周强 马宇航
浙江华东工程安全技术有限公司 杭州 311122
摘要：水利水电施工、边坡治理，锚索应力；某水电站3#导流洞导流洞边坡和公路边坡的锚索应力，局部覆盖坡积孤块碎石土。为爆破施工，边坡监测仪器测值变化明显。
关键词：水利水电施工;边坡;锚索应力;监测分析
Stress Analysis of Anchor Cable on Slope of Hydropower Station
Zhou Qiang Ma Yuhang
（Zhejiang Huadong Surveying and Engineering Safety Technology Co Ltd Hangzhou 311122）
Abstract: Water conservancy and hydropower construction, slope treatment, anchor cable stress; the anchor cable stress of the diversion tunnel slope and highway slope of the 3# diversion tunnel of a hydropower station is partially covered with a solitary piece of gravel soil. For blasting construction, the measured value of the slope monitoring instrument has changed significantly.
Keywords: water conservancy and hydropower construction, slope, anchor cable stress, monitoring analysis
0 引言
边坡一直是水利水电施工中的重大危险源，边坡治理也是工程施工中最为重要的环节之一，安全监测作为工程安全的眼睛，随着时代的发展，安全监测扮演越来越重要的角色，而锚索测力计在边坡治理中运用十分广发，通过对锚索应力的分析，能准确了解边坡的稳定性。
本次分析的对象为四川某水电站3#导流洞导流洞边坡和公路边坡的锚索应力。3#导流洞布置在左岸，进口位于1#导流洞进口上游侧，进口底高程2360m，出口位于1#尾水洞出口下游侧，出口底高程2273.86m，洞轴线方向由进口S66°47’56”E，全洞长1608.449m，隧洞为城门洞型，断面尺寸12m×16m，后段后期改建成竖井泄洪洞。
1 工程概况
3#导流洞进口内侧边坡2017年6月便道开挖，2017年9月28日正式开挖，2018年9月27日，进口边坡2405m～2425m高程爆破施工，边坡监测仪器测值变化明显，同时开口线外边坡出现较大裂缝，25#-1公路隧洞内出现裂缝变形，此后裂缝持续发展，上部边坡于2018年10月10月4日下午失稳垮塌，2018年12月上旬完成边坡公路2510m以上应急锚索加固施工，2020年10月初完成2465m高程以上边坡支护处理。
3#导流洞进口内侧边坡位于河道左岸斜坡上，呈S66°47′56″E 方向布置，与河道主流流向呈24°夹角，进口边坡上下游发育两条浅冲沟，上游侧冲沟沟床窄浅，下游侧冲沟沟床较宽深。
边坡出露地层岩性主要为可尔因花岗岩杂岩体--燕山早期木足渡似斑状黑云钾长花岗岩，岩体中发育花岗细晶岩脉和花岗伟晶岩脉，绝大多数是伟晶岩脉，呈脉状、带状或团块状分布，与黑云钾长花岗岩焊接接触。边坡局部覆盖坡积孤块碎石土，厚约5m～20m。
2 测点布置
在3#导流洞进口边坡、15#公路内侧边坡及路基挡墙共布置15套锚索测力计，测点编号分别为DP15-1～DP15-8、DP3DJ-X01～DP3DJ-X07；监测仪器安装埋设情况见表2-1。
.png)
3 监测成果初步分析
于2018年11月15日～2020年10月7日间，在3#导流洞进口边坡、15#公路内侧边坡及路基挡墙共完成15套锚索测力计安装，测点编号分别为DP15-1～DP15-8、DP3DJ-X01～DP3DJ-X07，除15#公路路基挡墙（DP15-5～DP15-8）设计荷载1000kN外，其余锚索测力计设计荷载为2000kN。
