徐江涛，赵鹏，周勇

(1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，杭州，311122；2.浙江中科依泰斯卡岩石工程研发有限公司，杭州，311122)

1 引言

1.1 工程概况

杨房沟水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县境内，是雅砻江中游河段“一库七级”开发的第六级，工程的开发任务为发电，电站装机容量1500MW，安装4台375MW的混流式水轮发电机组。杨房沟水电站为Ⅰ等大(1)型工程，工程枢纽主要建筑物由挡水建筑物、泄洪消能建筑物及引水发电系统等组成，主要水工建筑物级别为1级。

引水发电系统布置在左岸，采用地下厂房首部开发方式。引水系统单机单洞布置，尾水系统二机合一洞布置，主副厂房洞、主变洞、尾水调压室三大洞室平行布置。尾水调压室(以下简称“尾调室”)采用长廊形，结合尾水管检修闸门布置，底部布置尾水岔管(见图1)。尾调室与主变洞净距42.0m，总长度166.1m，中间采用14.6m厚中隔墙分为两室，1#尾调室开挖尺寸82m×24m×61.75m(长×宽×高)，2#尾调室开挖尺寸69.5m×24m×61.75m(长×宽×高)。

图1 尾水调压室布置

1.2 尾调室工程地质条件

尾调室开挖揭露85条Ⅳ级结构面，走向以NWW、NEE为主，NNE向次之，倾角以中陡倾角为主，宽度主要为1cm～5cm。主要发育四组优势节理：①顺洞向陡倾角：N10°～25°E、NW∠75°～90°；②切洞向陡倾角：N75°～85°W、SW∠65°～75°；③切洞向中倾角：N60°～85°W、SW∠40°～55°；④切洞向中倾角：N70°～80°E、NW/SE∠40°～50°。其中节理①对上、下游边墙稳定不利。中隔墙厚14.6m，岩性为新鲜花岗闪长岩，岩质坚硬，为次块状～块状结构。主要发育四组优势节理：①N15°～25°E、NW∠65°～75°；②N65°～75°E、SE∠35°～50°；③N70°～80°W、SW/NE∠80°～85°；④N80°～85°W、SW/NE∠35°～45°。其中节理③④对中隔墙稳定不利。

尾调室开挖期开展了围岩松弛深度声波测试，第Ⅲ层开挖完成后测试边墙松弛深度0.8m～1.4m，平均1.25m，中隔墙松弛深度2.2m。

1.3 尾调室开挖支护方案

尾水调压室开挖共分8层，开挖分区见图2，为方便施工，在中隔墙上布置了1#、2#两条联系洞，作为施工通道。尾调室于2016年6月25日开始开挖，至2018年5月18日基本开挖完毕，支护随层跟进。

图2 尾水调压室开挖分层

尾水调压室开挖期采取喷锚支护，上、下游边墙长短间隔布置系统锚杆28、L=6m/32、L=9m@1.5m×1.5m；挂网φ8@20cm×20cm，喷混凝土厚15cm；2022.50m～1988.75m高程上下游分别长短间隔布置7排T=2000kN、L=20m/25m@4.5m×4.5m系统预应力锚索。中隔墙布置锚杆28、L=6m@1.5m×1.5m；挂网φ8@20cm×20cm，喷混凝土厚15cm；2005.25m～1973.75m共布置8排T=1000kN/1500kN、L=14.6m@4.5m×4.5m系统预应力对穿锚索(中隔墙第I层开挖后，根据数值反馈分析成果，将中间三列对穿锚索吨位由1000kN调整为1500kN)。中隔墙支护见图3。

图3 尾调室中隔墙支护

2 尾调室中隔墙变形及裂缝情况

尾调室中隔墙开挖期间变形监测数据显示，随着开挖下卧，中隔墙变形及锚索应力稳步增长，至2018年5月尾调室基本开挖完毕。2018年6月8日-16日第Ⅷ层岔管底板保护层开挖期间，中隔墙1991m高程多点位移计数据出现突变，周变形量达8.42mm。过程曲线见图4。

图4 尾调室中隔墙1991m高程围岩变形时序过程线

现场巡视发现中隔墙顶部2008.5m高程平台岩面有开裂现象。随后对岩面进行了清理和裂缝排查，共发现5条裂缝，均沿NW向陡倾角节理张开，长度1.2m～3.5m，宽度1mm～15mm，裂缝L1：沿N70°W、SW∠70°节理，张开8mm～13mm；裂缝L2：沿N80°W、SW∠60°节理，张开3mm～5mm；裂缝L3：沿N80°～90°E、SE∠80°节理，张开3mm～6mm、局部15mm；裂缝L4：沿N85°W、SW∠85°节理，微张2mm～3mm，局部张开5mm；裂缝L5：沿N85°W、SW∠85°节理，微张1mm～3mm。裂缝展布情况见图5。

