水利工程巖溶區基礎灌漿技術分析

王章美

（貴州水利實業有限公司，貴州 貴陽 550002）

1 水利工程巖溶治理問題分析

（1）巖溶地區多為水溶性巖石，由于水的流動性導致地形較為復雜，廣泛分布有溶解斷層、多溶洞，水庫大壩極易出現滲漏問題。

（2）巖溶地區廣泛存在山體大、坡度大、巖山多的特點，田地高程大部分高于水平面，堤壩、溝渠施工難度均較大。

（3）巖溶地區地下河系十分發達，巖溶地下水總量占比相對較大，開發利用難度大。

（4）巖溶地區地質條件較差，水利工程施工前必須落實相關調查與加固工作，防止因為爆破、打鉆等作業產生不必要的巖溶坍塌問題。

（5）巖溶區水利工程興建極易導致邊坡穩定性條件惡化，引發滑坡等事故，做好相關治理工作十分關鍵。

2 水利工程巖溶區基礎灌漿技術原理與運用要點

2.1 灌漿技術原理

結合相關理論與工程實踐經驗，可將灌漿技術分為以下多種類型，如表1 所示。

2.2 水利工程巖溶區基礎灌漿技術要點

（1）巖溶地質勘察分析：巖溶區水利工程實施前，應采用多種勘探方法綜合應用，包括物探、鉆探、洞探等，查清楚巖溶地質構造、分布發育情況，然后科學評價巖溶滲漏條件，將實際情況結合起來，科學選擇灌漿工法。

（2）落實灌漿試驗工作：在大壩基礎固結、帷幕灌漿實施之前，應對有代表性的地段或底層進行灌漿試驗，在這個過程中應嚴格按照設計方案進行，研究的內容有灌漿壓力、流量、水灰比；灌后巖體防滲效果等，將灌漿試驗結果結合起來，分析灌漿施工中可能遇到的問題，切實提高灌漿質量，減少“串、冒、漏”等問題的出現。

（3）規范落實灌漿工序：水利工程巖溶區基礎灌漿過程中，第一步應進行鉆孔，第二步為灌漿漿液拌制，第三步為灌漿，然后再進行灌漿孔回填。鉆孔分段與灌漿分段相對應，詳細記錄鉆孔過程，根據返渣情況、鉆進速度判斷地層情況，以指導后續作業；合理選擇灌漿材料，漿液拌制均勻，根據灌漿試驗結果調整、優化漿液配合比；注意不要出現灌漿孔脫空問題。

（4）特殊情況處理：結合實踐情況，水利工程巖溶區基礎灌漿異常情況諸如大返水、掉鉆、漏漿、串漿等問題出現，必須及時采取有效處理措施，包括遇反水和掉鉆，需做好記錄，需要對漿液配比及時調整；溶槽、裂隙法語區極易出現嚴重的漏漿問題，因此，需要將速凝膏漿、濃膏漿應用于實際中，還需要做好密度封堵工作；灌漿過程中會出現較小的串漿量，可在被串孔通入水流；在串漿量較大的情況下，可以同時與被串孔灌注，并控制好灌漿壓力。

表1 灌漿技術分類情況

3 實例探析

3.1 工程概況

貴州省六枝特區懶龍河水庫工程包括大壩樞紐工程、電站工程、管線工程，大壩為常態混凝土拱壩，大壩開挖揭露地質條件為1190.0m 以上為T1yn1-2 中厚至厚層灰巖，巖體完整；以下為T1yn1-1 極薄層泥質灰巖與極薄層灰巖互層。巖層緩傾上游略偏左岸，傾角8°～12°。帷幕下限進入紫紅色泥巖相對不透水層。左右岸灌漿平洞開挖時，發現左岸0+200m 處有一個豎向發育的溶洞，如圖1 所示；右岸0+185 及0+600 處有一沿巖層層面發肓的水平溶洞。

圖1 溶洞

3.2 灌漿工程情況

基巖帷幕灌漿、深孔固結灌漿、基巖淺孔、岸坡接觸灌漿、隧洞固結、壩體接縫灌漿、回填灌漿是組成灌漿工程的主要部分。目前開展基巖帷幕灌漿、基巖淺孔固結。

壩區固結灌漿，壩區固結灌漿共計480 個孔，3352m。其中壩基168 個1008m，孔深6m。左壩肩151 個1134m，右壩肩161 個1210m，孔深10m，左右岸傾角30°，0.5MPa 為固結灌漿壓力指標，孔壓水檢查是質量檢測的重要部分，不大于3 呂榮。

