1.项目所属科学技术领域 水电工程高山峡谷高拱坝施工技术。 2.主要科技内容 (1)坝顶以上边坡快速开挖技术研究 进行施工通道的优化研究;研究解决边坡开挖水土流失、河道污染等环境保护问题;研究大规模集中出渣和施工干扰问题;并进行安全性、经济性研究。 研究形成了“先分后挖”施工技术,河道分流后形成临时基坑,坝肩开挖渣料下基坑,优化了运输道路和施工组织,提高了出渣强度,节约了施工成本,达到了环保高效绿色施工目的。 (2)开挖爆破试验及安全监测技术研究 坝肩开挖质量要求高,需要反复试验爆破参数,严格控制开挖平整度和对大坝建基面的扰动;加之坝肩开挖工期较紧,合理选择施工设备、爆破分区及爆破参数,是保证坝肩开挖施工进度和质量的关键。 (3)边坡稳定分析及加固措施研究 对拱坝边坡各种设计方案下的整体和局部稳定性进行分析,在此基础上优化设计边坡支护措施,重点分析右岸卸荷裂隙带对边坡稳定的影响及处理措施、大坝深部基础岩脉置换与边坡开挖的程序。通过开展安全监测及反馈分析研究,实现进一步深化和细化工程边坡综合整治设计,科学有效控制枢纽区边坡开挖及运行期安全。 (4)坝肩深层裂隙处理技术 在拱坝右坝肩高陡边坡、深层大裂隙,大滑坡体处理中,采用裂隙追踪方式进行抗剪洞、斜井、水平抗滑锚固桩的设计和施工,突破了常规的静态设计理念,并形成抗剪洞开挖追踪裂隙施工方法及程序。 (5)微震监测技术 通过构建基于微震监测的岩体损伤力学模型,建立右岸边坡二维及三维有限元计算模型,定量分析右岸边坡在考虑微震事件诱发岩体损伤的情况下整体稳定性,并对加固处理措施及监测系统提出合理化建议。 3.关键技术创新点 (1)首创并成功应用了“先分后挖”的拱坝高陡边坡绿色施工技术,通过“围堰分期实施、河道提前分流、坝肩开挖基坑集渣出渣”的导流、截流、围堰填筑及陡坡开挖的综合控制与施工技术,实现分区、分块、分层“立体多层次”施工,成功解决了拱坝高陡边坡开挖渣料下河引起的水土流失、河道污染等环境保护问题,同时极大地简化了岸坡施工道路的布置与建设,实现了坝肩快速开挖。 (2)首次将微震监测用于高边坡开挖过程监控中,考虑微震事件诱发岩体损伤的情况下整体稳定性,并对加固处理措施及监测系统提出合理化建议,利用监测成果指导边坡及洞室开挖支护施工。 (3)组织开展了高地震烈度区500m高边坡稳定分析及加固措施研究,将边坡监测反馈分析技术运用于边坡稳定支护设计中;通过采用二维、三维刚体极限平衡分析方法,非线性有限元分析方法与有限差分方法,分析右岸卸荷裂隙不同加固工况下边坡稳定性,确定了工程处理难度最小、经济最合理的加固方案。 (4)右岸边坡受发育f231断层和XL316卸荷裂隙密集带影响,坝顶以上存在不稳定体400万m3,为此采用了抗剪洞+锚索深层支护与锚喷支护+贴坡砼浅层支护的联合加固形式,在右岸山体内部200m高度范围布置6层抗剪洞3条斜井组成的抗剪加固措施,在边坡外部设置有粘结、无粘结锚索共计2500多索(左右岸锚索总量超过6000束),此大规模边坡加固措施国内外罕见。 (5)坝肩深层裂隙处理技术 在拱坝右坝肩高陡边坡、深层大裂隙,大滑坡体处理中,采用裂隙追踪方式进行抗剪洞、斜井、水平抗滑锚固桩的设计和施工,突破了常规的静态设计理念,并形成抗剪洞开挖追踪裂隙施工方法及程序。 上述技术创新,解决了高地震烈度、复杂工程地质条件下高边坡安全稳定,在满足工程安全的同时,通过技术措施实现支护方案的优化。将原先占直线工期,分阶段实施的工程项目优化为同步实施,将原本在狭窄平面上相互影响的开挖、支护及出渣集中作业优化为立体空间上多层次的集中规模化施工,降低了施工难度,加快了工程进度。 4.应用情况 该项目在大岗山水电站形成并应用,并取得了显著的社会、经济效益。先分后挖技术推广应用到猴子岩等大渡河流域其他水电工程。微震监测技术推广应用于大岗山水电站地下厂房和猴子岩地下厂房中,并将逐步在其他水电工程地下洞室施工过程中推广应用。