貴港二線船閘工程上閘首滲漏處理措施研究

劉善毅

（廣西西江開發(fā)投資集團有限公司，南寧 530022）

1 工程概況

隨著水運行業(yè)的大力發(fā)展，船舶越造越大，貨運量越來越多，貴港一線船閘的通過能力遠不能滿足過閘貨運量發(fā)展需求。為解決瓶頸制約，滿足西江流域經(jīng)濟社會發(fā)展，促進區(qū)域合作和協(xié)調(diào)發(fā)展，新建貴港航運樞紐二線船閘工程是十分必要和迫切的。

貴港二線船閘工程位于貴港市港南區(qū)新塘鎮(zhèn)，建設(shè)規(guī)模為新建一座3000 t 級船閘，船閘有效尺度為280 m×34 m×5.8 m（長度×寬度×檻上水深），設(shè)計年單向通過能力3100萬t，預(yù)留三線船閘位置，并配套建設(shè)公路改線工程4.34 km（含以一級公路標準建設(shè)的大橋一座）。與一線船閘一起運行后，貴港樞紐船閘總單向通過能力達4300萬t。閘首、閘室按2級建筑物設(shè)計；導(dǎo)航、靠船墩建筑物等按3級建筑物設(shè)計。樞紐交通大橋跨一線船閘上游引航道通航凈空尺寸為寬45 m×高10 m（III級）；跨二線（三）船閘上游引航道通航凈空尺寸為寬75 m×高13.7 m（I級），設(shè)計最高通航水位為10 a 一遇（47.69 m）。船閘依河而建，工程地質(zhì)復(fù)雜，存在各種影響船閘自身質(zhì)量的問題，其中巖溶滲漏的處理是制約工程建設(shè)質(zhì)量、進度的重中之重。因此加強對巖溶滲漏處理，就要從多方面進行充分分析，通過現(xiàn)場揭露的地質(zhì)條件，結(jié)合外江及實際工況，提出合理的滲漏除險處理措施。

2 上閘首巖溶滲漏的地質(zhì)問題

2018年12月16日貴港二線船閘工程上閘首部位基坑左側(cè)（臨一線船閘側(cè)）漏水量突然加大，基坑內(nèi)水位快速上漲，導(dǎo)致部分抽水設(shè)備被淹，不具備抽水條件，船閘主體建筑物的大部分施工被迫停止。

滲漏及浸泡危害有：①一線船閘上游主導(dǎo)航墻基底土體及回填料流失，導(dǎo)航墻失穩(wěn)；②二線船閘上閘首及進水口段左側(cè)邊坡滲漏使通道充填物及其上方土流失、坍塌、滑坡；③一、二線之間預(yù)留導(dǎo)堤有發(fā)生潰壩、影響一線船閘安全運行的重大風(fēng)險。在此情況下，首先應(yīng)了解地質(zhì)問題，為提出處理措施提供依據(jù)。

2.1 工程地質(zhì)問題

貴港二線船閘工程區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖溶地貌集中發(fā)育不規(guī)則、貫穿裂隙。溶洞、溶蝕裂隙相互連通，形成了密布的透水通道。根據(jù)地勘報告提供的節(jié)理走向玫瑰花圖分析，節(jié)理大多為陡傾角剪切節(jié)理，方解石、白云巖和泥質(zhì)膠結(jié)。繪制節(jié)理、斷層及巖層的赤平投影圖，從赤平投影圖發(fā)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)極易形成三角楔形體，該形體極易導(dǎo)致深部巖體出現(xiàn)滲漏通道。另外斷層內(nèi)的破碎層及充填物以軟塑砂質(zhì)粘性土為主，粘結(jié)性與結(jié)構(gòu)強度差，在動水壓力下容易擊穿，從而導(dǎo)致滲漏。

2.2 水文地質(zhì)問題

地下水以巖溶裂隙水的形式賦存于下伏白云巖中。上閘首地段巖體平均滲透系數(shù)為1.27×10-3cm/s，屬中等透水性巖層；閘室地段巖體平均透水率為79.52 Lu，平均滲透系數(shù)為1.92×10-3cm/s，屬中等透水性巖層；下閘首地段巖體平均透水率71.75 Lu，平均滲透系數(shù)為2.45×10-3cm/s，也屬中等透水性巖層。

