喀斯特洼地復(fù)雜滲流場封堵建庫關(guān)鍵技術(shù)研究應(yīng)用

摘 要：巖溶地區(qū)復(fù)雜的水文地質(zhì)條件是水利水電工程建設(shè)中常遇的難題，往往由于對滲流場的勘測計(jì)算不夠精確，造成了防護(hù)工程的巨大浪費(fèi)，或是引起巨大的經(jīng)濟(jì)損失。貴州某洼地水庫在已經(jīng)探明地下滲流巖溶管道的條件下，主要對淺層巖溶管道、深層巖溶管道及深大暗河的多項(xiàng)封堵技術(shù)進(jìn)行了研究應(yīng)用，成功封堵建庫。這些封堵技術(shù)的應(yīng)用對今后解決水利水電工程的滲漏問題具有參考作用。

關(guān)鍵詞：喀斯特洼地；復(fù)雜滲流場；封堵建庫；技術(shù)應(yīng)用

1 概述

在貴州喀斯特高原地貌中的峰叢洼地地貌區(qū)，具有分布最廣且面積不等但數(shù)量較多的喀斯特洼地。這些洼地的水系分布相當(dāng)復(fù)雜，水資源通過復(fù)雜的泄水通道轉(zhuǎn)入地下，在地下存在著復(fù)雜的喀斯特管道和溶隙系統(tǒng)[1]。這種情況使得洼地暴雨后積澇，久晴干旱，土地資源不能利用，水資源也不能利用，造成巨大的浪費(fèi)。為了將喀斯特洼地的水資源利用起來，成功封堵復(fù)雜滲流場[2]成為關(guān)鍵。

文章以貴州某洼地水庫為例，展開對喀斯特洼地復(fù)雜滲流場封堵建庫施工技術(shù)的研究，以期掌握一套成熟的綜合施工技術(shù)，解決喀斯特洼地水資源難以利用的問題。

2 工程概況

本工程地理位置為貴陽市東北部。水庫主要功能是為工業(yè)項(xiàng)目供水，兼顧下游灌溉用水。該項(xiàng)目區(qū)是一封閉條件較好的天然坡立谷，以灌漿封堵形成水庫。

該項(xiàng)目主要施工難度為：喀斯特洼地復(fù)雜滲流場管道系統(tǒng)及深大暗河封堵（地下壩）施工，主要包括：淺層巖溶管道混凝土封堵體的結(jié)構(gòu)形式、嵌入方式；深部巖溶管道灌漿封堵技術(shù)方法及工藝。

3 巖溶管道封堵施工技術(shù)

3.1 淺層巖溶管道封堵施工技術(shù)

3.1.1 淺層巖溶管道封堵體封堵結(jié)構(gòu)形式、嵌入方法。（1）無填充物淺層巖溶管道封堵：開口寬度小于20cm，填充細(xì)骨料混凝土直至巖溶結(jié)構(gòu)填充密實(shí)；開口寬度大于20cm，巖溶結(jié)構(gòu)周邊基巖布設(shè)斜向注漿錨桿（錨桿盡可能接近水平），清理巖壁深度超過開口寬度的2倍，錨桿間鋼筋連接后澆筑一或二級混凝土，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后對混凝土及周邊基巖進(jìn)行固結(jié)灌漿加強(qiáng)整體性。（2）有填充物淺層巖溶管道封堵：開口寬度小于20cm，盡可能移除填充物，最小移除深度不小于開口寬度的2倍，填充細(xì)骨料混凝土直至巖溶結(jié)構(gòu)填充密實(shí)；開口寬度大于20cm，盡可能移除填充物，最小移除深度不小于開口寬度的2.5倍，巖溶結(jié)構(gòu)周邊基巖布設(shè)斜向注漿錨桿（錨桿盡可能接近水平），清理巖壁深度超過開口寬度的2倍，錨桿間鋼筋連接后澆筑一或二級混凝土，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后對混凝土及周邊基巖進(jìn)行固結(jié)灌漿加強(qiáng)整體性。該處理為后續(xù)灌漿處理未移除填充物的前提，可保證灌漿處理時(shí)不輕易產(chǎn)生地表抬動(dòng)和地表冒漿。

