浯溪水電站一期閘壩基坑涌水處理

熊太峴

（湖南省水利水電工程總公司長沙市410007）

1 基坑涌水情況簡述

浯溪水電站位于湖南省祁陽縣，湘江干流的上游段，裝機4×2.5萬kW，壩址屬典型的喀斯特地形區。2005年11月，浯溪水電站一期基坑開始下河做圍堰，閉氣之后抽水，便發現在一期上游圍堰的坡腳有3個不規則的向上汩汩噴水的圓形洞口，經三角堰測定，這三處涌水量達2 800 m3／h,后來基坑中間部位開挖后，又發現了數處大小不一的溶洞，在枯水期河床水位▽76 m左右的情況下，巖面高程73 m左右的基坑每小時涌水量達8 000 m3。經施工人員現場簡易測試，很多溶洞通過地下通道相互連通，并穿過圍堰基礎與河床相通，基坑內主要的來水源為圍堰基礎下的溶洞溶槽滲涌水及基坑內的溶洞與外河床連通后進水。

2 現場確定的應對策略

因基坑涌水量過大，嚴重阻礙施工的正常進行，現場業主、設計、監理及施工單位緊急商討應對辦法。初步措施為：

（1）對基坑范圍內的溶洞涌水，先進行洞口堵漏，將明水壓于基巖之下，然后逆向灌漿，將水流擠壓出施工區。

（2）對基坑內涌水量過大的區域，只能采用導引措施，先保證混凝土的干地施工，再在已澆混凝土的基礎面上對水流進行處理。

（3）針對圍堰坡腳發現的三處大的涌水點，在坡腳做子圍堰，抬高涌水點的水位，保持靜水狀態，然后在圍堰上鉆孔進行灌漿處理。

3 溶洞口冒水的處理

3.1 逆向灌漿

在基坑中，除少量溶洞洞口不冒水外，大多的溶洞洞口是有一定水頭的，一般有（20～30）cm高，當外河漲水時，最高的有50 cm，在溶洞口冒水的情況下，進行鉆灌是比較困難的，首要的問題是要將水憋住，再進行內注灌漿處理。

因為溶洞口是不規則的，所以用堵的辦法很難湊效，但溶洞不是孤立的，它縱橫交錯連通，一個有效的辦法是在溶洞口的附近用地質鉆機鉆孔，此時水從鉆孔中冒出來，相應地在溶洞口的水頭會降下來，這時對不規則的溶洞口用棉絮、木頭等進行封堵，在洞口涌水明顯減弱后，再用摻了速凝劑的混凝土將孔口封堵。待封堵混凝土到一定強度后，用孔口塞將附近鉆孔封住，再向孔內灌注雙液漿。

3.2 導引后灌漿

10＃壩塊有4個集中的、比較大的冒水點，位置及高程為（－12.774，662.74，66.978）、（－13.199，663.23，66.899）、（－11.525，662.83，66.81）、（－12.114，663.79，66.796）。這4個涌水點曾采取灌漿的方式進行封堵，但因涌水點壓力太大，效果不佳，從涌水量需4臺37 kW抽水機來強排的情況推測冒水流量在1 600 m3/h左右。經討論，采取導引后灌漿的方法。

第一步，用粘土編織袋子圍堰，將冒水點圍住，同時用4根引水鋼管將冒水引入集水坑，引水鋼管在倉外適當位置各安裝1個閘閥。集水坑用4臺37 kW抽水機強排，1臺40 kW抽水機備用。

第二步，在編織袋圍堰的外側周邊裝模，澆筑涌水點范圍以外的混凝土，并安裝插筋。

第三步，拆除模板及子圍堰，涌水點安裝Φ800 mm預制半圓排水管，排水管套住引水鋼管的孔口，水流順著半圓管流入引水鋼管進入集水坑。再在半圓排水管頂部豎向安裝Φ219 mm鋼管，鋼管頂部固定焊接法蘭盤并固定。

第四步，對拆模后的混凝土鑿毛，然后冒水點整體回填C25混凝土，至▽68.5 m。

第五歩，澆筑層混凝土前，在施工縫處布設一層并縫鋼筋網。在上部混凝土澆筑至堰頂高程后，關閉4根引水鋼管的閘閥，然后在預埋的Φ219 mm鋼管內回填一級配的C30混凝土，待回填混凝土具有一定強度后再在灌漿管內進行固結灌漿，完成冒水點的封堵施工。

4 靜水狀態下在圍堰上灌漿

4.1 探明溶洞涌水通道情況

對圍堰坡腳的涌水點，首先用粘土編織袋平粘土將涌水范圍圍住，使水位上升，直至不再上涌為止，然后在坡腳對應的圍堰頂面上開孔，尋找滲漏通道。

根據招標文件提供的勘察資料，在其相應的范圍內布置先導孔進行補充調查，進一步查明巖溶滲漏通道的范圍樁號與高程、充填物性狀、透水性；凡直接揭露的溶洞，鉆孔時一次性揭穿其底板，查明溶洞的高度，同時詳細記錄鉆進的回水情況（回水大小、顏色），進尺快慢，有無掉鉆（若掉鉆，則記錄其高度），揭穿底板后，進行簡易壓水試驗，確定本孔內溶洞的規模和滲漏狀況。

