黔中水利樞紐一期工程桂松干渠C1標(biāo)

霍黎明

摘要：結(jié)合黔中水利樞紐工程桂松干渠C1標(biāo)所在地喀斯特地貌巖溶發(fā)育區(qū)帷幕灌漿的特點(diǎn)，對溶洞段帷幕灌漿的處理及成果進(jìn)行淺析。

關(guān)鍵詞：黔中水利；涌水；巖溶；溶洞；帷幕灌漿

1概況

1.1工程概況

黔中水利樞紐工程是貴州省首個(gè)大型跨地區(qū)、跨流域長距離水利調(diào)水工程，是貴州省西部大開發(fā)的標(biāo)志性工程。我標(biāo)段施工的黔中水利樞紐工程桂松干渠C1標(biāo)為桂松干渠起始點(diǎn)，起點(diǎn)為與桂家湖水庫相連的桂家湖取水口，沿途經(jīng)過8.6km的大山哨隧洞及350m的暗渠為止，全長9km。

1.2施工概況

桂家湖取水口基巖為三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組第二段（T2g2）白云質(zhì)灰?guī)r，巖層產(chǎn)狀為19。∠7。，該段巖溶發(fā)育，溶洞、地下河較多見，水文地質(zhì)復(fù)雜。我標(biāo)段在桂家湖取水口井筒段開挖施工至高程 1264m 時(shí)，出現(xiàn)直徑50cm的圓形溶洞，且該溶洞與桂家湖水庫相連，大量的溶洞涌水造成井筒段基坑淹沒，我標(biāo)段初期采用150WQ180-20型水泵（排水量180m3/h，揚(yáng)程20m，功率18.5kw）5臺、WQ80-22-7.5型水泵（排水量80m3/h，揚(yáng)程22m，功率7.5kw）3臺進(jìn)行抽排水，無法將基坑水排出。出現(xiàn)此情況后，我標(biāo)段調(diào)整施工方案，決定采用帷幕灌漿。

2帷幕灌漿設(shè)計(jì)

桂家湖取水口井筒段的大量滲水、涌水主要通過桂家湖水庫沿岸巖溶通道的淶水及巖層面的滲水。處理方案為先堵巖溶通道再灌漿，底界按桂家湖正常水位（1271m）與桂家湖取水口底界（1259m）水頭的1倍考慮，灌漿底界高程為1247m，邊界沿取水口延伸，延伸按桂家湖水位（1271m）與桂家湖取水口底界（1259m）水頭的1.5倍考慮，兩側(cè)各延伸18m，采取兩排灌漿，間距2m，排距2m。

3施工工序

帷幕灌漿施工工序：測量放線→灌漿孔定位→下導(dǎo)孔施工→Ⅰ序孔施工→Ⅱ序孔施工→Ⅲ序孔施工→檢查孔施工。單孔灌漿施工工序：鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)第一段→下塞→洗孔→灌前壓水試驗(yàn)→灌漿→埋設(shè)孔口管→待凝72h→鉆進(jìn)第二段→安裝孔口封閉器→下入射漿管→洗孔→壓水試驗(yàn)→灌漿→不待凝鉆進(jìn)第三段→壓水→灌漿→封孔。

4施工方法

4.1 測量放線及布孔

用全站儀嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖進(jìn)行測量放線，測量誤差控制在±1cm 以內(nèi)。布孔的間排距符合設(shè)計(jì)要求，誤差在±2cm 以內(nèi)。

4.2 鉆孔

以部分Ⅰ序孔為先導(dǎo)孔，先進(jìn)行先導(dǎo)孔施工，邊灌邊試驗(yàn)，取得成功經(jīng)驗(yàn)后，再指導(dǎo)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔施工。由于該段巖溶發(fā)育且地質(zhì)條件復(fù)雜，決定采用套管跟進(jìn)的方法來解決鉆孔困難的問題?？咨畎丛O(shè)計(jì)孔深控制，誤差控制在±10cm 以內(nèi)。

4.3 鉆孔沖洗及壓水試驗(yàn)