3.1.2 淺層巖溶管道封堵體施工。（1）抽排、引流積水及漏水。采用抽水泵持續(xù)將巖溶結(jié)構(gòu)內(nèi)積水抽干，如有漏、涌水進(jìn)行引流，隨時(shí)保證巖溶結(jié)構(gòu)及附近處于干地施工條件。（2）巖溶結(jié)構(gòu)周邊基巖面清理。待巖溶結(jié)構(gòu)處于無水條件時(shí)，進(jìn)行溶洞充填物及周邊巖壁清理。能采用機(jī)械清理盡量采用機(jī)械清理，機(jī)械無法清理時(shí)采用人工對充填物清理、轉(zhuǎn)移；巖溶結(jié)構(gòu)巖壁清理一律采用人工清理。清理標(biāo)準(zhǔn)按照混凝土澆筑基巖面驗(yàn)收要求進(jìn)行。（3）注漿錨桿施工。a.材料：錨桿材料及規(guī)格按照設(shè)計(jì)圖紙的要求，采用Ⅱ級螺紋鋼筋，單根長3.0m，桿體使用前調(diào)直、除銹。注漿錨桿的水泥漿采用強(qiáng)度為P.O.42.5的普通硅酸鹽水泥。b.鉆孔：錨桿孔開孔前按照設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行孔位校核，其孔位偏差不大于20cm。采用YT28型手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔施工，錨桿孔的孔軸方向按照設(shè)計(jì)圖紙要求控制。注漿錨桿鉆孔孔徑大于錨桿直徑15mm以上。錨桿孔鉆孔深度為入巖2.5m～2.9m，外露10cm～50cm，孔深偏差不大于5cm。鉆孔結(jié)束后，將孔內(nèi)殘?jiān)脷狻⑺疀_凈，孔口應(yīng)妥善保護(hù)，以免掉入雜物。c.注漿：采用先注漿后安裝錨桿的施工程序。水灰比在1：0.38～1：0.45之間。采用先注漿后插入錨桿的施工方法。

3.1.3 混凝土澆筑施工。（1）混凝土工藝流程：清理完基巖面、注漿錨桿施工完畢再次清洗后，便進(jìn)行混凝土澆筑施工。（2）混凝土原材料技術(shù)指標(biāo)及制備：使用強(qiáng)度等級不低于42.5MPa的普通硅酸鹽水泥，其細(xì)度、安定性和凝結(jié)時(shí)間等應(yīng)滿足施工圖紙規(guī)定的C15混凝土性能要求。砂符合混凝土的拌制要求，骨料粒徑應(yīng)在5mm～40mm之間。（3）混凝土施工方法。a.基礎(chǔ)或施工縫面處理：人工采用風(fēng)鎬處理，按設(shè)計(jì)要求做結(jié)構(gòu)縫面處理，施工縫人工鑿毛。b.倉面驗(yàn)收：沖洗倉面，同時(shí)準(zhǔn)備好驗(yàn)收資料，請監(jiān)理工程師驗(yàn)收倉面并簽寫開倉證。c.混凝土澆筑：混凝土入倉采導(dǎo)管或溜槽直接入倉，振搗器振搗，對稱均勻下料，使砼面均勻水平上升。d.混凝土養(yǎng)護(hù)：為保證混凝土質(zhì)量，設(shè)置專人對混凝土進(jìn)行均勻?yàn)⑺B(yǎng)護(hù)，保持混凝土表面濕潤。

3.1.4 灌漿處理[3]。溶洞混凝土封堵體完成7天后，進(jìn)行溶洞周邊灌漿，布孔布置巖溶管道開口小于50cm不進(jìn)行灌漿處理，開口大于50cm的鉆孔按照沿巖溶管道結(jié)構(gòu)邊線布孔孔距1.0m原則布孔，最小布孔數(shù)不小于2個(gè)，采用“孔口封閉或孔內(nèi)卡塞、自上而下、孔內(nèi)循環(huán)、分段灌漿”的工藝進(jìn)行。灌漿深度5m，最大灌漿壓力0.5MPa。

