大藤峽水利樞紐工程施工監理之復雜巖溶地層處理

閆修家

(廣州新珠工程監理有限公司，廣東 廣州 510610)

0 引言

大藤峽水利樞紐工程位于廣西桂平市西江流域上的黔江河段，是珠江流域關鍵性控制工程。壩址控制流域面積19.86萬km2，占西江流域面積的56%。大藤峽水利樞紐工程規模為大(I)型，其擋水建筑物由黔江主壩、黔江副壩、南木江副壩組成，具有泄水、發電、通航、擋水等多方面效益。工程正常蓄水位61.00m，總庫容34.79億m3，防洪庫容15億m3，總裝機容量1600MW，船閘規模為3000t。

大藤峽水利樞紐的土質邊坡地下水位高，船閘基礎巖溶發育，分布有較多的巖溶孔洞，處在復雜巖溶地區。復雜巖溶地區的地質條件往往較為復雜，例如地下水流動方向、水文地質特征、巖層結構等，這些因素會影響到巖溶水體的遷移和擴散路徑，增加處理的難度，并且復雜巖溶地區存在著地下水源受到污染、地表塌陷等的環境風險。如果不進行有效處理，可能對周圍環境和生態系統造成嚴重危害。例如彭水水電站巖溶具有規模大、分支數量多、發育高差大的特點，對整體施工安全極為不利，參建各方經過多次商討，決定針對巖溶系統的特點，采取超前預探、動態監測、圍堵抽排、分區截斷等諸多措施，終于在保證安全的前提下按時完成了巖溶清挖及洞室開挖[1]。復雜巖溶處理的難度較大，并且其重要性也非常突出，有效處理復雜巖溶可以保障地下水資源的安全、維護生態環境的平衡、保障工程的安全可靠施工，促進可持續發展。因此，對于大藤峽復雜巖溶地層的處理，需要合理地選擇處理技術和施工方法，加強管理與監控，以達到預期的治理效果。

1 工程地質概況

1.1 水文地質條件

大藤峽水利樞紐所在地為亞熱帶季風氣候，降雨充足且年內分配不均，具有活躍的地下水循環以及豐富的水資源。大藤峽水利樞紐所處的大瑤山地層由寒武系和泥盆系組成，地下巖石主要由溶蝕性巖石組成，易被水侵蝕并形成溶洞。左岸鄰近船閘部位為灰巖，巖溶發育，屬強烈溶蝕區。船閘主體部位的地下水主要分為孔隙潛水和巖溶水兩種類型。其中，孔隙潛水主要存在于第四系覆蓋層中，而巖溶水則分布在巖溶管道和巖溶裂隙中。第四系松散層具有賦存孔隙潛水的特征，且局部存在較厚的黏土層，常是微承壓。巖溶管道運移巖溶裂隙溶洞水，在淺表巖溶發育區，潛水占主導地位，而在深部的巖溶管道中，則以承壓水為主。

1.2 巖溶發育情況

巖溶發育是地形地貌、地層巖性、地質構造、水文地質和水文氣象等多因素共同作用下，經過演化發展形成的地質地貌現象[2]。大藤峽水利樞紐工程的可溶巖地層主要為泥盆系郁江階下段(D1y1)和中段(D1y2)地層，其中灰巖、白云巖溶蝕強烈。

大藤峽水利樞紐中的巖溶現象主要有溶隙、溶溝、溶槽、溶洞等。不同溶洞具有不同程度的充填，充填物主要為黏土、角礫、細砂。其基巖為白云巖夾薄層泥巖，溶蝕強烈，基礎部位巖溶發育。船閘主體基坑開挖部位處于強烈溶蝕區，巖溶發育，主要為埋藏型巖溶，巖溶水文地質條件復雜。泄水箱涵部位覆蓋層為溶余堆積物，巖性為泥夾溶塌碎、塊石。引航道導航墻基礎存在全風化巖體且溶蝕強烈；下游引航道導航墻基礎與泄水箱涵基礎重合段巖性白云巖夾薄層泥巖，巖溶發育，基礎承載力較低，抗變形能力較差。

2 巖溶條件對施工的影響

大藤峽水利樞紐巖溶地層中存在大量的空洞和裂隙，土質不夠緊實，容易發生坍塌、滑坡等不穩定現象，使得工程施工的安全性受到威脅；巖溶地層中地下水系統錯綜復雜，地下水含量高且變化頻繁，因此需要采取一系列措施來保證基礎工程施工的安全和穩定性，如加固土層或地基，降低地下水位；巖溶地層中地貌景觀多樣，地形起伏較大，施工難度較大，常常需要挖掘或填平地勢以適應工程需要。整體來說大藤峽巖溶地層對工程施工過程產生了一系列挑戰和難點，需要采用科學合理的方案來解決相關問題，確保工程施工的安全有效進行。