在查明有管道狀溶洞分布區范圍內，鉆孔孔徑采用Φ75 mm～Φ110 mm，鉆孔時，對鉆孔內巖石分層情況（灰巖、洞穴物、空洞等）、滲透性、充填物性狀，均應進行有效分層取樣和壓水試驗、連通試驗等，為溶洞充填施工方法選擇提供可靠選擇依據；其它要求同相應帷幕灌漿孔。

4.2 堵漏灌漿方法

根據漏水量大、漏水途徑短、且工期要求緊迫等特點，采用水泥-水玻璃雙液灌漿或膏漿灌注方法處理。

在灌漿鉆孔的過程中，出現過掉鉆卡鉆現象，說明遇到了溶洞或大的裂隙。此時灌漿時無壓力，因此要使溶洞能夠得到有效充填。考慮到溶洞內充填的不同情況，即全充填、半充填、無充填等不同情況，選用堵漏灌漿方法如下：

（1）半充填條件下灌漿方法：在孔內灌注塑性黏度和屈服強度高的膏狀漿液或粗骨料，膏狀漿液成分：水泥、膨潤土等，水灰比0.4～0.47，加入膨潤土1%～3%，塑化劑0%～1.5%；漿液密度（1.75～1.90）g/cm3，漿液析水率小于1%，屈服強度（10～35）Pa，塑性黏度（100～400）MPa/s。

（2）全充填溶洞堵漏灌漿方法。對于沿斷層或層間溶蝕后全充填洞穴物的溶洞，并且與其它部位無連通的條件下，采用高壓擠密灌漿，盡量提高洞穴物的防滲性能，此外，加密灌漿孔間距，后序孔可適當提高壓力，進一步擴充灌注的有效半徑，增強帷幕體的強度，保證帷幕的有效形成。

4.3 溶洞堵漏灌漿材料

（1）礫石：必須選擇質地堅硬，礫徑（1～2）cm，（0.5～2）cm兩級配的礫石，保證無泥質物混雜。

（2）砂：必須選擇質地堅硬清凈無泥粗徑2.5 mm的天然砂或人工砂，含泥量＜3%，SO3含量＜1%，有機物含量＜3%。

（3）水泥：PO32.5普通硅酸鹽水泥，質量滿足《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》GB 175-1999中的規定。

（4）水玻璃：模數為2.4～3.0，濃度（30～45）Be；

（5）其它填充材料（如減水劑、膨脹性材料等）根據實際情況而定，其質量滿足相關規范要求。

4.4 堵漏施工工藝

凡遇半、無充填溶洞，須先充填粗骨料或膏狀漿液，待粗骨料預計填灌空洞后，最后充填水泥漿液，若流失量較大或從地表冒出漿時，采取的辦法是加濃配比，使用雙液泵，并摻加細砂與水玻璃。灌注一段時間后停止灌漿，待凝一段時間后掃孔復灌，重復數次，直到填滿孔洞，待堵體有一定強度后，增大灌漿壓力灌至相應結束標準。

因為溶洞和裂隙的存在，有些孔洞吸漿量很大，在11#、12#壩塊的固結鉆孔灌漿中，有些孔有3～4個大小不一的溶洞，個別孔洞灌漿達10 t水泥以上，而且水玻璃最大配比達到25%。

鉆孔中出現較大巖溶情況，如空洞、半充填溶洞時，注漿難以填充時，擴大孔徑鉆進，一般為（Φ91～Φ127）mm或至Φ150 mm，直接向溶洞內灌入砂卵級配混合料，全填充后再進行注漿處理，灌漿壓力可增大至1 MPa。

對灌入量大，難以結束的灌段采用以下方法：低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿；對于灌段吸漿量大，而又具有一定壓力和回漿量者，在漿液中摻加適量的速凝劑，加速漿液凝固，減少漿量損失。

灌漿時發現圍堰坡腳附近涌水點出現水泥漿液時，停止灌漿，調整水灰比，采用0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1逐級加濃，如仍不能湊效則改換泵型，采用雙液高壓注漿泵灌漿，添加劑為水玻璃，模數2.3～2.5，濃度（35～40）Be，按水泥量的5%～30%摻入，雙液分別配制，分開攪拌，雙管孔內混合壓入。

5 結語

在喀斯特地形發育的地區，基坑涌水一般都比較嚴重，如何保障混凝土的干地施工，是水電站施工中的一個重要環節。在浯溪水電站這個涌水情況罕見的基坑，總結出如下創造干地施工條件的辦法：

（1）抬高涌水點的水位，使其保持靜水狀態，然后尋找通道進行灌漿，此方法適用于圍堰坡腳附近漏水點的處理，因為圍堰頂面高于水面，可提供靜水灌漿工作面。

（2）逆向灌漿。用地質鉆機在滲涌水區域鉆孔，然后下孔口塞，再外接注漿管。采用雙液注漿法，水玻璃與水泥砂漿通過不同的管路運行，在距孔中5 m距離處會合，混合液進入滲水溶洞，在短時間內凝結，從而不斷縮小溶洞溶槽的空間。這種方法適用于基坑內冒水點的處理。

（3）導引后灌漿。導引針對小流量的滲水或經處理后仍存在的少量涌水。通過在建基面上鑿流水通道（小流量）或接引水管的方式，讓涌水沿著固定的通道流出主體澆筑區，進入集水坑，然后再用預制拱形蓋板將水流通道罩住，再在拱形蓋板之上澆注混凝土。待混凝土澆筑后，再對排水通道進行灌漿封堵、充填。