3#导流洞进口边坡及其上部15#公路边坡锚索测力计监测成果详见附表，锚索测力计锚索测力计实测锚固力-时间过程线详见附图。
3.1 15#公路内边坡锚索荷载
15#公路内边坡2511m~2520m高程安装4套锚索测力计（DP15-1~DP15-4），先后于2018年11月15日~12月18日间取得基准值。该部位平均锚固力-时间过程线见图3.1-1，预应力损失率-时间过程线见图3.1-2。
.png)
从图3.1-1~图3.1-2可知：锚索测力计（DP15-1~DP15-4）取得基准值后至2019年6月30日锚固力损失量介于-181.85kN（DP15-4）~-108.37kN（DP15-3）间，预应力损失率介于5.96%~8.81%间；2019年6月30日~2020年10月12日间，锚固力损失量介于-39.71kN~-2.23kN间，预应力损失率介于7.81%~9.92%间。
物探孔内电视成果资料显示该区域深度25～35m局部可见破碎带，锚固端均穿过破碎带至稳定基岩。该区域布置24套锚索（设计荷载2000kN，长度分别13束45m、4束60m、7束70m），监测锚索测力计先于土建锚索张拉，2018年12月相邻部位锚索张拉使已张拉锚索测力计锚固力衰减较明显；24套锚索全部完成加载进一步挤压破碎带，让岩体内部应力再调整，应力调整具有一定滞后性和持续性，锚索荷载加载完毕半年内监测锚索测力计荷载持续缓慢衰减。2019年4月~12月15#公路路基挡墙2500m~2511m高程38套锚索（深度40m、荷载1000kN）施工对内边坡锚索测力计（DP15-1~DP15-4）影响较小，主要原因为：空间上位于其下部9~12m、扣除路面宽度入内边坡岩体深度不足30m、荷载1000kN较锚索测力计偏小。2020年1月~3月春节及疫情期间暂停施工，锚索荷载相对较稳定。2020年4月~10月3#导流洞进口边坡2465m~2500m高程框格梁、锚拉板施工，因空间相差较大对上部锚索荷载影响较小。
15#公路内边坡锚索测力计（DP15-1~DP15-4）锁定后至2020年10月12日锚固力损失量介于148.08kN（DP15-3）~204.87kN（DP15-4）间，最大预应力损失率为9.92%（DP15-4），锚索测力计锁定至当前锚索荷载损失情况详见图3.1-3。
.png)
3.2 15#公路路基挡墙锚索荷载
15#公路路基挡墙2500m~2510m高程安装4套锚索测力计（DP15-5~DP15-8），先后于2019年4月18日~11月28日间取得基准值。该部位平均锚固力-时间过程线见图3.2-1，预应力损失率-时间过程线见图3.2-2。
.png)
.png)
从图3.2-1~图3.2-2可知：锚索测力计（DP15-5~DP15-8）取得基准值后至2020年4月28日锚固力损失量介于-36.10kN~10.43kN间，预应力损失率介于-1.09%~4.01%间；2019年4月28日~2020年10月12日间，锚固力损失量介于-23.62kN~2.39kN间，预应力损失率介于-1.34%~4.09%间。
钻孔电视成果显示2481m～2511m高程边坡深度31～41m局部可见破碎带。2019年4月18日先完成锚索测力计（DP15-6）张拉并取得基准值，然后对同高程上游侧2套、下游侧1套土建锚索（1000kN）进行张拉，因锚索荷载较小且张拉锚索数量不多，该部位围岩尚未稳定，锚索测力计（DP15-6）安装后应力增长较大。2019年11月完成锚索测力计（DP15-5、DP15-7~DP15-8）张拉，2019年12月对邻近土建锚索进行张拉，锚索测力计测值小幅调整。2020年1月~3月春节及疫情期间暂停施工，锚索荷载相对较稳定。2020年4月~10月3#导流洞进口边坡2485m～2500m高程、2465m~2481m高程框格梁和锚拉板施工，外露锚索测力计（DP15-5、DP15-7~DP15-8）锚固力有一定程度衰减，衰减程度与地质围岩破碎度正相关；内嵌锚索测力计（DP15-6）锚固力相对稳定。