根據實際開挖揭露的地質條件，大藤峽船閘主體部位及事故門庫壩段施工過程中，因溶溝溶槽發育等因素影響，為保證邊坡安全及滿足建基要求，兩次對邊坡進行擴挖，并據實際對建基高程進行調整，土石方開挖工程量由招標文件72.2萬m3增加至155.0萬m3，工程量增加約82.8萬m3。同時，邊坡擴挖屬薄層開挖，需多次甩渣，施工難度大、效率低，且基坑內因溶溝溶槽發育，淤泥與孤石相互充填，施工困難，施工降效明顯。施工單位對基礎清理過程中揭露的溶溝溶槽逐個進行處理，基礎溶溝溶槽處理影響工期1個月，增加直線工期約7.0個月(207天)。

3 監理措施及成效

3.1 監理措施

根據上述分析，不難發現復雜巖溶地層對大藤峽整體施工進度和質量都造成了不可忽視的影響，面對諸多挑戰和任務，新珠監理公司提供了以下專業的監理服務內容，以確保大藤峽建設按照規劃和標準進行，在保證工程質量和安全的同時還提前完成了整體項目。

(1)合理調配專業人員

新珠監理公司組織高級管理人員和專業技術人員成立了大藤峽水利樞紐工程監理部，還配備了水利水電工程、工程地質、工程測量、金屬結構、工程造價、合同管理、工程信息管理等工程技術與管理專業人員，在項目監理過程中提供專業的技術支持，滿足大藤峽施工監理服務工作要求。新珠監理通過合理安排并優化這些人力資源，與施工單位密切合作，協調資源供給和分配，讓他們各司其職，最大限度發揮自己的才能，為確保大藤峽復雜巖溶地層順利處理，并滿足質量和安全要求打下了堅實的專業基礎。

(2)針對實際情況完善監理制度

為了落實大藤峽工程監理工作的各項措施，實現項目監理的總體目標，新珠監理根據工程特點建立了一系列的監理制度。監理部采用總監理工程師負責制，分段設置、分區負責、專業協作、統一協調等直線職能式制監理組織形式來開展監理活動。監理部編制了完整的工程監理有關制度文件、程序文件和工作手冊、質量管理控制程序(方法、措施)等，實行工程現場日常監督管理、定期不定期質量巡視和檢查制度。

新珠監理規范化、標準化監理工作，約束監理人員的監理行為，正確運用監理的職責和技能，通過有序、高效的工作，確保實現大藤峽工程總目標的各項措施得到落實，促進工程建設總目標得到更優的實現。

(3)建設精細化監理體系

為維護水利工程建設監理市場秩序，提高監理行業誠信度和服務水平，應科學合理地建立水利工程建設監理企業及從業人員信用體系或相關制度。新珠監理為加強工程監理工作，滿足整體工程施工進度目標要求，根據國家有關建設工程質量的法律、法規和強制性標準，對復雜巖溶地層施工進行全過程監理，在以往監理體系上進行創新和完善，保障大藤峽水利樞紐工程高質量按時完工。

新珠監理成立由總監理工程師為管理機構領導小組，負責整個監理標段的管理工作；技術負責人、副總監為副組長，負責整個監理標段的控制工作；工程部所有成員主要承擔各自負責的質量監督、檢查工作。其中在工程技術部下設置專門的地質組，該地質組在巖溶處理工程中扮演著重要的角色，專門負責進行巖溶地區的地質勘察和評估工作、工程施工過程中的監測與監控工作、為巖溶處理工程提供技術支持和咨詢服務、對巖溶處理工程可能存在的地質風險進行評估和預警。整個監理管理體系采用“分段設置、分區負責”的原則，從項目開工、文件審查、施工準備、現場監理、質量檢驗到竣工和移交，整個流程都有配套的文件及規范，可以做到及時跟蹤、記錄和報告工程的進展和問題，提出必要的整改要求和建議。

在精細化監理體系下，新珠監理對復雜地質突發狀況的應急處理非常迅速(如2017年暴雨淹沒船閘地基)，各部門立即采取引流、抽水、帷幕灌漿封堵等搶險措施，整個處理過程快速高效，做到工程統一管理、分工負責、有效控制，體現了監理體系的科學性，以及新珠監理系統“專業協作、統一協調”的特點。

3.2 監理成效

在大藤峽工程復雜巖溶地層實際施工過程中，新珠監理積極與施工單位進行深入研究，不斷調整和優化方案，根據不同地質情況及時調整，選取合適的開挖方法和工藝，有效確保了開挖效果。在施工的過程中監理工程師全程旁站，地質缺陷、特殊部位及關鍵部位監理工程師抽查20%以上，有效的確保了地層處理驗收質量。

