盤石頭水庫巖溶處理專項技術方案探討

□（河南省水利第二工程局）

盤石頭水庫巖溶處理專項技術方案探討

□張 林（河南省水利第二工程局）

盤石頭水庫雞冠山滲水已嚴重影響該水庫正常蓄水，在進行帷幕灌漿施工中，由于遇到盤石頭水庫斷層、強透水帶、巖溶等復雜地質環境，實際施工中針對灌漿材料進行分類選擇，同時優化施工方案，制訂了模袋灌漿施工、溶洞回填等具體專項技術方案，以便減少灌漿損失，達到防滲效果。

盤石頭水庫；防滲帷幕；專項技術

1 工程概況

盤石頭水庫位于鶴壁市西南約15 km的衛河支流淇河中游盤石頭村附近。是一座總庫容為6.08億m3的大（2）型水利樞紐工程，主要建筑物包括混凝土面板堆石壩、左岸非常溢洪道、右岸兩條泄洪洞，輸水洞及電站。雞冠山滲水是盤石頭水庫遺留問題，根據雞冠山工程地質和水文地質條件，通過布置防滲帷幕減少雞冠山滲水，防止其對壩基、庫岸和泄洪洞產生不利影響。防滲帷幕采用封閉式，帷幕底線伸入基巖相對隔水層，以截斷滲流通道。雞冠山帷幕設計為前后兩排，孔排距1.50 m，孔距1.50 m，斷層帶及滲水嚴重地段加強灌漿，帷幕加密至三排。

2 斷層、強透水帶及巖溶處理采用專項技術措施

雞冠山帷幕灌漿需帶水頭施工，前期水流造成斷層帶細顆粒流失，水處于流動狀態，導致漿液無法凝固，出現灌漿量大情況，對下游排孔段根據工程實際采用灌注速凝漿液、灌注混合漿液或膏狀漿液，降低造價，以免不必要的浪費。

3 工程中使用漿液的分類

3.1 水玻璃－水泥混合漿液灌注

采用SGB6-10型灌漿泵、JJS-2B攪拌桶、孔口混合器、灌漿自動記錄儀配套使用。采用的水玻璃模數應在2.40～3.20之間，濃度≥40波美度（使用前加水稀釋至20～35波美度備用）。采用的水泥漿水灰比根據現場試驗確定，宜選擇0.70∶1～1∶10之間的單一配合比。注漿壓力根據現場試驗確定，水泥漿與水玻璃漿液的體積比根據室內試驗確定，一般取值為1∶0.10～1∶1。

3.2 砂漿灌注

為了節約灌漿材料，當發現裂隙通道很大時，采用3SNS（B）砂漿泵視情況可以改灌水泥砂漿等。

3.3 膏狀穩定漿液灌漿

螺旋灌漿泵與灌漿孔之間通過直徑32 mm的高壓灌漿管連接，采用孔口封閉器向孔內純壓式灌漿。前期灌漿按每孔段定量灌注，采用多次復灌法處理，后期灌漿孔可根據灌漿情況單孔單次灌注量進行增加。灌漿和結束標準：在0.05～0.80 MPa的壓力下，單位吸漿量＜2 L/min時，繼續灌注30 min；若下游排孔灌入干料累計量達5 t/m時，單位吸漿量仍較大，并難以達到結束標準，間歇待凝6-8 h后再進行掃孔灌漿。

3.4 混合穩定漿液灌漿

材料性能和配合比：混合穩定漿液析水率＜5%，抗剪屈服強度τ0≤20（Pa），塑性粘度η＜0.30（Pa·s）；結石抗壓強度R28≥12.50 MPa，滲透系數K≤1×10-6cm/s。現場施工擬使用配合比見表1。

表1 現場擬用混合穩定漿液配合比表

制漿和灌注設備：除利用膏漿設備拌制設備外，混合穩定漿液還可采用高速制漿機配螺旋輸送機拌制所需的膨潤土漿液，再與集中制漿站配制的水泥、粉煤灰漿兌制而成混合漿液。阻塞及灌漿壓力控制：采用孔口封閉器、循環式灌漿，翻漿管均下至距孔底0.50 m。灌漿壓力范圍取0.10～1MPa，以回漿管壓力表中值控制。壓力表指針擺幅不超過所使用最大壓力值的20%，壓力表處加裝穩壓器。灌漿及結束標準：混合穩定漿液變換按由稀到濃的原則進行，混合穩定漿液采用水膠比2∶1的漿液開灌。在0.10～1MPa的灌漿壓力下，單位吸漿量＜0.40 L/min時，繼續灌注30 min，即可結束灌漿。

4 專項技術分類

4.1 模袋灌漿施工方案

4.1.1 模袋灌漿特性

模袋灌漿技術是近年來為解決巖溶地區溶洞或巖溶通道內在動水條件下灌漿難題而由土工模袋混凝土衍生而來的一種新的灌漿技術。模袋灌漿作用原理是：在充分探明地下滲水通道或溶洞的位置、形態、大小和地下水流量流速的條件下，向溶洞鉆孔，通過鉆孔向其中下設特制的、大小與溶洞通道相適應的模袋，再向模袋中注入速凝漿液。

