福龍水庫壩基滲漏及灌漿處理分析

吳應彪　李映宏

【摘 要】 本文論述大壩基礎滲漏原因，進行壩基帷幕灌漿處理后效果分析

【關鍵詞】 滲漏分析；灌漿處理效果；福龍水庫

1 工程概況

福龍水庫位于牟定縣新甸鄉境內碾房河右岸支流上，規模為小（一）型工程，距縣城距離14.0KM。主要解決新甸鄉6個村委會1950畝農田灌溉及4萬人、8000頭大牲畜的飲水問題。水庫本區徑流面積4.9km2，引水區徑流面積5.25km2，多年平均降雨量863.09mm。水庫總庫容103.97萬m3，興利庫容76.7萬m3。工程于2000年4月動工， 2002年4月大壩封頂， 2002年5月下閘蓄水。蓄水后壩基及兩岸巖體出現嚴重漏水現象，致使水庫不能充分蓄水，發揮不了效益。為此，針對水庫的滲漏情況，經多方研究，于2003年6月對大壩進行灌漿防滲處理。福龍水庫灌漿處理工程于2003年6月開工，2004年2月完工，工程總投資為112.12萬元。

2 壩基滲漏分析

2.1 工程地質條件

2.1.1 地質構造

福龍水庫位于會基關旋圈構造（穹隆構造）北翼，為一單斜構造。巖層走向80°，傾向350°，傾角為20～25°，向庫外傾斜。壩基及壩肩巖體主要為白堊系下統高峰寺組（K1g）的中厚層狀細～中粒石英砂巖夾薄層壯泥巖，巖性單一，巖體裂隙發育，風化嚴重，較破碎，且大型斜層理發育呈透鏡體分布，層位不穩定。壩址區有一逆斷層順河通過，破碎帶寬度約為10m，傾向左岸，傾角70度，斷層帶經鉆孔壓水，透水率為25.2Lu～36.5Lu。在左右兩岸也發育規模較小斷層，無明顯斷層破碎帶，但造成兩側巖體產狀變化，使巖層不連續。整個壩址區，巖石風化破碎，節理裂隙發育，巖層傾向庫外，對水庫蓄水不利。

2.1.2 地層巖性

樞紐區出露的基巖主要為白堊系下統高峰寺組（K1g）：分布于整個壩址區。下部為淺灰色，局部灰紫色，厚層狀中粒石英砂巖，含礫石，脆性，夾薄層狀泥巖，分布于壩基及右壩肩下部。中部為紫紅色厚層狀粉砂質泥巖，厚度約10～18m，斜層理發育，層位不穩定，厚薄不均，分布于左壩肩中部及右壩肩上部。上部為淺灰色、灰白色石英砂巖，含礫石，夾薄層狀泥巖，該巖層風化強烈，較破碎，砂巖占95%以上，特別是紫灰色細粒長石石英砂巖風化后十分松軟，手捏即成粉砂狀，主要分布于兩壩肩上部。故壩基、壩肩均存在滲漏問題。

2.2 水文地質條件

該區地處會基關穹隆構造北翼，山體富厚，巖性以中生界碎屑巖為主，故地下水補給及富存都十分有利，因此區內地下水十分豐富，水庫四周泉眼密布。

區內主要的是白堊系下統高峰寺組（K1g）砂巖承壓含水層廣泛分布于穹隆構造北翼大尖山下部盆地邊緣地帶，整個庫區皆為此層出露。巖性為淺灰色細至中粒長石石英砂巖為主，上部為粉砂巖及粉砂質泥巖，中下部為細至粗粒紫灰色長石石英砂巖，底部為2～4m的底礫巖，礫、砂巖占70～90%。巖性穩定，礦物分選程度高，化學成分單一，具孔洞構造，裂隙發育，含豐富的裂隙、孔隙承壓水，降深40m，單井計算涌水量可達500～2000T/晝夜，地下徑流模數為1～5L/s.Km2。但因含水層滲透性能好，溝谷密度大，泉水流量一般1L/s左右。

根據水文地質條件分析，水庫壩址區地下水十分豐富，四周泉眼密布，且含水層滲透性能好。

3 壩基灌漿處理

針對壩基及兩岸巖體嚴重滲漏現象，根據地質勘探資料分析，采用帷幕灌漿進行壩基防滲處理。防滲帷幕為懸掛式，單排孔，孔距為2m，采用42.5級普通硅酸鹽純水泥漿灌注，灌后檢查標準：透水率q≤5Lu。

