巖溶區(qū)暗河水庫防滲灌漿成功案例總結(jié)與探討

杜衛(wèi)華+蔣立林

摘要：我國巖溶分布非常廣。隨著時代進步，我國水利工程建設(shè)也在迅猛發(fā)展，而修建在巖溶地區(qū)的水庫自然也越來越多。在巖溶發(fā)育的巖基上筑壩，水庫修建的基礎(chǔ)處理以及水庫周邊和庫區(qū)滲漏通道的防滲處理對于水庫的安全以及建成后的使用是極為重要的。本文結(jié)合一些巖溶區(qū)暗河水庫防滲灌漿成功的案例，對此進行了總結(jié)與探討。

關(guān)鍵詞：巖溶區(qū)暗河水庫防滲灌漿成功案例總結(jié)與探討

一、巖溶區(qū)暗河水庫防滲灌漿的意義

隨著水利水電建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，我國國內(nèi)修建的大壩愈來愈多。我國是巖溶地區(qū)分布非常廣的國家，所以地質(zhì)條件良好的壩址越來越少。當(dāng)前，許多大壩不得不修建在巖溶發(fā)育的地區(qū)。在巖溶發(fā)育的巖基上筑壩，其處理的施工技術(shù)比較復(fù)雜。尤其是在西部山區(qū)水利工程建設(shè)中，常常會由于巖溶這種不良地質(zhì)現(xiàn)象的存在，影響了施工期主體工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，此外，施工基礎(chǔ)的處理措施、運行期工程的蓄水都受到重大影響。由于巖溶洞穴的發(fā)育以及水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性，如果在興建水利水電工程中不能準(zhǔn)確地認(rèn)識和掌握巖溶滲漏的特征及其規(guī)律，往往給修建水庫造成嚴(yán)重漏水，導(dǎo)致水庫建成不能發(fā)揮應(yīng)有的效益，不能蓄水，也不能正常灌溉和發(fā)電。

對于巖溶的滲漏，淺層的一般可采取堵、截、鋪、圍、蓋、觀等多種辦法。采用這些綜合措施處理后，只要措施得當(dāng)，?？墒盏捷^好效果。但上述方法對較深層的巖溶漏水，卻不一定能奏效了。從庫區(qū)滲漏的處理措施來看，主要包括六種方法，其分別是：柔氈鋪蓋防滲，混凝土鋪蓋防滲，水泥砂漿砌塊石勾縫防滲，對溶洞進行水泥灌漿和水泥沖砂灌，混凝土截水墻和防滲帷幕灌漿。而其中“灌”即鉆孔防滲帷幕灌漿，這種方法是處理較深層巖溶漏水的唯一方法。防滲帷幕灌漿是處理巖溶地區(qū)水庫壩基壩肩滲漏的主要方法之一，它可以杜絕深、淺層的復(fù)雜的巖溶漏水問題，帷幕設(shè)計的合理性及其效果取決于水文地質(zhì)、地下水的補排條件，水工建筑物結(jié)構(gòu)之間的帷幕體的搭接形式，布置格局和邊界范圍。

二、巖溶區(qū)暗河水庫防滲灌漿成功案例總結(jié)與探討

案例一：

云南省文山市某水庫地下暗河水庫是在某水庫暗河通道截流，在暗河通道周邊巖溶管隙空間及北部庫盆巖溶洼地內(nèi)形成水庫。月亮湖暗河水庫地面以巖溶洼地漏斗，巖溶谷地為蓄水庫盆，地下以巖溶洞隙，管隙，落水洞；溶井等為儲水空間，形成地面地下水復(fù)合型水庫，

為使工程順利開展，在工程開始前要對其所在地質(zhì)進行勘察?？辈靺^(qū)近90%的面積上分布著C1d白云巖、C2w灰?guī)r、T1y泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖、T2g灰?guī)r、白云巖，地表巖溶極其發(fā)育，主要以巖溶洼地、巖溶落水洞、漏斗居多，獲得大氣降雨后極大部分的降水經(jīng)過這些巖溶管隙，管道貫入補給地下水。因此，勘察區(qū)除部分有粘土充填的巖溶洼地，漏斗在雨季有部分積水形成地表水外，地表溪溝河流不發(fā)育，從勘察區(qū)西南角經(jīng)過的盤龍河，是該區(qū)唯一的地表河流?？辈靺^(qū)地處云貴高原滇東南文山巨型環(huán)狀旋鈕構(gòu)造帶內(nèi)，主要由溶蝕地貌、峰叢洼地、漏斗、谷地型地形。地勢由北向南逐漸降低；某水庫暗河補給區(qū)在地表水沖刷、侵蝕，地下水溶蝕作用下形成了峰叢洼地、谷地及溶丘洼地；暗河出口為盤龍河河谷。巖溶地貌是其地貌之一，分布于庫盆區(qū)以及北部幕菲勒～倮家～塘子邊一線，在90%的區(qū)域內(nèi)均分布著碳酸巖，巖溶地貌極為發(fā)育，分布廣，個體巖溶形態(tài)有：洼地、漏斗、落水洞、溶井、溶洞。

