浯溪水電站一期閘壩基坑涌水處理

熊太峴

（湖南省水利水電工程總公司長沙市410007）

1 基坑涌水情況簡述

浯溪水電站位于湖南省祁陽縣，湘江干流的上游段，裝機(jī)4×2.5萬kW，壩址屬典型的喀斯特地形區(qū)。2005年11月，浯溪水電站一期基坑開始下河做圍堰，閉氣之后抽水，便發(fā)現(xiàn)在一期上游圍堰的坡腳有3個不規(guī)則的向上汩汩噴水的圓形洞口，經(jīng)三角堰測定，這三處涌水量達(dá)2 800 m3／h,后來基坑中間部位開挖后，又發(fā)現(xiàn)了數(shù)處大小不一的溶洞，在枯水期河床水位▽76 m左右的情況下，巖面高程73 m左右的基坑每小時涌水量達(dá)8 000 m3。經(jīng)施工人員現(xiàn)場簡易測試，很多溶洞通過地下通道相互連通，并穿過圍堰基礎(chǔ)與河床相通，基坑內(nèi)主要的來水源為圍堰基礎(chǔ)下的溶洞溶槽滲涌水及基坑內(nèi)的溶洞與外河床連通后進(jìn)水。

2 現(xiàn)場確定的應(yīng)對策略

因基坑涌水量過大，嚴(yán)重阻礙施工的正常進(jìn)行，現(xiàn)場業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理及施工單位緊急商討應(yīng)對辦法。初步措施為：

（1）對基坑范圍內(nèi)的溶洞涌水，先進(jìn)行洞口堵漏，將明水壓于基巖之下，然后逆向灌漿，將水流擠壓出施工區(qū)。

（2）對基坑內(nèi)涌水量過大的區(qū)域，只能采用導(dǎo)引措施，先保證混凝土的干地施工，再在已澆混凝土的基礎(chǔ)面上對水流進(jìn)行處理。

（3）針對圍堰坡腳發(fā)現(xiàn)的三處大的涌水點，在坡腳做子圍堰，抬高涌水點的水位，保持靜水狀態(tài)，然后在圍堰上鉆孔進(jìn)行灌漿處理。

3 溶洞口冒水的處理

3.1 逆向灌漿

在基坑中，除少量溶洞洞口不冒水外，大多的溶洞洞口是有一定水頭的，一般有（20～30）cm高，當(dāng)外河漲水時，最高的有50 cm，在溶洞口冒水的情況下，進(jìn)行鉆灌是比較困難的，首要的問題是要將水憋住，再進(jìn)行內(nèi)注灌漿處理。

因為溶洞口是不規(guī)則的，所以用堵的辦法很難湊效，但溶洞不是孤立的，它縱橫交錯連通，一個有效的辦法是在溶洞口的附近用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，此時水從鉆孔中冒出來，相應(yīng)地在溶洞口的水頭會降下來，這時對不規(guī)則的溶洞口用棉絮、木頭等進(jìn)行封堵，在洞口涌水明顯減弱后，再用摻了速凝劑的混凝土將孔口封堵。待封堵混凝土到一定強(qiáng)度后，用孔口塞將附近鉆孔封住，再向孔內(nèi)灌注雙液漿。

3.2 導(dǎo)引后灌漿

10＃壩塊有4個集中的、比較大的冒水點，位置及高程為（－12.774，662.74，66.978）、（－13.199，663.23，66.899）、（－11.525，662.83，66.81）、（－12.114，663.79，66.796）。這4個涌水點曾采取灌漿的方式進(jìn)行封堵，但因涌水點壓力太大，效果不佳，從涌水量需4臺37 kW抽水機(jī)來強(qiáng)排的情況推測冒水流量在1 600 m3/h左右。經(jīng)討論，采取導(dǎo)引后灌漿的方法。

第一步，用粘土編織袋子圍堰，將冒水點圍住，同時用4根引水鋼管將冒水引入集水坑，引水鋼管在倉外適當(dāng)位置各安裝1個閘閥。集水坑用4臺37 kW抽水機(jī)強(qiáng)排，1臺40 kW抽水機(jī)備用。