15#公路路基挡墙锚索测力计（DP15-5~DP15-8）锁定后至2020年10月12日锚固力损失量介于-12.82kN~39.86kN（DP15-7）间，最大预应力损失率为4.09%（DP15-7），锚索测力计锁定至当前锚索荷载损失情况详见图3.2-3。
.png)
图3.2-3 15#公路路基挡墙锚索测力计锁定--当前锚固力损失情况
3.3 3#导流洞进口边坡锚索荷载
截止目前，3#导流洞进口边坡2500m~2465m高程共安装7套锚索测力计，其中DP3DJ-X01~DP3DJ-X02、DP3DJ-X04、DP3DJ-X07先后于2019年9月23日~2020年8月21日间取得基准值；DP3DJ-X03、DP3DJ-X05~DP3DJ-X06先后于2020年10月初取得基准值。该部位平均锚固力-时间过程线见图3.3-1，预应力损失率-时间过程线见图3.3-2。
.png)
从图3.3-1~图3.3-2可知：锚索测力计（DP3DJ-X01~DP3DJ-X02、DP3DJ-X04、DP3DJ-X07）取得基准值后约1个月时间内锚索锚固力损失较大，锚固力变量量介于-117.68kN（DP3DJ-X01）~-46.18kN间，预应力损失率介于2.40%~5.87%（DP3DJ-X01）间；锚固力损失主要原因：①该部位地质构造以次级小断层、节理裂隙为特征，发育三组微张夹泥膜优势节理裂隙；②受临近部位锚索张拉使先张拉锚索测力计所在围岩进一步受压，微张夹泥膜优势节理裂隙逐渐被压实。
锚索测力计（DP3DJ-X01~DP3DJ-X02）在2020年1月~3月春节及疫情期间暂停施工，锚固力相对较稳定；2020年4月~10月下部边坡2465m~2481m高程框格梁和锚拉板施工，对其锚索荷载影响较小。
锚索测力计（DP3DJ-X04）位于25-1#隧洞左上方，锚索测力计所在区域一定深度范围内发育数条蚀变带，风化蚀变较严重、性状差、强度较低、局部充填次生泥，在2020年7~8月临近部位框格梁施工过程中，锚固力衰减较大；2020年9~10月伴随施工部位渐远，对DP3DJ-X04影响渐小，锚索荷载相对稳定。
锚索测力计（DP3DJ-X07）所在位置为锚拉板施工区域，锚拉板由下向上浇筑完毕并达到设计强度才进行锚索张拉施工；锚索测力计（DP3DJ-X07）安装后受临近部位锚索张拉有一定影响，伴随施工部位渐远对DP3DJ-X07锚固力影响渐小。
3#导流洞进口边坡锚索测力计（DP3DJ-X01~DP3DJ-X07）锁定后至2020年10月12日锚固力损失量介于-19.73kN~214.24kN（DP3DJ-X01）间，预应力损失率介于1.07%~10.69%间，锚索测力计锁定至当前锚索荷载损失情况详见图3.3-3。
.png)
4 初步结论和建议
4.1 初步结论
（1）目前3#导流洞进口边坡及其上部15#公路边坡锚索安装后，锚索荷载有受拉增长现象，说明施工质量良好、仪器传感器测值可靠；锁定后至当前锚固力损失介于-12.82kN~214.24kN，预应力损失率介于-1.34%~10.69%间，平均预应力损失率5.51%。
（2）锚索测力计安装后一定时间内受相邻部位锚索张拉施工影响，锚固力有不同程度的短暂快速衰减现象，衰减程度与地质围岩破碎度正相关；无施工干扰情况下，锚索荷载处于相对稳定状态。
（3）3#导流洞进口边坡及其上部15#公路边坡整体地质围岩较差，多条张开型裂隙密集发育，裂面内夹黄黏土；2465m高程及以上边坡布设229束（191束2000kN、38束1000kN）锚索，整体荷载较大对张开型裂隙逐步挤压，使先行安装的锚索测力计在大范围锚索张拉过程中锚固力缓慢衰减，整体衰减量相对较小。
4.2 建议
（1）目前3#导流洞进口边坡及其上部15#公路边坡预应力损失率介于-1.34%~10.69%间，虽相比其他工程高边坡预应力损失率较小，但该部位锚索测力计安装时间较短，随时间推移后续可能会进一步增长，请设计研究确定后续锚索张拉是否需提高锁定值，提前预留荷载衰减余量。
（2）建议3#导流洞进口边坡2465m~2425m高程增加部分锚索应力监测，施工监测各方需实时关注2465m高程以上已安装锚索测力计锚固力损失情况，发现异常及时反映，达到反馈设计、指导施工的监测目的。