勘察區(qū)近90%的面積上分布著C1d白云巖、C2w灰?guī)r、T1y泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖、T2g灰?guī)r、白云巖，地表巖溶極其發(fā)育，主要以巖溶洼地、巖溶落水洞、漏斗居多，獲得大氣降雨后極大部分的降水經(jīng)過這些巖溶管隙，管道貫入補給地下水。因此，勘察區(qū)除部分有粘土充填的巖溶洼地，漏斗在雨季有部分積水形成地表水外，地表溪溝河流不發(fā)育。

整個某水庫暗河水庫系統(tǒng)地下水的補給、徑流、排泄、儲存、滲漏均被塘子邊—倮家邑向斜的嚴(yán)格控制，庫盆區(qū)滲漏條件比較復(fù)雜。庫盆區(qū)西部存在單薄分水嶺，庫水沿巖體強風(fēng)化帶或中等透水層呈片狀向鄰谷滲漏的條件。當(dāng)庫水位上升至1420m后，庫盆區(qū)南部存在庫水沿巖體強風(fēng)化帶或中等透水層呈片狀或沿巖體地下巖溶管隙系統(tǒng)呈管隙狀向低鄰谷盤龍河谷滲漏的條件。暗河水庫系統(tǒng)的地下水補給、徑流、排泄、儲存、滲漏等均與向斜構(gòu)造密切相關(guān)。區(qū)內(nèi)巖溶的發(fā)育主要受構(gòu)造影響，由于斷層破碎帶、裂隙發(fā)育密集帶，巖體破碎透水性較好，為巖溶發(fā)育提供了水動力條件，故巖溶常沿此帶發(fā)育。巖溶發(fā)育期與地貌發(fā)展對照簡表、巖溶發(fā)育時期巖溶發(fā)育主要特征發(fā)育高程地貌形態(tài)。高原期垂直巖溶 1600～1750m 孤峰、殘丘、石林、巖溶胡、落水洞、漏斗等分布普遍。峽谷期（石林期） 垂直～水平巖溶 1400～1600m 峰叢洼地、溶蝕洼地、落水洞、水平溶洞，河床兩岸發(fā)育有盆地和谷底地。南盤江期水平巖溶 1250～1400m 水平溶洞、天生橋等，河谷深切，發(fā)育有階地和相應(yīng)的水平溶洞。

水庫存在巖溶管道滲漏問題和沿壩基與壩體接觸面及巖體淺層風(fēng)化帶的嚴(yán)重滲漏，導(dǎo)致庫區(qū)未能蓄滿水，同時壩體與放水管接觸帶存在滲漏問題，建議對壩址區(qū)進行灌漿處理，灌漿線路沿壩軸線布置，兩端頭向壩肩延伸20 m；下限進入壩基以下15 m，擬采用單排孔，孔距3 m。因此必須進行必要的滲漏分析以及進行有效的帷幕灌漿防滲處理。

勘察區(qū)工程地質(zhì)巖組類型劃分表。類型名稱地層年代。巖土體類型亞類。土體第四系松散巖組 Qel+dl。巖體碎屑巖建造較堅硬～軟弱，薄～中層狀粉砂巖、粉砂質(zhì)頁巖巖組。 T1f。碳酸巖建造強巖溶化，堅硬，中～厚層狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r巖組 C2w、T1y、T2g。中等巖溶化，堅硬，中～厚層狀白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r巖組。 C2d、C1dn。碎屑巖、碳酸巖混合建造較堅硬～軟弱薄～中層狀含硅質(zhì)泥灰?guī)r、含炭質(zhì)泥灰?guī)r、粉細砂巖、鋁土巖（礦）、煤層、煤線巖組 P2l。

據(jù)2008年文山縣鐮刀灣暗河水庫試堵工程勘察報告，及本次在暗河堵體區(qū)的鉆孔資料，月亮湖暗河主通道寬4.83～13.8m，深3.5～6.7m。埋深100～200m，水力坡降20～26‰；暗河主通道頂板標(biāo)高1253m低于盤龍河谷17m，鉆孔截流穿暗河主通道，地下水涌出孔口水頭高出孔口3—5m，說明月亮湖暗河近出口段地下水具承壓性，從下游暗河出口至上游堵體區(qū)附近約1000m范圍內(nèi)采用遂洞試堵工程、鉆孔勘察等手段尋找暗河主通道下游地段的巖溶支流，巖溶管隙結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)暗河主通兩側(cè)有支流洞，巖溶管隙，因此，月亮湖暗河水庫地下暗河的堵體區(qū)應(yīng)布局在暗河出口上游1000米的ZK8～ZK41號孔地段。endprint

