【全锚索支护在某边坡加固处理中的应用】边坡支护锚索试验应大于设计值吗
摘 要：东风水电站右坝肩边坡顺河向长80～110m，地形由多级陡坡与平台组成，边坡地面高程830～980m，属于高陡边坡。根据东风工程竣工安全鉴定意见，对所属边坡进行加固处理被提上了议事日程，经多次优化其实施方案，最后确定为全锚索（3000KN）支护方式。边坡锚索分布在845～933m高程，共120束，距离地面最大高度88米，施工过程中通过采取有效措施克服了高排架带来的施工困难，确保了锚索施工的质量，这样不仅减少了常规支护方式（抗滑桩、抗剪洞等）的施工风险，而且还在一定程度上节省了投资，期望为同类高陡边坡的加固处理提供借鉴。
关键词：锚索；水电站；边坡；高排架；加固
中图分类号：TV22 文献标识码：A
一、概述
东风水电站位于贵州清镇、黔西两市县界河上，距离贵阳市88km。坝址以上控制流域面积18161km2，多年平均径流量108.8亿m3，多年平均流量345m3/s。枢纽工程以发电为主，总库容为10.25亿m3，有效库容为8.64亿m3，调节库容为4.91亿m3，属于不完全年调节水库。新建时布置3台机组，原装机容量为510MW(170×3)；为了解决机组主设备事宜，2004年2月至2005年5月将机组增容至570MW(190×3)，2004年3月至2005年12月扩机1台（容量为125MW），目前枢纽总装机容量为695MW(190×3＋125×1)。
工程由原水电九局承建，于1984年10月开工做施工准备，并于1989年1月30日方才实现截流。1994 年8月31日首台机组并网发电，同年12月26日第 2台机组发电，1995年12月25日第3台机组并网发电。1998年，工程通过原国家电力公司组织的枢纽工程竣工验收。
1999年的工程竣工安全鉴定意见：“右坝肩以F34为侧滑面，5#夹泥层为底滑面的潜在滑动体，其纯摩安全系数为1.35，是安全的。而剪摩安全系数在假定上游面脱开，作用全水头时为2.28，上游面作用力为零时为2.78，小于规范要求3.5。“又鉴于”关于边界条件的假定预实际情况有一定出入，按比较不利的情况考虑，加之右坝肩F34及多组软弱夹层在98年前做过高压灌浆、抗剪洞。扩挖置换、部分预应力锚索等处理，在计算中未予充分反映。因此实际安全系数当计算值为大。右坝肩处于稳定状态，但安全储备偏小”。
二、地质情况
东风水电站右坝肩边坡顺河向长80m～110m，地形由多级陡坡与平台组成，边坡地面高程830m～980m，属于高陡边坡。
右坝肩出露的地层，主要为第四系覆盖层，三迭系下统永宁镇组灰岩，永宁镇组下段(T1yn1)为右坝肩的主要地层，对坝肩稳定有影响的主要地层为T1yn1-3-1～ T1yn1-4-2。另外，控制右坝肩稳定的主要断层为F34断层，F34断层产状为NE 70～80°，SE∠63～80°，从高程957m左右穿过右拱端，向SW方向延伸，NE端至鸭池河岸坡，呈一裂隙状尖灭。断层带宽一般0.1m～0.4m，影响带宽一般2m～3m，断层带为方解石胶结的角砾岩，局部溶蚀宽0.1m～0.15m，充填黄泥，影响带岩石稍破碎。泥化夹层主要分布于T1yn1-3的中厚层夹薄层灰岩层面间，厚度一般0.5cm～1.0cm，矿物成分绿以绿泥石～蒙脱石为主，极易泥化。
右坝肩滑动层面主要以F34断层构成侧滑面，断层带宽一般0.1m～0.4m，影响带宽一般2m～3m，局部溶蚀宽0.1m～0.15m，充填黄泥，影响带岩石稍破碎。底滑面主要为1#、5#泥化夹层。
三、支护方案
1 常规支护方式
边坡加固处理的常规支护方式主要包括：混凝土抗滑桩、混凝土框架和喷混凝土护坡、混凝土挡墙及抗剪洞等方式。
混凝土抗滑桩能有效而经济地治理滑坡，尤其是滑动面倾角较缓时，其效果更好，因此在边坡治理工程中得到了广泛采用。混凝土框架和喷混凝土护坡是基于混凝土框架对表层坡体起保护作用并增强坡体的整体性，防止地表水渗入和坡体的风化；框架护坡具有结构物轻，材料用量省，施工方便，适用面广，便于排水，以及可与其它措施结合使用的特点。混凝土挡墙是治坡工程中最常用的一种方法，它能有效地从局部改变边坡的受力平衡，阻止边坡变形的加剧。抗剪洞是基于形成较大的抗剪力，根据自身具有一定的倾斜度，防止了混凝土与洞壁结合不实的可能性，同时采取洞桩组合结构的受力条件远较传统悬臂结构合理，可望提供较大的抗力。采用预应力锚索进行边坡加固，具有不破坏岩体，施工灵活，速度快，干扰小，受力可靠，且为主动受力等优点，加上坡面岩体抗压强度高，因此在水利水电工程的边坡治理中都得到了大量应用。
2 支护方案优化
1)设计方案介绍
东风水电站右坝肩边坡加固处理的最初思路是设置抗剪洞或抗剪竖井对夹层、F34断层进行置换，以提高底滑面的综合抗剪指标，另外，可采取预应力锚固的方法，利用锚索减少下滑力，增加滑面正应力，从而提高安全系数。在此基础上布置了四个处理方案。
方案一：(1) 在右坝肩下游边坡布置230束300t级预应力锚索穿过1#、5#夹泥层或F34断层；(2)在895m隧洞布置28束300t级预应力锚索穿过1#、5#夹泥层或F34断层；(3)沿1#、5#夹泥层各布置两条抗剪洞，以提高底滑面的综合抗剪指标。抗剪洞断面为2m×2m，沿5#夹泥层的抗剪洞长78.0m，沿5#夹泥层的抗剪洞长65.0m。
方案二：(1)在右坝肩下游边坡布置230束300t级预应力锚索穿过1#、5#夹泥层或F34断层；(2)在895m隧洞布置28束300t级预应力锚索穿过1#、5#夹泥层或F34断层；(3)沿F34断层布置四条抗剪竖井，以提高侧滑面的综合抗剪指标。抗剪竖井断面为2m×2m，平均长42.5m。
方案三：(1)在右坝肩下游边坡布置178束300t级预应力锚索穿过1#、5#夹泥层或F34断层；(2)在895m隧洞布置28束300t级预应力锚索穿过1#、5#夹泥层或F34断层；(3)沿F34断层布置四条抗剪竖井，以提高侧滑面的综合抗剪指标。抗剪竖井断面为2m×2m，平均长42.5m；(4)沿1#、5#夹泥层各布置两条抗剪洞，以提高底滑面的综合抗剪指标。抗剪洞断面为2m×2m，沿5#夹泥层的抗剪洞长78.0m，沿5#夹泥层的抗剪洞长65.0m。