(1)巖溶注漿

新珠監理根據大藤峽水利樞紐地層實際情況制定“先探后灌、探灌結合”的原則，先確定巖溶發育情況及相關的注漿深度與范圍，根據不同地質條件采用不同的注漿方法和注漿材料，根據溶洞注漿情況，可灌注水泥砂漿或同時灌注水泥-水玻璃漿液。通過先進行勘探，可以更全面地了解巖溶地質情況，減少注漿工程中的不確定性；避免在不了解地質情況的情況下盲目注漿，可以減少不必要的浪費，降低工程成本；結合探測信息，可以更準確地確定注漿位置和注漿材料，提高了注漿效果。總體來說，按照該原則進行巖溶注漿可能會增加施工時間，但對于提高工程的安全性和注漿效果起到了重要作用，為整個大藤峽水利樞紐工程的安全施工打下了牢固的基礎。

(2)巖溶涌水處理

巖溶涌水處理主要采用3種方法，即集中抽排、灌漿和混凝土回填封堵、設置擋水帷幕。

在大藤峽水利樞紐巖溶涌水的情況下，新珠監理根據具體工程的地質情況和項目需求，經過權衡和決策提出分段澆筑、鋼管引流、水泵集中抽水，帷幕灌漿封堵相結合的方案建議。以上處理方案既能分段有針對性地加固和修復巖溶涌水，并且只在需要的區域進行注漿，降低工程成本，可以根據不同地質條件和施工進展情況靈活調整工程計劃，也能帷幕灌漿涵蓋整個區域，實現相對均勻的注漿效果，提高整體的巖溶地質穩定性。

(3)巖溶防滲處理

巖溶防滲一般采用灌漿或清挖后換填混凝士的處理手段。大藤峽工程防滲處理主要為帷幕灌漿，采取自上而下灌填結合的處理方式。帷幕灌漿可以在整個巖溶地質區域形成均勻的注漿帷幕，有效地減少滲水通道，提高防滲效果；可以覆蓋大面積的地質結構，確保整個區域的防滲性能；通常還具有較快的施工速度，有助于快速完成工程，減少停工時間。即使采用帷幕灌漿要涵蓋整個區域，這可能增加工程成本，但新珠監理綜合考慮大藤峽船閘基坑排水量巨大，且存在災難性巖溶涌水風險，為確保整個區域防滲安全，加快施工進度，最終選取了以上處理方案。

(4)上閘首溶溝(槽)處理

為滿足上閘首建基及上游側邊坡穩定要求，新珠監理認真把控對溶溝(槽)清挖處理質量，督促施工單位做好對上游邊坡采用錨噴及護坡砼進行支護處理，并對溶溝(槽)采用砼進行回填處理。

(5)閘室左邊墻3#巖溶地下水處理

復核3#涌水點涌水量，新珠監理要求施工單位按水量大小埋設相應大小的引排水管；在涌水溶洞內插入引排水管，在洞內用粘土沙包封堵滲水；閘室邊墻澆筑砼對引排水管進行封堵或引排改道；閘室邊墻澆筑到一定高度后，即可從排水口運用反灌砂漿的方法進行封堵。

在建設各方的共同努力下，測量、試驗、質量等各項檢測數據結果符合規范要求，巖溶區域開挖情況良好，建基面基本滿足設計及規范要求。大藤峽整體工程在施工過程中原材料質量都得到了較好的控制，未發生過任何質量、安全事故，未存在任何重大質量缺陷，已經完成的各項工程質量指標均符合設計、規范要求及合同要求，滿足招標文件技術條款、總體質量優良。

4 結語

(1)巖溶地層對水利工程施工影響巨大，應充分認識到可溶巖區勘察的復雜性和困難性，在工程前期勘探中應該做好充足的調查工作，提前準備完善的施工方案以應對各種可能的突發情況。

(2)新珠監理對大藤峽工程實施全面監管和控制，在項目的不同階段提供專業支持和監督，確保工程項目按照預期要求順利進行，達到高質量、高安全和高經濟效益的目標，促使大藤峽水利樞紐項目成功完成。

(3)在大藤峽水利樞紐工程施工監理過程中，新珠監理采用多種舉措，促進監理工作規范化和完善監理部體系建設，深化施工監理職責，建立監理工作質量體系，以確保管理責任的有效落實和項目合同目標的實現。

(4)新珠監理根據承監各項目工程進展情況，不斷完善和更新監理部體系文件，合理調配監理人員工作崗位和職責分工，并做好工作交接和轉崗培訓工作，確保全方位做好監理服務工作。新珠監理與大藤峽項目各參建單位融洽配合，為今后水利工程監理工作的完善和發展提供了參考。