強巖溶地區庫區防滲處理設計與施工

□伍承駒（貴州省水利水電勘測設計研究院）

強巖溶地層庫區滲漏系統十分復雜，在強巖溶地區建造水庫，就必須使用大量的勘察手段，調查清楚可能存在的滲漏通道，并針對不同滲漏方式采用行之有效的防滲措施，才能達到良好的防滲效果。

1 工程概況

馬家水庫工程位于貴州省威寧縣迤那鎮境內，水庫所在河流底革小河為長江流域金沙江水系三級支流，工程區距迤那鎮約5km，距威寧縣城約69km。工程區內有威寧至昭通102省道通過，交通十分便利。初定庫容108萬m3，正常蓄水位2198.0 m，因水庫為天然水塘改造而成，無攔水建筑物，主要建筑物僅有一條輸水隧洞。工程主要功能為人畜飲用、灌溉等，是可以綜合利用的小（1）型水利工程。

2 巖溶發育特征及不良地質

2.1 巖溶發育特征

測區內各碳酸鹽巖地層巖溶發育不均，即巖溶發育隨地層分布在空間上的不同而存在差異。據統計，測區內共發育落水洞11個，主要發育于C1b地層中，其中C1b地層中有10個，C1s地層中有1個；巖溶洼地29個，主要發育于C1s、C1b地層中。

據統計具有方向巖溶洼地共29個，巖溶洼地在N10～60°W方向最為發育,其次在N10～60°W較為發育,其他方向規律不明顯。

2.2 不良地質

碳酸鹽巖分布區巖溶發育，巖溶洼地及漏斗附近偶爾發生小規模覆蓋層塌陷，深切河谷的谷坡較陡，坡腳常見崩塌堆積物。碎屑鹽巖分布區河谷切割一般較深，坡谷較緩，偶見較緩斜坡地帶產生小規模滑坡及泥石流等不良物理地質現象。

3 水庫滲漏評價及水庫防滲設計

3.1 水庫滲漏評價

從水庫庫區的工程地質條件及鉆孔資料探明，水庫庫尾分部的地層巖性為石炭系下統祥擺組（C1x）、舊司組（C1j2）碎屑巖相對隔水層，且無低鄰谷分部，地表分部的4個泉點高程分別為2193.20m、2199.60m、2230.80m、2250.70m，不存在滲漏問題；水庫左岸巖性為石炭系下統上司組（C1s）灰巖、泥質灰巖，擺佐組（C1b）白云巖、白云質灰巖、灰巖等，洼地、落水洞、溶洞極其發育。102省道公路穿越段為庫周最低處，出露地層巖性為石炭系下統舊司組第二段第一層（C1j2b）鈣質粘土巖、粘土巖及炭質粘土巖夾狀泥晶灰巖和泥質灰巖，石炭系下統上司組（C1s）灰巖、泥質灰巖，根據鉆孔資料表明，ZK1、ZK5、ZK6鉆孔地下水位分別為2182m、2183.20m、2190.10m，均低于現庫水位，該段也存在滲漏問題；水庫右岸山體雄厚，出露地層巖性為石炭系下統上司組（C1s）灰巖、泥質灰巖，石炭系下統舊司組（C1j2）粘土巖、砂巖。水庫靠近102省道位置發育泉點S09和S11，兩泉點出露高程分別為2199.70m和2199.50m，而且從鉆孔ZK4-1、ZK4-2資料，兩鉆孔地下水位高程分別為2241.70m和2196.00m，高于現庫水位。由此推斷水庫右岸地下水補給庫水。水庫蓄水后不會產生鄰谷滲漏問題。

綜上所述，水庫滲漏帶主要集中在水庫左岸及102省道穿越段，必須進行防滲帷幕灌漿處理。

3.2 水庫防滲設計要點

水庫存在左岸鄰谷及庫首滲漏問題，須通過防滲帷幕進行處理。①帷幕灌漿線總長度1614m。由于樁號帷0+029.178～0+793.796帷幕灌漿段山體較高，為減少無效進尺，該段采用地表灌漿方式。根據天然壩體工程地質條件和帷幕灌漿試驗，結合水利部專家組咨詢意見，設計帷幕軸線長1614m，單排孔，相鄰2排排距為2.00m，設計帷幕孔724孔，帷幕孔深入壩基巖體1.00m。帷幕灌漿孔分三序施工，先進行Ⅰ序孔灌漿，再進行Ⅱ序孔灌漿，最后進行Ⅲ序孔灌漿。②設計灌漿壓力：兩邊排Ⅰ、Ⅱ序孔灌漿壓力為0.20～0.80MPa，兩邊排Ⅲ序孔灌漿壓力為0.20～1.20MPa，中間排各序孔灌漿壓力為0.30～1.40MPa。③灌漿材料及漿液配比：灌漿材料為普通硅酸鹽水泥和粘土為主，遇大漏漿及大通道時使用砂子和水玻璃。灌漿漿液采用水泥粘土漿。④質量標準：因壩體防滲帷幕的主要目的是減少滲漏，確保壩體安全，故根據壩體結構特征不同區段選取不同的防滲標準，即：帷幕灌漿試驗區樁號壩 0+000～0+873.068段、0+873.068～1+244.406段透水率＜10Lu；樁號壩1+244.406～1+459.218和樁號壩1+459.218～1+614段透水率＜15Lu。