根據(jù)物探報告，分析原有地勘成果可知：在樁號495～503、520～540 處70 m 深度以上巖體均存在巖溶發(fā)育現(xiàn)象，樁號560～570、590～610處淺部巖體以巖溶裂隙為主，深部存在規(guī)模小的溶洞（見圖1）。并結(jié)合一線船閘及現(xiàn)有基坑開挖揭露情況分析，初步認為基坑內(nèi)眾多漏水點的產(chǎn)生應(yīng)與深部巖溶發(fā)育有關(guān)，同時一線船閘基底及一線船閘墻背排水管是外江水倒灌入基坑的主要入口。

圖1 高密度電法視電阻率等值線圖

3 滲漏除險處理措施

3.1 前期工作

在進行滲漏除險處理前，首先要詳細了解滲漏原因、滲漏險情影響范圍、滲漏處的地質(zhì)情況以及潛在危害等。對工程等別、防洪標準、邊坡穩(wěn)定系數(shù)和水工建筑物抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)進行復(fù)核，特別要注重現(xiàn)場的勘查工作，完善前期的準備工作。

要充分了解滲漏點的地質(zhì)詳細情況和判定滲漏通道，有必要的還應(yīng)進行補充勘查，并邀請專家召開專題會議。在貴港二線船閘工程的滲漏除險處理中，多次邀請相關(guān)專家對滲漏除險方案進行咨詢。

在貴港二線船閘工程上閘首及進口段左側(cè)邊坡滲漏除險工程中，在運用高密度電法控制基礎(chǔ)上補充進行了電磁波CT探測（見圖2），確定滲漏通道走向，有效地指導(dǎo)滲漏除險設(shè)計。從電磁波CT 反演吸收系數(shù)色譜圖（見圖3）看，剖面CTK1～CTK5段介質(zhì)對電磁波吸收總體較強，CTK5～CTK9段相對較弱。區(qū)域內(nèi)大部分位置電磁波吸收系數(shù)小于0.2 dB/m（藍色區(qū)域），推測出巖體較為完整；局部大于0.4 dB/m（紅色區(qū)域），可推測為局部夾泥裂隙發(fā)育帶或溶洞發(fā)育地段，吸收系數(shù)0.2～0.4 dB/m 區(qū)域可推測主要為裂隙發(fā)育帶。經(jīng)初步分析確定，上閘首的滲漏主要通道在樁號航上K0+045～090 之間，這與地勘物探報告成果揭示的主要節(jié)理裂隙基本一致。因此在滲漏除險設(shè)計方案中將重點關(guān)注吸收系數(shù)較強的區(qū)域即紅色區(qū)域。

圖2 電磁波CT探測布孔平面圖

3.2 基坑開槽設(shè)管排水

根據(jù)前期實地摸排，結(jié)合專家咨詢意見，應(yīng)優(yōu)先消除滲漏險情有可能帶來的次生災(zāi)害，給除險創(chuàng)造有利實施條件。因此在滲漏除險前，首先開槽設(shè)管進行自流排水，控制基坑內(nèi)水位；其次為防止基坑邊坡長期被水浸泡產(chǎn)生滑塌，對滲漏部位采取回填反壓；然后在后方防滲帷幕處進行原位帷幕灌漿補強。

圖3 CT探測色譜圖和成果圖

3.3 控制基坑內(nèi)水位

為防止基坑內(nèi)滲漏水位的上漲淹過下游土圍堰缺口平臺后自溢（見圖4），避免對土圍堰造成破壞以及基坑邊坡浸泡后失穩(wěn)，因此急需采取措施降低基坑水位。由于基坑暫不具備抽水條件，前期在下游土圍堰開槽設(shè)管引水自流，控制基坑內(nèi)水位在33.5 m以下，然后盡快恢復(fù)抽水設(shè)備進行強排，最后封閉圍堰處新開的管槽，以避免破壞土圍堰。