第二步，在編織袋圍堰的外側(cè)周邊裝模，澆筑涌水點范圍以外的混凝土，并安裝插筋。

第三步，拆除模板及子圍堰，涌水點安裝Φ800 mm預(yù)制半圓排水管，排水管套住引水鋼管的孔口，水流順著半圓管流入引水鋼管進(jìn)入集水坑。再在半圓排水管頂部豎向安裝Φ219 mm鋼管，鋼管頂部固定焊接法蘭盤并固定。

第四步，對拆模后的混凝土鑿毛，然后冒水點整體回填C25混凝土，至▽68.5 m。

第五歩，澆筑層混凝土前，在施工縫處布設(shè)一層并縫鋼筋網(wǎng)。在上部混凝土澆筑至堰頂高程后，關(guān)閉4根引水鋼管的閘閥，然后在預(yù)埋的Φ219 mm鋼管內(nèi)回填一級配的C30混凝土，待回填混凝土具有一定強(qiáng)度后再在灌漿管內(nèi)進(jìn)行固結(jié)灌漿，完成冒水點的封堵施工。

4 靜水狀態(tài)下在圍堰上灌漿

4.1 探明溶洞涌水通道情況

對圍堰坡腳的涌水點，首先用粘土編織袋平粘土將涌水范圍圍住，使水位上升，直至不再上涌為止，然后在坡腳對應(yīng)的圍堰頂面上開孔，尋找滲漏通道。

根據(jù)招標(biāo)文件提供的勘察資料，在其相應(yīng)的范圍內(nèi)布置先導(dǎo)孔進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)查，進(jìn)一步查明巖溶滲漏通道的范圍樁號與高程、充填物性狀、透水性；凡直接揭露的溶洞，鉆孔時一次性揭穿其底板，查明溶洞的高度，同時詳細(xì)記錄鉆進(jìn)的回水情況（回水大小、顏色），進(jìn)尺快慢，有無掉鉆（若掉鉆，則記錄其高度），揭穿底板后，進(jìn)行簡易壓水試驗，確定本孔內(nèi)溶洞的規(guī)模和滲漏狀況。

在查明有管道狀溶洞分布區(qū)范圍內(nèi)，鉆孔孔徑采用Φ75 mm～Φ110 mm，鉆孔時，對鉆孔內(nèi)巖石分層情況（灰?guī)r、洞穴物、空洞等）、滲透性、充填物性狀，均應(yīng)進(jìn)行有效分層取樣和壓水試驗、連通試驗等，為溶洞充填施工方法選擇提供可靠選擇依據(jù)；其它要求同相應(yīng)帷幕灌漿孔。

4.2 堵漏灌漿方法

根據(jù)漏水量大、漏水途徑短、且工期要求緊迫等特點，采用水泥-水玻璃雙液灌漿或膏漿灌注方法處理。

在灌漿鉆孔的過程中，出現(xiàn)過掉鉆卡鉆現(xiàn)象，說明遇到了溶洞或大的裂隙。此時灌漿時無壓力，因此要使溶洞能夠得到有效充填。考慮到溶洞內(nèi)充填的不同情況，即全充填、半充填、無充填等不同情況，選用堵漏灌漿方法如下：

（1）半充填條件下灌漿方法：在孔內(nèi)灌注塑性黏度和屈服強(qiáng)度高的膏狀漿液或粗骨料，膏狀漿液成分：水泥、膨潤土等，水灰比0.4～0.47，加入膨潤土1%～3%，塑化劑0%～1.5%；漿液密度（1.75～1.90）g/cm3，漿液析水率小于1%，屈服強(qiáng)度（10～35）Pa，塑性黏度（100～400）MPa/s。

（2）全充填溶洞堵漏灌漿方法。對于沿斷層或?qū)娱g溶蝕后全充填洞穴物的溶洞，并且與其它部位無連通的條件下，采用高壓擠密灌漿，盡量提高洞穴物的防滲性能，此外，加密灌漿孔間距，后序孔可適當(dāng)提高壓力，進(jìn)一步擴(kuò)充灌注的有效半徑，增強(qiáng)帷幕體的強(qiáng)度，保證帷幕的有效形成。