帷幕灌漿孔的沖洗按照規(guī)范或設(shè)計(jì)要求的方法進(jìn)行操作，鉆孔完畢后，采用灌漿泵進(jìn)行清洗，清洗時(shí)水量開至最大進(jìn)行孔內(nèi)沖洗，直至回水澄清10min為止，且總的時(shí)間要求單孔不得小于30min。對于回水達(dá)不到澄清的要求繼續(xù)沖洗，孔內(nèi)殘存的沉淀物不得超過20cm。沖洗順序先沖洗鉆孔再?zèng)_洗巖石裂縫。壓水壓力采用同孔段灌漿壓力的80%，若壓力超過1MPa，則采用1MPa，以免造成巖石裂隙擴(kuò)張或巖體松動(dòng)。

4.4 灌漿

灌漿嚴(yán)格按照三序孔進(jìn)行灌漿，灌漿漿液拌制不均勻或水灰比達(dá)不到設(shè)計(jì)水灰比要求不允許進(jìn)行灌漿，灌漿漿液由稀到濃。全孔段采用一次性灌注，當(dāng)外界因素或特殊情況影響中斷時(shí)，采用擴(kuò)孔再灌漿的補(bǔ)救措施。

灌漿采用水灰比為：5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1、0.5：1 七個(gè)比級。灌漿漿液濃度變換條件有三個(gè)：①當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或注入率不變，而壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比。②當(dāng)某一級漿液的注入量已達(dá)到300L 或灌注時(shí)間達(dá)1h，壓力和注入率均無改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)改濃一級。③當(dāng)注入大于30L/min 時(shí)，可根據(jù)具體情況越級變濃。

5 灌漿中特殊情況的處理

5.1 灌漿中斷處理

灌漿工作一般連續(xù)進(jìn)行，若因其它外在因素導(dǎo)致灌漿中斷應(yīng)盡快恢復(fù)。中斷時(shí)間超過30min，立即設(shè)法沖洗鉆孔，或必要時(shí)進(jìn)行掃孔，然后恢復(fù)灌漿，灌漿恢復(fù)后采用最稀配合比制漿。

5.2 漏冒漿處理

灌漿過程中發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿時(shí)視具體情況采用嵌縫、表面封堵灌注濃漿、降低壓力、限流、限量和間歇灌漿等方法處理。

5.3 串漿處理

灌漿過程中發(fā)生串漿時(shí)，若串漿量不大，在被串漿孔內(nèi)采取沖洗處理，使水泥漿不至于填充孔內(nèi)，可繼續(xù)灌注。若串漿量大，可與被串漿孔同時(shí)灌漿，可適當(dāng)減少灌注壓力；當(dāng)不采取同時(shí)灌漿時(shí)，采用灌漿塞封堵被串漿孔，繼續(xù)實(shí)施對灌漿孔灌漿，灌漿結(jié)束后，立即將被串孔的灌漿塞取出，并掃孔清洗，進(jìn)行補(bǔ)灌。若被串漿孔正在鉆進(jìn)，立即停止鉆進(jìn)。

5.4 特大耗漿孔段的處理

在正常變漿，且漿液稠度已達(dá)到水灰比0.6：1后，如孔段吸漿率仍然很大，灌漿難于結(jié)束應(yīng)采取以下措施：①降低壓力，使吸漿率不大于1～2L/min灌注，在此情況下如灌入的干料已達(dá)到限定數(shù)量后吃漿量仍不減少，采用間歇式灌漿。②灌漿液中參入速凝劑灌注，速凝劑的參量根據(jù)速凝劑品種由試驗(yàn)確定。③灌注水泥砂漿。

5.5 有涌水的灌漿處理

灌漿施工中，部分鉆孔出現(xiàn)涌水，涌水水壓最大涌水量、水壓、涌水是由于井筒段巖體裂隙在桂家湖湖水水壓傳遞下對鉆孔的涌水。對涌水嚴(yán)重部位，增加灌漿孔深，改單排灌漿為雙排灌漿，加密灌漿孔，對涌水孔段，提高灌漿壓力、設(shè)計(jì)壓力、涌水壓力。當(dāng)達(dá)到灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時(shí)屏漿30min，再適當(dāng)延長一段灌漿時(shí)間，灌漿結(jié)束后封閉灌漿孔12h，檢查后發(fā)現(xiàn)該孔段仍有漏水，再重復(fù)掃孔，如此重復(fù)，達(dá)到正?？坠酀{要求。