地下暗河賭體采用鋼筋混凝土為堵料，堵體寬10～20m，高15～25m，長20～30米，設(shè)置閘門及導(dǎo)流洞，堵體間隔20m設(shè)置一道，共3道長50～70m的帷幕灌漿廊道，每道從地表向深部設(shè)置3層，每層約70m左右。圍巖為C2w灰?guī)r，及P2l含硅質(zhì)泥灰?guī)r，碳質(zhì)白云巖，砂頁巖等。在月亮彎暗河出口下游1000m左右，出露一個流量230L/S巖溶的大泉，其水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)與月亮灣暗河系統(tǒng)相似，地下水補給區(qū)包括1號庫盆和2號庫盆的區(qū)域受F2、F12、F9三條斷裂破碎帶的導(dǎo)水作用的影響，地下水由北西、北東F12、F2斷裂破碎帶徑流，在盤龍河北岸以巖溶大泉形式排泄。因此，為了防止1號庫盆和2號庫盆地下水滲漏，在設(shè)置副一壩軸線及副二壩縱軸線防滲帷幕灌漿工程時，需包括F2、F12兩條斷裂破碎帶及其影響帶的范圍。

勘察工作采用野外調(diào)查、鉆探、作注壓水試驗、取水、巖樣分析等方法，共完成1：5萬野外地質(zhì)調(diào)查1170Km2。通過本工程巖溶防滲帷幕四序施工。經(jīng)過四期的灌漿施工，水庫防滲灌漿成功。實踐證明，采用鉆孔防滲帷幕灌漿的處理方法對云南省文山市某水庫地下暗河水庫的壩基進行漏水處理，設(shè)計合理，布置的結(jié)構(gòu)形式得當(dāng)，能達到預(yù)期防滲的目的。工程 100 余處工程灌漿處理已經(jīng)證實了這個結(jié)果。

案例二：

五里沖水庫位于云南省蒙自縣城東南20km處，庫區(qū)是綠水河上游的一個封閉型天然盲谷，南北兩端為串珠狀洼地。修建五里沖水庫就是截斷暗河、封堵盲谷，使其壅水成庫，是我國在巖溶地區(qū)采用混凝土防滲墻封堵暗河和高壓灌漿防滲技術(shù)，利用天然盲谷建造的第一座超百米水深的無大壩水庫。只要通過防滲處理解決了巖溶滲漏問題，它將是一座最優(yōu)、最為經(jīng)濟的水庫。

灌漿防滲帷幕、混凝土防滲墻、暗河堵頭及防滲面板堆石副壩等四大部分是五里沖水庫樞紐工程的主要組成部分，其中，防滲帷幕是整個樞紐工程的核心。為了減少溶塌體帷幕灌漿的施工難度，降低損耗、加快施工進度，施工首先改善溶塌體內(nèi)的松散結(jié)構(gòu)，然后才施工溶塌體部位的帷幕灌漿孔。通過采用隨著孔排序的逐漸加密并不斷提高灌漿壓力的措施，在工程后壓水試驗檢查顯示，大多數(shù)檢查孔段的壓水試驗取得的透水率達到設(shè)計的防滲標(biāo)準(zhǔn)。

通過對溶塌體防滲帷幕灌漿施工情況的回顧及帷幕灌漿成果資料的分析可知，進行帷幕灌漿施工時，對大范圍的溶塌體不宜作長時間的鉆孔沖洗及灌前簡易壓水試驗，可以有效防止溶塌體內(nèi)部結(jié)構(gòu)受沖刷后遭到破壞，進而產(chǎn)生新的崩塌，增大處理難度。此案例也說明，在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、范圍較大的溶塌體內(nèi)，通過采取得當(dāng)?shù)墓に嚧胧M行灌漿處理之后，是能夠形成高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的防滲帷幕體的。

綜上所述，巖溶壩基防滲帷幕灌漿工程屬于地下隱蔽工程，工程在修建中的設(shè)計參數(shù)、施工經(jīng)驗以及原始地層變化都會對灌漿質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。因此，在工程施工中，要選擇具備適宜的設(shè)計參數(shù)和有豐富灌漿經(jīng)驗的施工企業(yè)，這是工程成敗的關(guān)鍵。在工程施工中，也應(yīng)結(jié)合基巖巖溶發(fā)育的特性，一邊灌漿一邊總結(jié)。要根據(jù)實際情況及時地調(diào)整灌漿參數(shù)，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，以達到節(jié)省、有效的目的。

參考文獻：

[1]謝政.巖溶地區(qū)水庫滲漏分析及帷幕灌漿防滲處理探討.黑龍江水利科技.2014.05期endprint