三峡工程船闸闸室直立坡锚固监测成果分析

本文对双线五级船闸及其高边坡的渗流监测成果进行分析,通过分析认为高边坡地下水位主要受闸室开挖和降雨影响,目前地下水位基本稳定,高边坡地下水压力和闸室底板、闸墙背后渗压较小,均在设计允许范围内。

针对三峡永久船闸高边坡失稳原因,采取以下锚固处理措施:一是向岩体施加利于稳定的外荷载,增加岩体抗滑力;二是将已风化或弱风化岩体保护起来,配合锚固措施增加稳定性。

根据15年的监测成果,对施工及运行期高边坡和船闸的变形、渗流和应力应变等进行分析。结果表明:高边坡变形主要受开挖卸荷的影响,开挖结束后变形速率减缓,并逐渐趋于稳定;船闸变形主要受水压、气温和时效影响;高边坡和船闸渗流渗压较小,说明高边坡经过采取截、防、排水等措施后,防渗效果显著;高边坡和直立墙经过喷锚支护、锚杆和预应力锚索加固,限制了高边坡的变形。目前高边坡和船闸处于稳定状态。

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本文对三峡双线五级船闸中隔墩岩体变形监测资料进行了分析。通过分析认为,中隔墩由于三面临空且各部位地质条件差异较大等原因,在闸室开挖过程中变形较为复杂,总体上岩体呈现向临近闸室临空面位移;在二、三、四闸首部位两侧表层测点呈现同向位移,仅反映表层岩体位移情况,主要受闸首地质条件及两侧闸室开挖次序有关;中隔墩岩体变形在开挖结束后收敛很快,目前变形稳定。

锚固工程的防护,既影响锚固结构的工程性能,又直接影响其耐久性.在此对三峡船闸锚固工程的防护环境、结构、措施和固化浆体性能等进行分析.结果表明,单层固化浆体或混凝土对锚固结构能形成保护作用,其防护结构及措施符合规范要求,具有永久性的防护功能.

三峡永久船闸为双线连续五级船闸,闸室长280m,闸室边墙高度47m,共21块,单数块内设有浮式系船柱,边墙内外侧均设有钢筋网,背侧设有水平及竖向的排水管网,设计有预应力锚索和高强锚杆。在施工时衬砌混凝土施工非常困难,遂决定采用对撑式滑模施工。

概述了三峡永久船闸闸室底板消能盖板预制安装过程,内容涉及其施工布置、预制方法、混凝土保护及温控等。侧重介绍了消能盖板施工过程中关键工序的质量控制和施工优化,提出了消能盖板施工中存在的优缺点以及自身结构优化的建议。

三峡船闸是三峡工程的主要工程之一。闸室区边坡高度一般为70～120m,最高约160m,地下水是影响岩体高边坡稳定的重要因素之一。介绍了船闸高边坡施工期地下水渗流监测的布置和实施情况,根据将近3a的实际监测成果,分析了施工期船闸高边坡地表降雨、排水、水质、排水硐渗流渗压的变化规律和影响因素;监测成果分析认为,施工期船闸南北边坡地下水位均低于设计水位,与长江科学院计算成果基本一致,随着二期工程的实施,地下水位将随之缓慢降低,说明设计最后选定的渗控方案是基本合理的。

本文对三峡工程双线五级船闸高边坡锚索测力计监测资料进行了分析。分析认为,锚索预应力变化总体上分为速损期、波动期和平稳期三个阶段,实测锚索预应力受温度、锚索外锚固段灌浆、降雨、锚索孔造孔质量、锚墩垫板情况和开挖等因素影响。目前高边坡锚固力平均损失率为-12.6%,直立坡锚固力平均损失率为-10.4%,变化不大。分析结果表明预应力锚索在加固高边坡稳定性方面作用显著,高边坡处于稳定状态。

三峡双线五级船闸两线间保留60m宽的岩体中隔墩,可大大节约工程投资。在船闸闸槽开挖过程中,中隔墩顶面找平混凝土的表面和阀门井周围喷射混凝土的表面先后产生不同程度的裂缝,中隔墩岩体稳定性问题已引起参建各方的高度关注。为此,在施工现场选择典型剖面,采取钻孔取芯、压水试验、岩石力学试验、钻孔弹模测试、钻孔全孔壁数值录像、单孔声波、跨孔地震波、跨孔电磁波ct、数值计算、施工地质调查及施工期监测资料分析等多种手段,综合研究岩体卸荷范围与分区、裂缝开裂机制、加固效果以及中隔墩岩体力学性状和稳定性等。研究成果显示:卸荷区岩体可分为爆破–卸荷松弛带、卸荷松弛带和非卸荷松弛带等3个带;卸荷区岩体经过适当锚固仍然具有较好的整体性,中隔墩岩体的稳定性满足设计要求。

