浯溪水電站巖溶地質(zhì)的固結(jié)與帷幕灌漿

李晶瑩

（湖南省水利水電工程總公司 長沙市 410007）

1 浯溪水電站巖溶地質(zhì)情況

浯溪水利水電樞紐工程以發(fā)電為主，兼有航運(yùn)、灌溉、旅游、交通等綜合效益，屬于Ⅲ等中型工程。水庫校核水位▽92.43m，相應(yīng)庫容2.757億m3，正常蓄水位▽88.50 m，相應(yīng)庫容1.778億m3，電站總裝機(jī)10萬kW。

壩址區(qū)地表巖溶形態(tài)以溶溝、溶槽為主，地下發(fā)育溶洞。據(jù)鉆孔揭露壩址河床、兩岸多為灰?guī)r，淺部巖溶較發(fā)育，線巖溶率5%～28%，主要為溶蝕裂隙、溶洞，洞高一般（0.2～3.0）m，巖溶發(fā)育深度河床較淺，左岸較深。規(guī)模較大的溶洞洞高達(dá)8.2m，除個(gè)別溶洞無充填外，大部分半充填或全充填砂、砂礫石及少量泥質(zhì)物，結(jié)構(gòu)松散，鉆進(jìn)時(shí)帶出大量砂及泥質(zhì)物，強(qiáng)透水性；大多數(shù)溶洞沿層面發(fā)育，少數(shù)規(guī)模較大的溶洞系沿?cái)嗔褬?gòu)造線方向發(fā)育。充填性溶洞以中粗砂為主，含泥量少，松散。半充填溶洞主要為黃色粉質(zhì)粘土，軟塑狀半充填，鉆進(jìn)有掉鉆現(xiàn)象，無回水，內(nèi)含少量砂礫石、黃褐色的砂及碎石灰色砂質(zhì)粘土。

2 固結(jié)灌漿的調(diào)整

根據(jù)勘測資料，揭露出基坑基礎(chǔ)巖溶空洞孔隙較多，設(shè)計(jì)對整個(gè)的溢流壩基礎(chǔ)進(jìn)行全范圍的固結(jié)灌漿處理。溢流壩基礎(chǔ)范圍長32.25m，寬20m，設(shè)計(jì)為全部基礎(chǔ)面布孔，間距3m，呈梅花狀，除上游第一排孔深8m外，其余全部6m。

2006年3月份，首先對作為一期基坑縱向圍堰一部分的溢流壩10#壩塊的右側(cè)溢流面基礎(chǔ)進(jìn)行了固結(jié)灌漿，鉆灌孔數(shù)為45孔，鉆灌深度為533.5m，灌漿31.5t。在鉆灌過程中發(fā)現(xiàn)，有的孔鉆至設(shè)計(jì)深度，全是致密的石灰?guī)r，基本無吸水情況，有些孔有串珠狀的大小溶洞存在，內(nèi)有充填或半充填物，灌漿不起壓，有的孔灌漿時(shí)甚至孔位附近的洞隙中冒漿，后采用封堵冒漿點(diǎn)和摻速凝劑的方法完成灌漿。在完成10#壩塊的固結(jié)灌漿后，設(shè)計(jì)方與施工方對灌漿中的情況進(jìn)行分析，最小的16#孔單米吸漿量只有20kg，對有溶洞的24#孔位進(jìn)行了靜壓充填，耗漿16.5t，待凝后重復(fù)掃孔灌漿起壓，但后來在布置在24#孔附近的檢查孔中又鉆到溶洞，將檢查孔的孔位向下游移動(dòng)20cm，鉆孔取出又是致密的石灰?guī)r芯。為此認(rèn)為：

（1）對那些全孔段都是堅(jiān)硬致密完整的石灰?guī)r巖芯的孔位無須進(jìn)行固結(jié)灌漿。

（2）對有溶洞裂隙的孔位進(jìn)行灌漿，因溶洞的連通性，漿液很難起壓，或采用速凝劑也只能在速凝的范圍內(nèi)起壓，對加固地基而言意義不大。

（3）石灰?guī)r地區(qū)的巖溶地質(zhì)，就承載力而言，不會(huì)影響地基的穩(wěn)定性，無須再進(jìn)行固結(jié)灌漿處理；但在巖溶地帶進(jìn)行固結(jié)固結(jié)灌漿可在灌漿的一定范圍內(nèi)將巖溶洞穴充填固結(jié)，為帷幕灌漿提供條件，因此帷幕線的上、下游側(cè)各進(jìn)行一排固結(jié)灌漿，以更好地形成帷幕。基于這種總結(jié)，在后來的11#～14#以及二期施工的1#～9#壩塊中均取消了整個(gè)溢流面基礎(chǔ)的固結(jié)灌漿，而只在帷幕線的前后各1.5 m范圍內(nèi)進(jìn)行固結(jié)灌漿，為防水帷幕的施工創(chuàng)造條件。

