坡外偏山内。该地段有f521、f512、f422、f411等多层层间错动发育,层错厚10~50cm,并有F11断层通过,产状60°~80°/SE∠60°~70°,主要节理产状为280°~320°/NE∠66°~75°(卸荷节理)及270°~280°/NE∠49°~50°,前者延伸较长,且有溶蚀现象,沿此组节理发育有构造溶隙和,呈串珠状溶洞,后者延伸较短。
2.边坡开裂情况
1999年2月中旬在5号灌浆洞洞内灌浆时,发现在洞顶拱出现纵向裂缝,至3月下旬,裂缝在75m长的洞段顶拱全线贯通,裂缝最宽3cm,洞顶山坡坡面亦有裂缝出现。3月中旬开始在5号灌浆平台进行帷幕灌浆时,发现平台压浆混凝土板纵向开裂,同时进水口边坡混凝土喷层上沿f421、f511、f512亦出现开裂,平台上的裂缝全线贯通,长达80m,坡面沿层间错动面处混凝土喷层的开裂裂缝长达75~125m,灌浆被迫暂停。
经查,无论灌浆洞或灌浆平台出现的裂缝,其走向都与卸荷裂隙走向一致,也与帷幕走向一致,裂缝显然系由于不当的灌浆施工所引起,卸荷裂隙的存在、外侧山体的单薄(帷幕外侧岩体上部仅厚6m,下部厚亦仅20~25m)是引起出现裂缝的内在条件,而诱因则是因为在灌浆施工时多孔同时施灌、灌浆最大综合压力高达2.8MPa(该处蓄水后实际最大作用水头小于0.4MPa)所致。由于进水口洞脸边坡岩层倾向山里为反向坡,因此坡顶在灌浆施压开裂时未出现顺层向坡外的滑动,仅以岩体倾倒形式造成平台开裂,并沿f421、f511、f512等层间错动面大体沿微倾上游方向向坝肩位移,靠近坝体的f512上盘岩体,出现明显鼓胀裂缝。
事故发生以后,除分析造成事故原因外,立即就出现裂缝后在各种条件和工况下对山体稳定的影响进行评估,并研究加固处理措施。
由于该地段岩层微倾向山里,呈反向坡,且所形成的裂缝倾角较陡。因此,在自然条件下边坡岩体是稳定的,但下列情况影响边坡岩体稳定。
3.影响边坡岩体稳定的因素
1)鉴于5号灌浆洞外侧岩体较单薄,且裂缝已发展至地表,在降雨特别是降暴雨时如果排水不畅,将影响裂缝外侧山体稳定,如果继续不适当灌浆,也可影响外侧山体稳定。
2)5号平台裂缝外侧山体在自然条件下虽然是稳定的,但帷幕灌浆尚未完成,如照常继续灌浆,将直接影响外侧引水洞洞脸边坡岩体稳定,从而影响其中引水隧洞进口段的安全。
3)裂缝的存在限制了灌浆压力的采用,压力过低不能达到帷幕灌浆的目的,过高则将进一步使裂缝劈裂。
4)鉴于沿f421、f511、f512等夹层已出现破坏,而在下游坝肩位置该夹层已被开挖切断,因此应考虑上覆岩体可能沿夹层向右坝肩方向下滑对右坝头产生的附加推力影响。(www.daowen.com)
(二)处理措施
根据该地段地质特点,裂缝出现的部位特征以及对可能影响边坡岩体稳定的分析,采取了如下处理措施:
1)布设并加强全面监测系统,以监测在各种条件下裂缝和边坡的变位情况,其中包括:沿裂缝布设测缝计,在边坡增加布设位移观测点,并加密观测;继续并加强两侧边坡测斜孔观测并增加预应力锚索的观测等。在以后的续灌过程中,监测系统及时反映了坡体的变位情况。
2)对5号平台裂缝进行封闭,对引水洞进水口洞脸边坡沿f421、f511、f512夹层出现的混凝土喷护层开裂部位进行封堵处理,防止大量库水直接沿夹层渗入。
3)增加右岸山体排水工程以降低地下水位,主要包括:在5号灌浆洞确保洞顶裂缝排水畅通,并在洞壁和顶拱增加排水孔;在3号灌浆洞顶拱布设排水孔,穿过f421、f511、f512夹层;在右岸210m高程增设长35m的排水洞,洞内布设排水孔;245m高程交通洞兼作排水洞,洞内布设排水孔。
4)为确保进水口洞脸边坡在灌浆和运行期的稳定,在该边坡布设200t级锚索7排31根,锚索长25~50m不等,穿过防渗帷幕和K9d卸荷裂隙。另在西侧边坡布设3排100t级锚索16根。
5)优化灌浆工艺。降低灌浆压力为Ⅰ序孔0.5MPa,Ⅱ序孔0.7MPa;规定帷幕灌浆孔同时施灌的两孔最小孔距不得小于16m,同时施灌孔灌段高程不得相近;并规定各孔段的限制灌入量,以防止连孔施灌引起大面积裂隙受压引起岩体开裂。
采用以上处理措施后,右岸灌浆帷幕得以安全施工,达到了设计要求。
(三)经验和教训
右岸防渗帷幕施工中出现的事故,为今后帷幕设计和施工积累了经验和教训。
1)如果根据地质和其他特殊要求必须设置岸边式防渗帷幕时,则帷幕的走向应慎重选择,应充分考虑帷幕布设地段的地质特点,核算在灌浆施压条件下山体的稳定性,通常帷幕外侧宜留有足够的山体厚度。
2)对于高坝岸坡防渗帷幕的上部幕段,灌浆压力不应过高,应根据蓄水后实际承受的水头适当确定灌浆压力。
3)灌浆施工过程中不宜相近多孔同时施灌,应规定同时施灌孔的最小孔距和灌浆段高差,并应对孔段的灌浆注入量作出限制。
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