平台地质素描图 平台裂缝照片

同时，在尾调室第Ⅵ-Ⅷ层开挖期间，中隔墙下部2#联系洞内环向裂缝不断增多，宽度加宽，最宽达到2cm，说明中隔墙裂缝存在上下连通性。

3 变形及裂缝原因分析

3.1 数值反馈分析

尾调室第Ⅶ层开挖完毕后开展了围岩稳定数值反馈分析，成果见图6。中隔墙围岩变形一般在35mm～50mm，局部结构面影响区域达到50mm～60mm；受多向卸荷以及两端高边墙挤压作用，中隔墙上部岩体松弛变形问题比较突出；岩柱塑性区基本处于贯通状态；中部锚索荷载较高，一般在1300kN～1600kN左右，与锚索测力计测值也比较接近。

中隔墙变形特征 中隔墙变形矢量

中隔墙塑性区分布特征 中隔墙对穿锚索受力特征

3.2 裂缝原因分析

通过分析尾调室地质条件及分层开挖期间变形响应，总结中隔墙变形及顶部岩面开裂的主要原因如下：

(1)不利受力条件：尾调室在开挖卸荷过程中，中隔墙处于三面卸荷、两端受高边墙挤压的不利受力状态。中隔墙对限制上下游边墙大变形作用显著，对开挖卸荷响应较为敏感。

(2)地质条件影响：厂区地应力虽然量级不高，但最大主应力方向与尾调室轴线呈大角度相交，对上下游边墙稳定不利，加剧了中隔墙的承载压力。中隔墙开挖揭露NW向陡倾角节理较为发育，在卸荷松弛及高边墙挤压作用下，易沿NW向陡倾角节理发生开裂，与2008.5m平台裂缝展布情况、2#联系洞喷混凝土环向裂缝吻合。

(3)施工通道影响：为方便施工，在中隔墙上布置了1#、2#两条联系洞，一定程度上削弱了中隔墙的刚度。开挖期2#联系洞环向裂缝非常明显，证明中隔墙内部裂缝呈现上下连通性。

4 中隔墙加固处理措施

尾调室中隔墙发现较大变形和裂缝后，为进一步控制中隔墙变形和提供围压，提高中隔墙整体稳定安全余度，设计采取了如下加固处理措施。

4.1 中隔墙下部增设预应力对穿锚索

1#、2#尾调室底部分别槽挖形成两个“Y”形岔管，底板高程1951m，高18m，紧邻中隔墙两侧，增加了中隔墙高度。中隔墙1951m～2008.5m高达57.5m，原设计下部1951m～1973.75m共22.75m高边墙无对穿锚索，不利于中隔墙变形控制。为进一步限制松弛变形，决定在中隔墙下部1960.5m～1969.5m增设3排(共9根)2000kN预应力对穿锚索(布置见图7)。2018年6月-7月已施工完成。

图7 中隔墙下部新增对穿锚索布置

4.2 中隔墙顶部平台岩面开裂部位增设插筋

为进一步限制中隔墙顶2008.5m平台岩面裂缝扩展，决定在2008.5m平台沿裂缝展布方向左右交叉布置插筋28、L=5m，入岩4.85m，倾角45°，间距1.5m，布置见图8。2018年6月已施工完成。

图8 中隔墙顶2008.5m高程平台新增插筋布置

4.3 中隔墙中上部布置固结灌浆+对穿锚筋束

考虑到电站投运后，尾调室岩体在长期泡水作用下，中隔墙的稳定条件将进一步恶化，有必要进一步提高中隔墙的刚度，提高耐久性。决定采用重点固结灌浆+对穿锚筋束的加固措施。

在中隔墙中上部1981.25m～1999.25m布置6排无盖重固结灌浆孔，孔深13m，排距3m，间距1.5m。无盖重固结灌浆在2#调压室侧实施，孔深0～4.5m和10m～13m灌浆压力0.5MPa～0.6MPa；孔深4.5m～10m灌浆压力1.0MPa～1.2MPa。2019年8月-9月施工完成，I序孔平均单位注灰量51.44kg/m，Ⅱ序孔平均单位注灰量7.98kg/m；灌前平均透水率29.74L，灌后平均透水率为0.75L；灌前岩体声波平均波速3796m/s，灌后岩体声波平均波速为4395m/s。灌浆过程中2#联系洞环向裂缝漏浆严重，说明岩体内部裂缝有串通。

在中隔墙中上部1985.75m～1997.75m布置5排对穿锚筋束332、L=14.6m@3m×3m。2019年8月-9月与无盖重固结灌浆同步施工完毕。

4.4 加固处理效果

截至2020年3月尾调室安全监测数据显示，中隔墙变形已收敛(过程曲线见图9)，以上加固处理措施实施效果良好。

图9 截至2020年1月尾调室中隔墙1991m高程变形过程线

5 总结

杨房沟水电站尾调室采用长廊形布置，中间设置中隔墙，厚14.6m，高达57.5m。尾调室开挖支护过程中，中隔墙处于三面卸荷、两端挤压的不利受力状态，开挖揭露NW向陡倾角节理较为发育，1#、2#联系洞一定程度上削弱了中隔墙刚度。以上综合因素导致中隔墙在中部发生了较大变形，在顶部和2#联系洞内出现沿NW向的裂缝。针对以上情况，设计了中隔墙下部新增对穿锚索、顶部平台增设插筋、中上部布置固结灌浆+对穿锚筋束的联合加固措施。根据实施完毕的监测数据来看，较好地抑制了中隔墙进一步松弛和裂缝，提高了中隔墙刚度和耐久性。