6 灌漿成果分析

6.1 灌漿主要工程量匯總

6.2 灌漿前壓水透水分析

第一排灌漿孔布設(shè)了26個(gè)灌漿壓水孔，其中I序孔15個(gè)，II序孔5個(gè)，III序孔6個(gè)，加密孔11個(gè)，檢查孔5個(gè)。

I序孔平均透水率q= 145.7 Lu，II序孔平均透水率q= 65.0 Lu，III序孔平均透水率q= 17.5 Lu，且qI>qII>qIII，且II序孔的透水率相對于I序孔透水率遞減 55.4%，III序孔的透水率相對于II序孔透水率遞減 73.1%。

井筒帷幕灌漿各序孔隨著孔序的加密，透水率遞減趨勢明顯，同時(shí)通過I序孔、II序孔、III序孔及加密孔透水率遞減的對比可知，透水率在灌漿孔間排距減少遞減明顯，符合灌漿一般規(guī)律。

6.3 帷幕灌漿單位注入量分析

I序孔單位注入量CI= 949.581kg/m，II序孔單位注入量CII= 719.012kg/m，III序孔單位注入量CIII= 266.898 kg/m，加密孔單位注入量CJM=250.272 kg/m，CI>CII>CIII>CJM，且II序孔的平均灌入量相對于I序孔灌入量遞減 24.3%，III序孔的平均灌入量相對于II序孔平均灌入量遞減 62.9%。

井筒帷幕灌漿各序孔隨著孔序的加密，單位灌入量遞減趨勢明顯，同時(shí)通過I序孔、II序孔、III序孔及加密孔單位灌入量遞減的對比可知，單位灌入量在灌漿孔間排距減少遞減明顯，符合灌漿一般規(guī)律。

通過對井筒帷幕灌漿透水率及單位注入量資料統(tǒng)計(jì)表分析，各序孔之間平均透水率和單位注入量均隨孔序增加呈明顯遞減，平均透水率和單位注入量之間有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，符合灌漿的一般規(guī)律。

7 巖溶發(fā)育區(qū)、溶洞段帷幕灌漿處理及成果分析

由于巖溶地層的特殊性，其灌漿規(guī)律與其它地層有所不同，在此總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

①在巖溶較發(fā)育的地區(qū)，帷幕灌漿施工工藝參數(shù)應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)行試驗(yàn)來研究確定，并在施工中根據(jù)具體情況做適當(dāng)調(diào)整，才能保證灌漿質(zhì)量與效果。

②巖溶發(fā)育區(qū)巖體的透水率與水泥單位注入量存在一定的關(guān)系，對于這種關(guān)系要不斷總結(jié)完善才有研究意義。

③在灌漿過程中遇到特殊情況，要及時(shí)根據(jù)相關(guān)規(guī)范及要求進(jìn)行采取降壓、濃漿、灌注粗骨料、限流、限量、間歇、復(fù)灌等處理措施是妥當(dāng)?shù)模ＷC了灌漿質(zhì)量和灌漿施工的順利進(jìn)行。

8 結(jié)語

本次帷幕灌漿在鉆孔過程中未發(fā)現(xiàn)大型的巖溶通道，通過灌注水泥漿-水玻璃液圓滿的完成了灌漿堵水任務(wù)，但在下一步工作中可能會(huì)遇到較大型的巖溶通道，例如：空間大、滲水量大、流速大等情況。在此次施工過程中，考慮了若出現(xiàn)大型溶腔等情況，計(jì)劃采用灌注混凝土或者灌注碎石再灌漿等方式進(jìn)行堵水，但最終沒有實(shí)施，在今后的施工過程中，如遇到類似工程，以上灌漿方式也是我們研究的對象。

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