3 巖溶區(qū)固結(jié)灌漿

3.1 堵 漏

11#壩塊下有兩個(gè)水流通道，建基面上的各處涌水被半圓管覆蓋、引導(dǎo)，最后集中到兩個(gè)通道進(jìn)入前齒槽上游的集水井，這樣保證了混凝土的干地澆筑。通道內(nèi)水流較急，固結(jié)灌漿時(shí)漿液壓入通道后均流入了集水井，必須封堵這兩個(gè)流水通道，固結(jié)灌漿才能正常進(jìn)行。

當(dāng)混凝土澆筑到一定高程后，拆除集水井的抽水機(jī)，將集水井以砂卵石封閉，并在頂層澆2m厚的混凝土蓋重，這樣使將通道內(nèi)的水流不發(fā)生明顯流動(dòng)。然后在通道頂部鉆150mm的大孔，每個(gè)通道鉆2個(gè)孔，孔距1m，鉆孔完畢后向孔內(nèi)灌注摻水玻璃的水下細(xì)石混凝土，進(jìn)一步將水流基本封住，然后再在兩個(gè)孔之間進(jìn)行充填灌漿，這樣將水完全阻隔在固結(jié)灌漿與帷幕灌漿范圍之外，為灌漿施工創(chuàng)造了條件。

3.2 固結(jié)灌漿孔的溶洞的處理

在壩軸線上游L0-28.8部位，為帷幕線的設(shè)計(jì)部位，在帷幕線的上、下側(cè)各1.5m處，即L0-27.55與L0-30.05設(shè)計(jì)了二排固結(jié)灌漿孔，上游孔孔深8m，下游孔孔深6m。固結(jié)灌漿鉆孔的過程中，出現(xiàn)過掉鉆卡鉆現(xiàn)象，說明遇到了溶洞或大的裂隙。此時(shí)灌漿時(shí)無壓力。因基坑屬于喀斯特地質(zhì)區(qū)，此種情況出現(xiàn)較多，采取的辦法是加濃配比，使用雙液泵，并摻加細(xì)砂與水玻璃。灌注一段時(shí)間后停止灌漿，待凝一段時(shí)間后掃孔復(fù)灌，重復(fù)數(shù)次，直到填滿孔洞，待基本充填密實(shí)后，再進(jìn)行正常的固結(jié)灌漿。

因?yàn)槿芏春土严兜拇嬖冢行┛锥次鼭{量很大，在11#、12#壩塊的固結(jié)鉆孔灌漿中，有些孔有3～4個(gè)大小不一的溶洞，個(gè)別孔洞灌漿達(dá)9t水泥以上，而且水玻璃最大配比達(dá)到30%。

3.3 固結(jié)灌漿

浯溪水電站固結(jié)灌漿采用從上至下灌漿法，施工順序?yàn)椋航佑|帶鉆孔、洗孔、壓水試驗(yàn)、灌漿、待凝、掃孔、鉆下一段孔、洗孔、壓水試驗(yàn)、灌第二段、封孔。

10#壩塊的固結(jié)灌漿在2006年9月份進(jìn)場后即開始進(jìn)行。10#閘墩左側(cè)的堰體因處于基坑外，為河水覆蓋，不具備鉆孔灌漿的條件，故只能進(jìn)行閘墩右側(cè)即基坑內(nèi)部分的灌漿施工，按當(dāng)時(shí)未修改的設(shè)計(jì)布孔，壩基底部梅花狀布孔，孔距2m，排距3m。3臺鉆機(jī)同時(shí)開鉆，先鉆一序孔，灌漿，再鉆二序孔，灌漿。灌漿采用從上至下灌漿法，分2段灌漿，先鉆接觸段2m，進(jìn)行接觸段灌漿，待凝后掃孔，鉆第二段，再灌第二段，最后終孔。灌漿壓力接觸段為0.25MPa，第二段為0.3MPa，當(dāng)孔內(nèi)灌漿20min內(nèi)吸漿量低于1L時(shí)完成灌漿。

10#壩塊閘墩寬度為3.2m，灌漿施工前閘墩已達(dá)到85m，距巖基面有13m，不宜在閘墩上開孔灌漿。為保證閘墩下巖基的固結(jié)灌漿孔能達(dá)到設(shè)計(jì)的密度，在閘墩左側(cè)距閘墩邊線50cm的位置進(jìn)行了補(bǔ)鉆斜孔，鉆孔高程73.5m，孔斜度75°，孔深按與對側(cè)斜孔間底部距離保持3m計(jì)算確定，孔底插入到了閘墩的正下部，保持與二期施工的斜孔的底部間距為2m。斜孔灌漿方法與豎孔一致。