根据三峡永久船闸高边坡多点位移计监测资料选取典型测孔进行回归分析。结果表明,对边坡变形影响最大的因素是开挖因素,随着船闸闸槽的下挖,边坡临空面的水平地应力逐步释放,边坡高度逐渐增大,边坡边界条件发生变化,使得边坡岩体向临空面变形。开挖强度越大、变形速率越大。由于锚固措施的使用开挖结束后,岩体深层变形逐渐趋于稳定。说明船闸边坡深层变形是稳定的。

三峡工程永久船闸边坡位移反分析回顾

三峡船闸结构复杂,高边坡稳定与否关系到其施工与运行安全。着重研究船闸闸室开挖与锚固快速施工技术方案,提出的锚固支护施工措施对控制边坡塑性变形有很好地作用。监测资料数据分析表明,船闸高边坡整体结构稳定,直立边坡变形量小于设计允许值。充分说明了施工技术方案可行,措施合理,成效显箸,为高边坡工程提供借鉴资料。

三峡永久船闸高边坡工程共安装了4204根大吨位预应力锚索,加固岩石边坡楔形块体1054个,完成的边坡锚固量和岩石块体支护量均属世界之最。但大量水平布置大吨位锚索的设计与施工,技术复杂,成为工程成败的关键要素之一。通过大量室内与现场试验,研究出快速锚固材料,有效解决锚索工期问题;研究出气囊式止浆环,成功解决锚索水平孔注浆密实性问题;设计出1000kn3、000kn端头锚索,3000kn对穿锚索及3000kn闸首无粘结锚索等锚索结构,满足了船闸边坡各部位不同锚固需求。研究成果显示:锚索内锚段应力分布集中于内锚段前端2.5m以内,随后迅速衰减;边坡地下水的ph值中性偏碱性,对水泥结石保护的钢绞线无腐蚀危害。锚索受力监测资料显示,船闸边坡锚索预应力损失较小,边坡锚固工程具有较好的安全性。

系统地介绍三峡船闸高边坡加固的锚固系统,重点介绍预应力锚索和结构锚杆的施工技术和质量控制以及论证锚固效果。

三峡船闸是目前世界上规模最大、水头最高、结构最复杂的船闸,人工开挖边坡最大高度170m,下部直立坡最大高度678m,地质条件相对较复杂,直立岩壁上有大小1000多个不稳定块体出露。锚固工程是保证施工安全和结构安全的主要措施,预应力锚固一般为水平孔、多为3000kn级,孔深索长30～57m,数量多、技术要求高,施工作业条件差,施工干扰多。施工中针对系列技术难题,进行了试验攻关。文章介绍了长江三峡船闸锚固工程的设计情况和施工技术难题。重点介绍了钻机的改造,水平锚固孔防斜保直钻进工艺、锚固孔测斜技术,水平孔止浆措施及编索、下索等方面的各项技术措施和施工干扰的协调处理。通过锚索测力计、岩体变形等观测资料表明工程岩体及边坡稳定,一整套预应力锚固技术工艺创新,达到了预期效果,经验可供参考。

三峡工程永久船闸是世界上最大的船闸，其闸室直立坡锚固分为永久锚固和临时锚固喷护，永久锚固内涵两方面，高强结构锚杆和预应力锚索，闸室直立坡临时锚固喷护，采用了马道压混凝土及载水沟，直立坡沿口锁口锚杆，沿口挂网喷护，随机锚杆和随机锚索等，本文详细介绍其施工程序和施工方法。

三峡工程升船机基础高边坡采用了大量的预应力锚索进行加固,由于早强材料的使用和合理的施工组织,较好地解决了岩锚工程施工工序的突出交叉矛盾和施工工期问题。通过对长达一年的监测成果分析,表明预锚达到了预期效果.

三峡永久船闸陡高边坡的岩体开挖后,由于重力作用,边坡可能沿某一圆弧面滑动问题.为了保证开挖后边坡的稳定,必须进行加固.这就涉及到以什么角度开挖所需经费最少的问题.为解决滑动面为某一圆弧的情况,分为三步讨论此问题的最优化解,即:直线型,标准圆弧型和一般圆弧型3种情况的最优解.

根据观测试验资料和有限元计算结果，研讨了三峡船闸高边坡岩体因开挖卸荷及应力调整而产生的松动区和性状劣化的规律，从而为研究边坡的稳定性及加固方案提供了重要依据。

介绍了三峡永久船闸输水隧洞衬砌混凝土温度与温度应力现场监测和裂缝观测成果.利用实测资料计算分析了输水隧洞衬砌混凝土边墙和顶拱的温度应力.采用弹性徐变温度应力理论分析了大型隧洞衬砌混凝土的温度与温度应力变化特点,并与实测值进行了比较.根据实测结果与理论分析,提出了大型隧洞衬砌混凝土施工期的温控有效措施:降低水化热温升、加强早期养护和冬季保温.