运行成本低30%,节省投资近1亿元。
3三峡船闸高边坡锚固技术
三峡双线五级船闸长1600m,是在左岸山体中挖出来的深槽中建闸,最大挖深170m。20世纪80年代以前设计方案是在深槽下部闸室部分挖成直立坡,深50m,然后建混凝土重力墙来抵挡边坡岩体压力,需混凝土400万m3。但施工期边坡稳定问题尚未解决。在初步设计中采用锚索、锚杆支护,在岩体中采用排水减少渗水压力来加固稳定边坡的新技术,并在国家铠七五 科技攻关(三峡工程技术)项目中加列了船闸高边坡技术专题,共分6个子题:
①高边坡地质研究;
②地应力研究(包括初始地应力场观测及开挖卸载后地应力场变化分析);
③稳定及应力应变分析;%锚固设计;
④防水排水系统研究;
⑤开挖锚固排水施工程序和施工技术。长江委的设计、勘测和科研单位的相关专业参加了这项科技研究。
边坡轮廓设计为:闸顶以上开挖边坡控制坡比为微风化和新鲜岩体1(0.3,弱风化带1(0.5,强风化带1:1,全风化带1:1~1:1.5。在坡顶外 设周边沟,坡面喷混凝土并凿排水孔,山体内设排水洞和排水孔连通。闸室直立墙部分用薄混凝土板衬砌以便于锚固。
锚固设计方案是:在中隔墩上半部加两排300吨级预应力锚索,保证直立坡稳定并限制其流变;两侧直立墙部分也加两排300吨级预应力锚索对穿,长35~45m,其中一个锚头设在排水洞内;另加一些端头预应力锚索,其中100吨级长25~30m,300吨级长35~45m。坡面普遍布置非预应力锚杆,其中系统布置的锚杆长5~8m,随机布置的锚杆则视岩体稳定状况而定,两者均为全粘接砂浆锚杆。
施工设计所采取的施工程序为:先作坡顶地表排水系统及地下排水系统(排水洞及排水孔),以减少渗水压力,并可利用排水洞开挖作地质测绘了解地质情况,观测边坡位移,用以验证或调整锚杆数量。锚固自上而下,边挖边锚,以保证施工期边坡稳定。开挖中采用控制爆破技术(如预裂、光面、缓冲爆破、多段微差爆破技术等),以保护边坡岩体完整,并且要求预先作爆破试验以选定各项爆破参数,三峡船闸高边坡锚固方案布置参见文献[4]。由于施工设计科学、细致,并按动态设计原则及时跟踪调整施工方案,因此整个施工进展顺利,也很安全。三峡船闸于1994年开挖,1998年开始浇筑混凝土,2003年实现了正式通航。正是由于采用了这种先进的锚固技术,相对于采用重力挡墙方案,节约挖石方近1000万m3,混凝土200万m3,节省工程投资数亿元,而且保证了施工期安全。
4先进的爆破技术
20世纪70年代以前,我国水利水电工程建设采用的爆破技术和器材较为落后。1971年葛洲坝工程坝基开挖时因采用了大直径炮孔和大药量爆破,使坝基下软弱夹层错动受损,最终挖掉,因而增加了开挖量,延长了施工时间。为此,在停工修改设计期间,长江委施工设计处和爆破研究所开始在现场开展试验,研究先进的爆破技术。其目的是探索既能快速开挖缩短工期,又能保护地基不受损坏的爆破技术。试验研究的项目包括:
①利用微差爆破技术降低保护层厚度;
②预裂爆破;
③保护层快速开挖技术。
第①和第②项在葛洲坝工程试验成功并得到大量应用。第③项虽在葛洲坝试验未取得全面成功,但在以后的其他工程中获得了成功。三峡工程施工时,大量应用水平预裂和光面爆破法快速开挖保护层,施工单位还在此基础上加以改进,采用水平预裂辅以小梯段爆破方法,在二期大坝开挖时大量应用,效果也很好。这些成果均已在水利水电系统推广,并为制定和修改水利水电工程爆破技术规范提供了科学依据。
4.1微差爆破技术
20世纪70年代以前,我国水利水电