11#～13#壩塊的固結(jié)灌漿均分2排布置，間距3m，鉆孔跳孔分序布置，已具備鉆孔條件的一序孔均先鉆完2m段，灌漿待凝后再進(jìn)行下段施工。

每個(gè)單元固結(jié)灌漿完成后要進(jìn)行灌漿成果檢驗(yàn)，檢查孔布置在巖石較為破碎、固結(jié)施工時(shí)吸漿量較大、施工時(shí)相對困難的部位，并布置在前后2排孔的中間。檢查孔作壓水試驗(yàn)，合格標(biāo)準(zhǔn)為呂榮值低于5.0Lu。

11#～13#固結(jié)灌漿的檢查孔因正好布置在帷幕線的位置，故固結(jié)灌漿檢查孔同時(shí)可作為帷幕灌漿的先導(dǎo)孔。

4 巖溶段帷幕灌漿

帷幕灌漿采用分3序加密，自上而下分段，孔內(nèi)循環(huán)法施工。對布置有雙排的10#壩塊段先灌下游排，后灌上游排。壩體混凝土和基巖接觸段單獨(dú)灌漿并待凝；其它孔段當(dāng)孔口無涌水時(shí)，灌漿結(jié)束可不待凝；有涌水孔段和地質(zhì)條件復(fù)雜地區(qū)的孔段，灌漿結(jié)束應(yīng)待凝，待凝時(shí)間應(yīng)根據(jù)具體條件確定。

灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變漿液水灰比；當(dāng)某一比級漿液的注入量已達(dá)到300L以上或灌注時(shí)間已達(dá)30 min，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不明顯時(shí)，應(yīng)變濃一級；注入率大于30L/min時(shí)，可根據(jù)具體情況越級變濃。灌漿過程中發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿，根據(jù)具體情況按工程采取嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法進(jìn)行處理。

11#壩塊帷幕孔在灌漿過程中發(fā)生串漿，暫停灌漿，將串漿孔用塞塞住，待灌漿孔灌漿結(jié)束后，串漿孔再行掃孔、沖洗，而后繼續(xù)鉆進(jìn)和灌漿。

雖經(jīng)堵漏和固結(jié)處理，但在有此帷幕孔開孔時(shí)仍有少量滲涌水從孔口出來。對孔口有涌水的孔段，灌漿前測記涌水壓力和涌水量，根據(jù)涌水情況，采取縮短段長、提高灌漿壓力、濃漿結(jié)束、屏漿、閉漿、漿液中摻入速凝劑、待凝等措施綜合處理。

灌漿注入量大，灌漿難以結(jié)束時(shí)，選用低壓、濃漿、限流、限量、間歇、漿液中摻入速凝劑、改變漿液等措施處理。該段經(jīng)處理后進(jìn)行掃孔，重新按技術(shù)要求進(jìn)行灌漿，直至結(jié)束。

5 固結(jié)灌漿與帷幕灌漿材料消耗對比

在巖溶地區(qū)的帷幕灌漿，是在固結(jié)灌漿完成后的范圍內(nèi)進(jìn)行的，因此，帷幕灌漿的鉆孔與灌漿的完整性均較固結(jié)灌漿要好，在材料的消耗上也要少很多。在溢流壩的帷幕線前后的固結(jié)灌漿孔共117個(gè)，基巖鉆孔979.2m，帷幕灌漿孔27個(gè)，基巖鉆孔423.6m，固結(jié)灌漿耗用水泥328.25t，帷幕灌漿耗用水泥24.95t。固結(jié)灌漿單米砂漿量335kg，帷幕灌漿單米耗漿量58.9kg。

6 結(jié) 語

（1）喀斯特地形區(qū)，因灰?guī)r結(jié)構(gòu)致密，性狀堅(jiān)硬，屬Ⅵ級巖，在地基鑒定中，屬承載力比較理想的基礎(chǔ)，因此除對顯露的溶槽與斷裂帶進(jìn)行處理外，對巖體結(jié)構(gòu)上的洞穴可不進(jìn)行固結(jié)灌漿處理。這樣在保證了工程安全的前提下，既有利于節(jié)省工期，又節(jié)約了工程投資。

（2）在固結(jié)與帷幕灌漿的鉆孔工序中，有沖洗的要求，但喀斯特地形區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)本身存在大的空隙與孔洞，如將這些空隙與孔洞中有些充填或半充填物悉數(shù)洗凈，在灌漿過程中會(huì)加大凝漿困難，灌孔不起壓等情形。因此，更好地保證灌漿的成功率，對喀斯特地形區(qū)的灌漿孔可不用沖洗。

（3）在喀斯特地形地區(qū)，因滲漏通道的普遍存在，防滲帷幕的施工是保障庫區(qū)蓄水安全的關(guān)鍵所在。在進(jìn)行帷幕灌漿前，先對帷幕線區(qū)域前后一定范圍內(nèi)進(jìn)行灌漿封閉，有利于消除帷幕灌漿中的跑漏漿現(xiàn)象，然后再實(shí)施帷幕灌漿，這樣才能形成比較理想的防滲線。