模袋灌漿技術具有以下特性：一是模袋材料通常采用尼龍、聚酯或聚丙烯等材料用特殊的紡織工藝織成，織物強度高；二是灌漿特性，在灌漿壓力作用下，模袋內水泥漿中的水分可由袋內析出，而水泥顆粒不會外漏，這樣可以降低水灰比、提高固結強度、縮短固結時間。耐高速水流，在高速水流下，保證水泥不分散，不被沖走；三是空間的適應性，模袋在壓力作用下能產生變形，通過控制灌漿壓力和注入速率可適應不同形狀的溶洞或通道空間，有利于堵塞；模袋灌漿漿材可針對工程情況采用多種漿材，有明顯的經濟性。

4.1.2 模袋灌漿施工程序

模袋灌漿施工程序如下：開始→鉆孔探險→模袋制作、安裝→注漿系統準備→模袋灌漿→控制待凝→模袋灌漿→待凝→檢查→完成。

4.1.3 模袋制作

施工準備：先準確測量空腔深度、尺寸及鉆孔孔內水流速度。模袋制作：根據探測的空腔深度及尺寸，按設計的模袋形狀進行手工縫制。針腳要緊密、縫制要結實。模袋綁扎：模袋按“之”字形對稱折疊，合綁扎在灌漿花管上，并用電工膠帶固定形狀，直徑不宜＞15 cm。綁扎不宜太緊，以免影響模袋充漿后的張開形狀。墊底：為防尖石扎破模袋，模袋下放前先向孔底投入3～5 m3砂，并用水、風吹平做模袋墊底。模袋入孔：模袋下入孔底前，用絲扣與鉆桿連接，并將模袋袖口緊扎于鉆桿上，采用地質鉆機下入灌漿部位。在初次灌漿前，在現場進行模型灌漿試驗。模袋材料、形狀、綁扎方式等與孔內模袋一致，按照計算的灌漿量限流灌漿，驗證模袋張開方式、漿液充填情況、泌水情況等。

4.1.4 模袋灌漿施工

漿液制備：模袋灌漿漿液在現場制備。先制備0.50～0.60∶1原漿，再加砂拌制成砂漿，然后在雙層攪拌桶中加入3%水玻璃調制，初凝時間控制在30-40 s，再通過灌漿向模袋定量灌注。模袋灌漿：①為防止模袋快速充脹破裂，采用限流灌注。在灌入量＜1 000 L以前進漿流量控制在20 L/s以內，在確保模袋張開后，進漿速度控制在30～50 L/s。在灌漿總量達計算總容量的80%左右，控制進漿流速在15～20 L/s，必要時采用間歇法灌注。②在灌漿過程中，對模袋灌漿孔上、下游鉆孔進行水位測量，并觀察出水口水量、顏色等變化，以判斷灌漿效果。③灌漿時按先中間孔后上游孔的順序，各孔逐個下設模袋進行灌漿，每個模袋灌漿時間間隔≥4 h。

4.2 溶洞回填處理方案

溶洞回填以流態混凝土、砂漿材料為主。

4.2.1 鉆孔

拌制前，對原材料和外加劑檢驗和做配合比試驗，并經試驗室檢驗合格和監理工程師認可后方可進行生產。細石混凝土塌落度要求≤14 cm，細石粒徑≤20 mm，砂漿塌落度要求≤14 cm。

拌制時，必須對原材料嚴格計量，布置攪拌時間；攪拌順序必須按照粗骨料、細骨料、水泥、外加劑的順序依次投料，用量偏差控制在規范允許偏差值內。采用機械拌制，各種材料要混合均勻，攪拌時間滿足規定。拌制好的混合料必須以最快速度運至現場使用。

4.2.3 細石混凝土及砂漿回填

施工中若遇到大溶蝕空腔、落洞時，用細石混凝土回填；溶隙、裂隙用砂漿充填。鉆進過程中遇到巖溶通道是，即停止鉆進，從孔口對該溶洞、溶隙、斷層進行細石混凝土或砂漿回填。

導管安裝：提前分段拼裝好，并仔細檢查，對變形和漏水的導管不能使用；內壁和接頭沖洗干凈，接頭處密封完好有效；導管人孔后須居中，沉放穩定；導管底口距孔底高度一般50 cm左右；對放入孔內的導管做好測量，準確記錄總長度和每節導管的長度及排列順序；導管頂端安裝φ600 mm左右直徑的漏斗，以便下料。細石混凝土及砂漿灌注過程中，盡量保持導管底口埋入混凝土或砂漿中，不應將導管提出混凝土面，導管埋入深度一般2 m左右。溶管、裂隙股狀涌水根據涌水形狀制作模帶，實施模帶注漿。待凝：待混凝土或砂漿將巖溶充填密實后，待凝24-48 h，然后繼續鉆進，遇到溶洞、溶隙時繼續以上步驟，直至終孔。

5 結語

盤石頭水庫帷幕防滲施工中斷層、強透水帶及巖溶處理，是整個工程的核心和難點，其專項技術方案的合理性和有效性對整個工程質量、進度起著重要作用。

［1］孫榮軍.灌漿技術在水利壩基處理工程中的應用［J］.城市建設與理論研究，2013（15）.

［2］韋珍龍.綜述水利水電工程基礎灌漿的探討［J］.房地產導刊，2013（3）.

［3］楊愛弟.灌漿技術在壩基處理工程中的應用［J］.城市建設理論研究，2013（33）.

［4］李德云.水利工程中灌漿技術分析［J］.科技致富向導，2012（12）.

［5］易群.灌漿施工工藝在水利工程地基中的重要性［J］.中國高新技術企業，2010（9）.

TV543.5

B

1673-8853（2017）01-0053-02

2016-11-14

（編輯：韋詩佳）

張林（1983-），男，工程師，主要從事施工企業項目建設管理等工作。