壩基帷幕灌漿總計884 個孔，58063m 為總進尺指標，110.5m為最大孔深孔指標，25.4m 為最小孔深指標，64.5m 為平均孔深指標，孔序分三序，孔口封閉法施工，最大壓力2MPa，質量標準為不大于3 呂榮。由于大壩為薄拱壩，壩體內沒有布景廊道。壩基帷幕灌漿是到大壩超過安全度汛高程5m 后停止壩體澆筑，再進行灌漿。單排孔共布置68 個（其中9 個為先導孔） 總進尺5660.5m。左岸帷幕在灌漿平洞內進行，洞全長1284m，共487 個（62 個先導）孔總進尺31486m，ZK0+0.00～ZK0+350.00，孔距2m，ZK0+350.00～ZK1+284.00，孔距3m。右岸帷幕在灌漿平洞內進行，洞全長737.5m，共329 個（42 個先導）孔總進尺20917m，YK0+0.00～YK0+500.00 孔距2m，YK0+500.00～YK0+737.5 孔距3m。

3.3 灌漿工程實施

灌漿工程于2016 年10 月1 日開始左右平洞內灌漿，截至2017 年7 月18 日，右岸完成19542m 占右岸設計總進尺20917m的93%，左岸完成18569m 占右岸設計總進尺31486m 的59%，左右兩岸共完成38111m 占總進尺52403m 的73%，剩余17987m。

（1）施工組織規劃：根據工程進度要求及工作面情況大小，測算需要配置鉆機臺數，供水管直徑及高位水池容量大小，供電線路線容量及截面面積的大小，制漿站設備數量、水泥平臺（水泥罐容量）大小，污水排放與處理。

（2）灌漿試驗：帷幕灌漿開始前應進行灌漿試驗，漿液配合比性能試驗，測試密度、塑性粘度、析水率、粘結力、凝結時間、彈性模量、抗拉強度、滲透系數。漿液采用混合漿液成本較低，但市場上袋裝粉煤灰少，采用純水泥漿較為普遍。

（3）先導孔鉆孔取芯及壓水，重點關注最下一段透水率與巖芯巖性是否相符。

（4）人員機構組成：必須配備一個地質及灌漿方面有一定實踐經驗負責人，每班有人進行跟蹤檢查與現場值班，收集相關資料。施工隊嚴禁采取計件方式管理工人。

（5）過程控制。①鉆孔主要控制每段深度及孔斜。常規5m 每段，抽查累計孔深，作好掉鉆、返水顏色，灌漿壓力及串漿情況記錄；②灌漿嚴格控制每段灌漿時長及每天總計完成段數，灌漿壓力及吸漿量，防止資料造假現象，根據自動計錄儀耗灰量與實際水泥進庫量比較；③分析實際中存在的問題，為后期加孔及缺陷處理提供依據；④發現夾泥層采取相鄰兩孔同時擠泥施工；⑤資料每班簽字完善，防止資料集壓后出現簽字難的事件；⑥技術交底及培訓，組織對規范及設計技術要求進行學習。

3.4 質量檢查與灌漿效果

①壓水試驗及（檢測巖體彈性波）聲波檢查是灌漿質量檢查的主要方法，壓水是帷幕灌漿的重要部分，固結灌漿以聲波為主，壓水為輔；②檢查孔孔深測量的測繩、壓水的壓力表、水表應由質檢人員自帶與進行壓水試驗，提倡引入第三方進行檢測；③檢查孔各段合格率反應真實，為后期處理留有余地。

固結灌漿完成780 個孔，劃分為38 個單元工程，灌漿前基礎共進行32 固結孔聲波測試，檢測結果為：平均聲波區間值：2640～4494m/s，最小聲波區間值：1077～3774m/s，最大聲波區間值：3452～5218m/s，標準差區間值：229～809.9m/s。

固結灌漿完成后布置38 個孔進行聲波檢查及壓水試驗，檢測結果為：平均聲波區間值：3144～4398m/s，最小聲波區間值：2635～4167m/s，最大聲波區間值：3309～4886m/s，標準差區間值：77.6～246m/s。同時，采用壓水實驗法應用于38 個檢查孔中，76 段為固結灌漿壓水總檢查段數，其中3 呂榮以下為61 段，占總檢查段數的80.26%。5 呂榮以下為74 段，占總檢查段數的97.37%。大于5 呂榮的為2 段，占總檢查段數的2.6%。壩區固結灌漿通過灌漿前后聲波測試對比分析，波速標準差顯著變小，平均聲波有所提高，達到固結灌漿目的。

4 結語

綜上所述，水利工程項目施工中，難免遭遇巖溶地質問題，建設中應結合實際情況對灌漿施工方法合理選擇，保證壩基承載力、防滲指標滿足設計與規范要求。水利工程巖溶區基礎灌漿作業過程中，需加強巖溶地質勘察，落實灌漿試驗，合理選擇施工參數，規范落實各道工序，加強特殊問題處理與質量檢查工作，切實保證水利大壩安全、穩定運行。