4.3 溶洞堵漏灌漿材料

（1）礫石：必須選擇質(zhì)地堅硬，礫徑（1～2）cm，（0.5～2）cm兩級配的礫石，保證無泥質(zhì)物混雜。

（2）砂：必須選擇質(zhì)地堅硬清凈無泥粗徑2.5 mm的天然砂或人工砂，含泥量＜3%，SO3含量＜1%，有機(jī)物含量＜3%。

（3）水泥：PO32.5普通硅酸鹽水泥，質(zhì)量滿足《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》GB 175-1999中的規(guī)定。

（4）水玻璃：模數(shù)為2.4～3.0，濃度（30～45）Be；

（5）其它填充材料（如減水劑、膨脹性材料等）根據(jù)實際情況而定，其質(zhì)量滿足相關(guān)規(guī)范要求。

4.4 堵漏施工工藝

凡遇半、無充填溶洞，須先充填粗骨料或膏狀漿液，待粗骨料預(yù)計填灌空洞后，最后充填水泥漿液，若流失量較大或從地表冒出漿時，采取的辦法是加濃配比，使用雙液泵，并摻加細(xì)砂與水玻璃。灌注一段時間后停止灌漿，待凝一段時間后掃孔復(fù)灌，重復(fù)數(shù)次，直到填滿孔洞，待堵體有一定強(qiáng)度后，增大灌漿壓力灌至相應(yīng)結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

因為溶洞和裂隙的存在，有些孔洞吸漿量很大，在11#、12#壩塊的固結(jié)鉆孔灌漿中，有些孔有3～4個大小不一的溶洞，個別孔洞灌漿達(dá)10 t水泥以上，而且水玻璃最大配比達(dá)到25%。

鉆孔中出現(xiàn)較大巖溶情況，如空洞、半充填溶洞時，注漿難以填充時，擴(kuò)大孔徑鉆進(jìn)，一般為（Φ91～Φ127）mm或至Φ150 mm，直接向溶洞內(nèi)灌入砂卵級配混合料，全填充后再進(jìn)行注漿處理，灌漿壓力可增大至1 MPa。

對灌入量大，難以結(jié)束的灌段采用以下方法：低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿；對于灌段吸漿量大，而又具有一定壓力和回漿量者，在漿液中摻加適量的速凝劑，加速漿液凝固，減少漿量損失。

灌漿時發(fā)現(xiàn)圍堰坡腳附近涌水點出現(xiàn)水泥漿液時，停止灌漿，調(diào)整水灰比，采用0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1逐級加濃，如仍不能湊效則改換泵型，采用雙液高壓注漿泵灌漿，添加劑為水玻璃，模數(shù)2.3～2.5，濃度（35～40）Be，按水泥量的5%～30%摻入，雙液分別配制，分開攪拌，雙管孔內(nèi)混合壓入。

5 結(jié)語

在喀斯特地形發(fā)育的地區(qū)，基坑涌水一般都比較嚴(yán)重，如何保障混凝土的干地施工，是水電站施工中的一個重要環(huán)節(jié)。在浯溪水電站這個涌水情況罕見的基坑，總結(jié)出如下創(chuàng)造干地施工條件的辦法：

（1）抬高涌水點的水位，使其保持靜水狀態(tài)，然后尋找通道進(jìn)行灌漿，此方法適用于圍堰坡腳附近漏水點的處理，因為圍堰頂面高于水面，可提供靜水灌漿工作面。

（2）逆向灌漿。用地質(zhì)鉆機(jī)在滲涌水區(qū)域鉆孔，然后下孔口塞，再外接注漿管。采用雙液注漿法，水玻璃與水泥砂漿通過不同的管路運行，在距孔中5 m距離處會合，混合液進(jìn)入滲水溶洞，在短時間內(nèi)凝結(jié)，從而不斷縮小溶洞溶槽的空間。這種方法適用于基坑內(nèi)冒水點的處理。

（3）導(dǎo)引后灌漿。導(dǎo)引針對小流量的滲水或經(jīng)處理后仍存在的少量涌水。通過在建基面上鑿流水通道（小流量）或接引水管的方式，讓涌水沿著固定的通道流出主體澆筑區(qū)，進(jìn)入集水坑，然后再用預(yù)制拱形蓋板將水流通道罩住，再在拱形蓋板之上澆注混凝土。待混凝土澆筑后，再對排水通道進(jìn)行灌漿封堵、充填。