江西省宜春市開發區景觀湖壩基巖溶處理技術

張 玲,鄭 羽

(1.江西省贛西土木工程勘測設計院,江西 宜春 336000;2.宜春市人才交流服務中心,江西 宜春 336000)

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江西省宜春市開發區景觀湖壩基巖溶處理技術

張 玲1,鄭 羽2

(1.江西省贛西土木工程勘測設計院,江西 宜春 336000;2.宜春市人才交流服務中心,江西 宜春 336000)

石灰巖地區在工程建設中常見巖溶發育，如何處理巖溶一直困擾著工程建設者，在對巖溶技術處理中以灌漿技術最為常見，根據具體情況不同常輔以其他工藝，通過處理使巖溶部位的承載力、防滲性能達到工程要求的設計指標，以滿足工程建設需要。文章從工程實際出發闡述了對土石壩壩基巖溶實施灌漿及其他處理工藝的處理技術。

壩基巖溶;塌洞處理;巖溶處理;灌漿技術

1 工程概況

江西省宜春市開發區景觀湖壩址位于江西省宜春市經濟開發區內，屬袁河水系三陽河支流下村水。流域中心地理位置為東經114°24′35″，北緯27°53′02″，壩址以上控制流域面積2.0 km2，正常蓄水位113.8 m，水面面積為23 hm2，總庫容228萬m3，是一座以防洪、景觀、蓄水為主的小㈠型水庫。景觀湖樞紐工程主要由擋水建筑物、泄水輸水建筑物和提水站等組成。擋水建筑物位于宜春市經濟開發區管委會辦公樓附近，采用黏土斜墻壩型，斜墻下壩基設混凝土防滲墻，混凝土防滲墻槽孔軸線位于黏土斜墻截水槽軸線處，防滲范圍為0-064.0～0+303.6 m，全長367.6 m。壩軸線長420 m，壩頂高程115.10～116.10 m，寬26 m，最大壩高26.0 m。

2 壩基巖溶情況

壩址范圍內地表均被覆蓋層覆蓋。壩基表層靠左巖溝谷部位為灰色黏土層，厚一般為0.7～1.5 m,中部為洪沖積含砂粉土，層厚為6.8～9.5 m,下部為殘坡積含礫粉土，一般為4.6～16.0 m；壩基右岸及兩壩肩主要為殘坡積含礫粉土，層厚為15～22.3 m,下伏基巖為白堊系全、強風化砂礫巖，二迭系強風化石灰巖層、弱風化灰巖層，其中弱風化石灰巖巖溶較發育。

據鉆孔資料分析，壩址巖溶發育主要以隱伏型溶洞為主，主要成因為：①砂礫巖與灰巖不整合接觸面地下水活動強烈，沿兩種巖體接觸帶溶蝕而形成管狀通道，溶洞多分布于基巖的淺層，其頂板厚度較小，一般為0.5～1.6 m。②地下水沿巖體裂隙或斷層破碎帶在灰巖較深部溶蝕而形成管狀通道。溶洞充填物一般飽水，可塑，鉆進較快，其承載力為90～110 kPa。碎石粉質黏土取高值，黏土取低值。

壩基在砂巖與灰巖的接觸部位巖溶極發育，溶洞頂板厚度一般較薄且破碎，承載能力較低；溶洞充填物松散，承載力低，且局部溶洞為半充填或全空，溶洞內漏水嚴重；因此在物探巖溶發育帶內經鉆孔證實有溶洞部位，壩基防滲墻先導孔發現有巖溶的槽段，及前期勘察鉆孔發現有溶洞的部位，均須進行技術處理，處理范圍主要為A、B、C、D、E五個區，見圖1。

勘察中12個鉆孔，有8個鉆孔發現巖溶洞穴或溶蝕裂隙發育現象，遇洞率75%；前期勘察時在BK7、BK5中亦發現有巖溶發育現象，巖溶發育情況見表1。

圖1 巖溶處理部位

孔號位置埋深(頂板/底板)/m充填物洞高/m分布高程/m頂板厚/m備注CK1B區21.5～27.3含碎石粉質黏土5.881.39～75.391.1充填物較密實37.0～40.7空洞,無充填3.765.89～62.199.7掉鉆CK2E區23.7～31.4黏土夾少量碎石7.779.81～72.110.6CK3B區23.0～24.2黏土夾少量碎石1.280.59～79.391.227.8～35.40黏土夾少量碎石7.675.79～68.193.6CK4C區25.9～34.70含碎石粉質黏土8.876.38～67.580.8鉆進塌孔CK5D區29～30含碎石粉質黏土1.073.2～72.21.131～38.4黏土夾少量碎石7.471.2～63.81.0極軟CK6D區16.6～18.1含碎石粉質黏土1.580.28～78.781.619.8～25.8下部黏土夾少量碎石充填6.077.08～71.081.7上部2m為空洞CK8A區39.1～42.6含碎石粉質黏土3.565.13～61.636.6CK11B區(防滲墻)23.9～28.3下部黏土夾少量碎石充填4.471.87～67.475.3上部3.6m為空洞BK5B區12.5～13.9含碎石粉質黏土1.479.82～78.421.4BK7E區14.0～15黏土夾少量碎石1.078.2～77.20.5

3 巖溶及塌洞處理

3.1 全充填巖溶處理

A區、C區、E區及B區上層溶洞為全充填溶洞。處理采用巖溶灌漿方案。

巖溶灌漿技術指標：根據《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》(DL/T 5148-2012)，巖溶灌漿為單排灌漿[1]，分三序孔施工，孔距3 m；采用自上而下分段循環灌漿，同一排上相鄰的兩個次序孔之間，在巖石中鉆孔灌漿的間隔高差大于15 m。