3.2 深層巖溶管道及深大暗河封堵施工技術(shù)

深層巖溶管道由于埋深大、發(fā)育形式復(fù)雜等因素制約，采用人工探洞選址然后利用混凝土堵洞成庫的方法，是不能適應(yīng)本工程水庫復(fù)雜滲流場環(huán)境，故采用鉆孔封堵、灌漿成幕、阻水成壩的施工工藝。帷幕灌漿成單孔布置，在巖溶發(fā)育部位可視情況加密鉆孔或布置雙排、多排帷幕，以形成阻水帷幕。

3.2.1 小型溶蝕結(jié)構(gòu)灌漿處理工藝。根據(jù)該水庫工程地質(zhì)勘探結(jié)果，在埋深23m以上溶蝕結(jié)構(gòu)發(fā)育均較小，且大多為充填型溶洞，少部分為半充填型，充填物以粘土為主夾雜少量碎石。

針對此種半充填和全充填溶蝕結(jié)構(gòu)，實(shí)踐總結(jié)出了一套行之有效的處理模式，工藝流程如下：（1）補(bǔ)充勘探（2）充填級配料（半充填溶洞）（3）級配料預(yù)固結(jié)灌漿（全充填溶洞直接灌漿不投料）（4）高壓噴射灌漿擠密（5）帷幕灌漿→質(zhì)量檢查。

3.2.2 大型溶蝕結(jié)構(gòu)灌漿處理工藝。在埋深24m以下的大型溶蝕結(jié)構(gòu)中，分為暗河經(jīng)過溶洞和全充填、半充填飽水溶洞。對全充填、半充填飽水溶洞沿用了埋深23m以上小型溶洞的處理方式，只是個(gè)別溶洞空腔較大的情況下，在大口徑鉆孔后回填了部分混凝土。針對本工程所遇溶洞，其溶洞發(fā)育規(guī)模大、地下暗河水流湍急并伴有涌水，情況復(fù)雜，處理難度極大。經(jīng)研究探索綜合應(yīng)用了多種堵漏技術(shù)，并創(chuàng)造性的采用了阻水欄柵。具體工藝流程如下：補(bǔ)充勘探→設(shè)置鋼管格柵→設(shè)置模袋→模袋充填灌漿→充填級配料→級配料預(yù)固結(jié)灌漿（膏狀漿液或水泥水玻璃雙液灌漿）→灌注砂漿→帷幕灌漿→質(zhì)量檢查。

4 結(jié)束語

該水庫實(shí)施到現(xiàn)在已基本成功，尤其是對本工程中發(fā)育規(guī)模較大的溶洞封堵體的成功實(shí)施，預(yù)示著在喀斯特復(fù)雜滲流場環(huán)境下，在通過鉆探和物探工作將漏水溶洞的分布、位置、規(guī)模和狀況基本調(diào)查清楚，為封堵結(jié)構(gòu)和封堵方法的設(shè)計(jì)創(chuàng)造前提條件的基礎(chǔ)上，隨著灌漿技術(shù)發(fā)展對地下暗河封堵工藝也日趨成熟，采用鉆孔封堵、灌漿成幕阻水成壩的施工工藝是可行的。

在貴州進(jìn)行水利水電工程建設(shè)，巖溶地區(qū)的滲漏已經(jīng)成為必須克服的主要問題。因此，本工程中復(fù)雜滲流場封堵施工技術(shù)的研究應(yīng)用具有里程碑的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]宋林華，房金福，鄧自民，劉宏.喀斯特洼地的分形特性研究[J].地理研究，1995.

[2]鄒成杰.巖溶區(qū)地溫場與巖溶滲漏問題的研究[J].中國巖溶，

1989，8（2）.

[3]朱錄才.灌漿施工技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用[J].科技傳播，2011.

作者簡介：羅啟北（1956-），男，貴州貴陽人，教授，主要從事水工結(jié)構(gòu)教學(xué)與研究工作。

李立（1994-），男，貴州織金人，碩士研究生，主要從事水工結(jié)構(gòu)專業(yè)工作。