4 帷幕灌漿技術難點分析

4.1 鉆孔

工程采用三臺XY-1型鉆機進行帷幕灌漿孔施工，鉆機就位后，按照設計要求進行成孔施鉆，鉆孔直徑為φ110mm，采用回轉取心鉆進工藝，先導孔和檢查要保證巖心采取率，選擇適合的轉速，合理的壓力和泵量，均勻的施鉆，使用較長的粗徑鉆具，防止鉆孔彎曲、偏斜，達到設計深度后復核孔深，待鉆孔檢查合格后，安裝灌漿管和止漿密封裝置，準備進行壓漿。

成孔必須保證鉆孔直徑≥110mm，鉆孔深度達到設計確定的深度，在工作中施工作業人員、現場管理人員必須嚴格認真，按操作規范作業和檢查指導。帷幕灌漿孔，其孔底的偏差值不得大于表1中的規定。

表1 鉆孔成孔的最大允許偏差值表

每一個鉆孔完成后，用清水進行鉆孔清洗，直到孔口返出清水或確認孔內無渣為止，鉆孔結束后應及時對所有成孔進行驗收，以便進入下一道工序施工。

灌漿鉆孔必須保證孔向準確，如果鉆孔方向發生偏斜將導致各孔灌漿的擴散范圍不能互相搭接，從而留有滲漏水通道。在鉆孔過程中，利用測斜儀分段進行孔斜測量，一般每鉆進5～10 m進行一次測量，作好觀測記錄和資料分析，及時發現問題，糾正鉆孔的方向，垂直或頂角<5°的帷幕孔，其孔斜偏差值不得大于表2的規定。

表2 帷幕孔孔低偏差值表

對于頂角>5°，最大允許偏差值按工程的實際情況根據設計圖紙和監理工程師的要求確定。

4.2 制漿和灌漿設備選用

工程采用純水泥漿液進行帷幕灌漿，水泥采用普通硅酸鹽水泥，水泥標號為32.50級，水泥出廠檢查出廠合格證。制漿材料在配制時必須進行稱量，稱量誤差控制在5%范圍內，水泥采用重量稱量法，漿液采用機械攪拌，攪拌時間不少于3min，漿液進入壓漿機前過篩，做到隨制隨用，從制備到用完時間不超過3h。

工程擬投入的漿液攪拌機和壓漿機(N100/15壓漿泵)均能滿足施工要求的拌和能力和容許工作壓力，灌漿管道能承受最大灌漿壓力1.50倍以上的壓力，能保證管路暢通。

4.3 灌漿

工程灌漿孔為單排帷幕，分三序施工。帷幕灌漿應自上而下分段進行壓水試驗，帷幕灌漿宜采用自上而下分段灌漿，各次序灌漿孔的各灌漿段在灌漿前宜進行簡易壓水試驗，簡易壓水可結合裂隙沖洗進行，壓力為灌漿壓力（由先導孔灌漿確定）的80%，并≤1MPa。

壓水試驗成果計算公式：

灌漿采用自下而上分段灌漿法、綜合灌漿法或孔口封閉灌漿法。根據工程特點，擬采用自下而上分段灌漿法。若采用分段灌漿法，分段長度控制在6m以內，灌漿漿液的濃度由稀到濃，逐級變換。灌漿過程中，灌漿壓力或注入率突然改變較大時，應立即查明原因，采取相應的措施處理。

5 結語

基于水庫巖溶滲漏問題的復雜性，研究庫區巖溶滲漏的變化趨勢顯得十分必要。在強巖溶地質條件下進行水利工程施工是非常復雜的，必須掌握好巖溶發育規律，認識它的特點，在實踐過程中去解決，了解和掌握基本資料，針對每一個具體問題進行有效的處理，才能達到滿意效果。

[1]董俊瑞.巖溶地區水庫防滲施工技術[C].科技情報開發與經濟，2003（06）：23-24.

[2]肖貢元,劉秀英.天荒坪抽水蓄能電站上水庫防滲方案的設計決策[C].土石壩與巖土力學技術研討會論文集,2001(07）:67-68.