巖溶灌漿漿液采用純水泥漿，水泥為P.C32.5普通硅酸鹽水泥。灌漿壓力通過灌漿試驗確定；設計灌漿壓力暫擬定如下：第一段(即基巖面以下0.5 m接觸段)采用0.15～0.2 MPa，第二段(即基巖面以下0.5～3m段)取0.25 MPa，第三段(即基巖面以 下3～6m段)取0.3 MPa，以下各灌漿段長度為5.0 m，灌漿壓力按巖石厚度每增加1 m增加0.03 MPa；當巖溶灌漿不能起灌時，采用高壓水泥灌漿。灌漿注入率大時采用分級升壓方式。灌漿漿液的濃度由稀到濃，逐級變換。巖溶灌漿漿液變換：當灌漿壓力保持不變，注入率持續減少時，或當注入率不變而壓力持續升高時，不得改變水灰比；灌漿過程中發現漏漿、冒漿，應根據具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法進行處理。在規定的壓力下，當注入率不大于0.4 L/min時，繼續灌注60 min；或不大于1 L/min時，繼續灌注90 min，灌漿可以結束；灌漿孔封孔采用“分段壓力灌漿封孔法”。

灌漿過程中如回漿變濃，換用相同水灰比的新漿進行灌注，若效果不明顯，延續灌注30 min，即可停止灌注。

3.2 混凝土防滲墻處巖溶處理

防滲墻軸線處巖溶灌漿范圍為樁號0+000.000～0+114.503，全長114.503 m，布置雙排，分別位于混凝土防滲墻軸線上下游1.0 m處，排距2.0 m， 孔距2.0 m，灌漿頂線與混凝土防滲墻搭接2.0 m，灌漿底線伸入溶洞底線0.5 m。

防滲墻處巖溶灌漿在壩基覆蓋層混凝土防滲墻檢驗合格后進行[2]，按分序加密的原則進行。混凝土防滲墻處巖溶灌漿后的排水孔和揚壓力觀測孔必須在相應部位充填灌漿檢查合格后開始鉆進。施工中不得在混凝土防滲墻線上進行可能導致不良后果的灌漿試驗。

3.3 半充填溶洞及空洞處理

D區溶洞型式為半充填溶洞，技術處理時先充填細砂，再采用水泥灌漿; B區下層溶洞為空洞；技術處理時先對下層空洞充填細砂，再采用水泥充填灌漿方案對溶洞進行處理。

鉆孔孔徑采用φ150 mm，水泥灌漿參數及指標同全充填溶洞。

3.4 塌洞處理

對塌洞采用碎石土回填至現有填筑面高程，塌洞填平后，先對其壩基巖溶進行水泥充填灌漿，再采用沖抓鉆取土；每10個沖抓鉆孔組成1個半徑2 m加強井，加強井根據塌洞大小進行布置，該項目在B區壩基偏下游側存在1個塌洞，塌洞寬6 m，長7 m，采用1個加強井。

沖抓鉆開孔直徑1.1 m，鉆孔采用黏土回填夯實，回填土壓實度不小于0.96，回填黏土滲透系數小于1.0×10-5cm/s[3]。

壩體加高培厚在塌洞處進行完沖抓回填土后進行。

3.5 裂隙處理

庫區裂縫加固采用黏土填筑方案，黏土填筑頂高程102.00 m，頂寬5.0 m(裂縫左右兩側各2.5 m)，兩側坡比1∶2，壓實度不小于0.90，滲透系數≤1.0×10-4cm/s。

4 壩基巖溶處理效果

巖溶處理A區灌漿全長42.022 m，共布孔14個，灌漿59 m，B區灌漿全長193.574 m，共布孔65個，灌漿803 m，C區灌漿全長42.022 m，共布孔14個，灌漿136 m，D區灌漿全長144.885 m，共布孔48個，灌漿462 m，E區、BK5區巖溶灌漿各布3孔，分別灌漿8 m、9 m，混凝土防墻軸線處壩基灌漿全長114.503 m，共布孔114個，灌漿2006 m。帷幕灌漿檢查孔28個，均采用分段5點法壓水方式進行壓水試驗，極個別段透水率為6.2 Lu，分布不集中，其余段透水率均小于5 Lu，合格率93.1%，從巖溶處理整體質量檢查效果看，壩基巖體有較好的可灌性，平均單位耗灰量59.15 kg/m，各序孔單位注灰量隨灌漿次序的遞增而逐漸減小，灌漿效果明顯，帷幕灌漿總體施工質量良好，工程質量符合設計要求，已順利通過驗收。

5 結 語

巖溶地基處的帷幕灌漿處理為隱蔽工程，一旦出現質量問題，很難采取補救措施，故要求在勘察設計階段應充分查明地質成因及類型，施工階段應嚴格按照規范要求進行施工，并記錄好現場原始資料，詳細繪制各類統計表，為今后的施工提供理論參考。總之，壩基巖溶灌漿施工質量關系著大壩的運行安全，在施工過程中應對各個環節加大監管力度，及時發現施工過程中存在的問題，并提出補救措施，確保工程質量。

[1] 中華人民共和國國家經濟貿易委員會.水工建筑物水泥灌漿施工技術規范：DL/T 5148-2012[S]. 北京：中國電力出版社, 2012.[2] 萬怡國，周云水. 反循環回轉鉆法造混凝土防滲墻在水利工程中的應用[J]. 江西水利科技,2009,35(4):249-252.

[3] 關志誠. 水工設計手冊第6卷土石壩[M]. 北京：水利電力出版社, 2013.

張 玲(1980-),女，工程師，主要從事水利水電工程設計方面工作。

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