圖4 圍堰開槽控制基坑內(nèi)水位

3.4 對基坑邊坡除險采取回填反壓坡腳加固處理

基坑邊坡防護是保證施工安全的重要工序，通過對邊坡進行穩(wěn)定性計算，按基坑邊坡坡比，安全穩(wěn)定系數(shù)為1.05～1.34。決定對積水面以上邊坡采用掛網(wǎng)噴錨保護，并加強邊坡變形、裂隙等監(jiān)測。在水下邊坡處理的具體實施方法上，首先要對邊坡穩(wěn)定性進行計算，明確邊坡的安全穩(wěn)定系數(shù)。前期初步確定漏水點位置及高程，派水下專業(yè)人員對滲漏處進行摸排定位（見圖5），據(jù)摸排人員描述，左岸上閘首上段現(xiàn)水位33.5 m 以下約19 m 即高程14.5 m 處，滲漏點周圍有明顯的水涌沖擊感，這與CT 探測判定的結(jié)果一致。

圖5 安排水下專業(yè)人員進行摸排定位

在回填反壓材料選取方面，結(jié)合工程地質(zhì)勘察報告和現(xiàn)場滲漏情況，滲漏處的邊坡坡腳長期處于浸泡，已出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象；滲漏點滲漏量較大，普通的人工裝填袋裝土不僅效率低而且存在較大安全隱患，且不利于后期堵漏灌漿施工，因此選擇塊石回填反壓，效果最好。同時考慮到拋填區(qū)處于松散狀態(tài)，反壓平臺的坡比經(jīng)過設(shè)計核算，采用1∶1.75，回填石料單體控制在1.3～40 kg 或者2～50 cm 范圍內(nèi)。回填石料的范圍經(jīng)過核算明確自左岸主導(dǎo)航墻E 結(jié)構(gòu)段開始至2#閘室段結(jié)束（約203 m 長）為灌漿封堵創(chuàng)造安全的施工平臺，有助于達到預(yù)期效果（見圖6）。

圖6 左岸主導(dǎo)航墻E結(jié)構(gòu)段開始至2#閘室段回填反壓

3.5 采用雙液灌漿工藝

進行灌漿前須做好工程地質(zhì)和水文地質(zhì)勘探工作，掌握巖性、巖層構(gòu)造、裂隙、斷層及其破碎帶、軟弱夾層、巖溶分布及其充填物、巖石透水率、水質(zhì)及滲漏點流速等情況。灌漿工藝的選取也決定了滲漏封堵的成功與否，應(yīng)通過試驗確定相關(guān)灌漿指標。普通滲漏封堵可采用純水泥灌漿、水泥砂漿灌漿或者水泥黏土灌漿。

在貴港二線船閘滲漏封堵施工中，鉆孔過程中在樁號航上K0+100 處出現(xiàn)了冒黃泥水的現(xiàn)象，而灌漿過程中在水玻璃濃度不足的情況下在樁號航上K0+100也出現(xiàn)了冒水泥漿的情況。而后通過調(diào)整水泥—水玻璃的反應(yīng)段長度及水玻璃濃度后，滲漏點未出現(xiàn)大范圍冒水泥漿現(xiàn)象。由此可判定，在受水頭差、滲漏通道廣、裂隙發(fā)育、滲漏量大等綜合因素的影響下，普通灌漿工藝無法有效保證滲漏封堵的質(zhì)量和效果，而采用水泥-水玻璃雙液灌漿工藝可將水泥漿液控制在破碎巖體中，可達到滲漏封堵的預(yù)期效果。

4 結(jié)語

本文結(jié)合貴港二線船閘的建設(shè)進度情況，在確保在建的船閘工程安全、穩(wěn)定的前提下，合理地提出滲漏除險處理措施，達到了預(yù)期目的，為閘室內(nèi)順利施工創(chuàng)造了條件。該滲漏除險處理經(jīng)驗可以指導(dǎo)后續(xù)其他部位的滲漏除險工作，保障船閘順利施工和運行安全。