3.1 灌漿施工方法

按設計要求，壩基帷幕灌漿采用懸掛式自上而下分段循環灌漿，灌漿帷幕線沿壩軸線布置，防滲長度為220.0m，單排孔布置，灌漿孔距為2.0m。灌漿段長：砼蓋板下第一段為2～3m，其它段為4.0m～5.0m。灌漿壓力按1.5～2倍壩前水頭計算。所使用的鉆機為XY-100、XY-150型鉆機，灌漿為100/20型灌漿機。

3.2 灌漿質量控制

（1）造孔：采用地質回轉鉆機，校平鉆機，正對孔位，鉛直鉆進，孔位偏差不大于10cm，孔深不超過設計孔深的±20cm。灌漿段孔徑為91mm。

（2）灌前儀表檢測：對記錄流量計、壓力表、測斜儀檢測合格后才使用，確保栓塞膠球完好、射漿灌管通暢。

（3）灌漿材料及制漿：采用普通硅酸鹽（42.5）水泥，驗收合格后才使用，保證水泥質量。水泥漿采用直接法制漿，所制成的漿液經規定網目（36）的篩子過濾后才進行使用。

（4）灌漿方法及灌漿序次：灌漿采用循環式自上而下分段灌漿法，分三序孔依次進行施工（先一序、次二序、后三序），遵循逐漸加密的原則。

（5）灌漿壓力及漿液濃度變換：依據設計和灌漿先導孔，接觸帶灌漿壓力為0.20～0.30Pa，其它段灌漿壓力為0.40～0.60MPa，施工過程中采用一次升壓法或逐級升壓法。漿液濃度變換采用由稀到濃逐漸變換的原則進行。灌漿開始后，當灌漿壓力保持不變，單位注入量持續減小，或當單位注入量不變，而壓力持續上升時，不改變漿液濃度。若當某一級漿液注入量已達到300L以上，灌注時間已達到30min以上，而灌漿壓力及單位注入量均無改變或改變不顯著時，即轉換下一級濃度灌注。當注入率大于30l/min時，可越級變濃。福龍水庫在灌漿過程中嚴格遵循灌漿原則施工。

（6）漿液配合比：灌漿水灰比為5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1六個比級進行灌注。灌漿過程中最優水灰比為2：1和1：1。

（7）灌漿結束標準：各孔段灌漿壓力在達到規定壓力值的情況下，單位吸漿量不大于0.4L/min時，續灌40min結束。

（8）封孔：采用0.6：1的濃水泥漿進行自下而上分段封孔，封孔壓力為灌漿壓力的80%。

（9）孔斜測量：造孔時嚴格控制孔位、傾斜角，經測斜儀對帷幕灌漿孔測量，垂直孔頂角均小于2°，孔位偏差值符合設計要求。

3.3 灌漿后質量檢查

主要進行檢查孔壓水試驗，帷幕灌漿結束14d后，按灌漿孔數的10%布置檢查孔，共布置檢查孔12個（灌漿孔111個）。檢查孔壓水試驗采用五點法，各段檢查壓力為灌漿壓力的80%，經檢查透水率最小值為0.8Lu、最大值為8.7Lu、平均3.8Lu，合格率85%。

4 灌漿效果分析

福龍水庫灌漿工程按設計要求，完成灌漿孔111個，鉆孔總進尺4378.49m，帷幕灌漿總進尺2046.76m，水泥總耗量485.6t。檢查孔12個，壓水試驗55段，合格率85%。

2004年2月灌漿結束后，水庫進行蓄水，壩基仍然存在滲漏現象。經對帷幕灌漿過程和成果分析：（1）壩基為強風化細砂巖，鉆孔取芯困難，巖芯呈砂粒狀或碎塊狀（終孔段），透水性強，采用水泥灌漿可灌性差；（2）設計灌漿孔距偏大，難以形成帷幕；（3）按設計采用懸掛式帷幕灌漿，防滲帷幕深度不夠，起不到隔水作用；（4）壩址區地下水十分豐富，泉眼密布，含水層滲透性能好，從而導致地下水外涌現象。建議：根據福龍水庫的地質條件和前期灌漿情況看，可采用上堵下排方式進行壩基滲漏處理。上堵：主要處理壩基巖石滲漏問題，仍采用帷幕灌漿防滲，采取雙排孔，排距為2.0m，孔距為1.0m，帷幕采用接地式，選取其它材料（如化學漿液等）作為灌漿材料。下排：主要排泄壩基外地下水溢出問題，可采取從排水棱體處沿河道順流方向開挖深溝，降低河床，并在溝內回填粗砂、碎石和塊石，使庫外排水暢通，確保大壩穩定、安全。