喀斯特巖溶地區(qū)水庫除險加固存在的問題及解決對策

婁國啟

摘 要：本文針對喀斯特熔巖地區(qū)的某水庫在除險加固方面所進(jìn)行的施工過程進(jìn)行論述，結(jié)合該水庫的除險加固工程的開展，對工程中采取的防滲漏的工作展開分析，重點談及施工工藝和施工中遇到的問題，對于提高喀斯特巖溶地區(qū)的防滲漏的效果具有參考作用。

關(guān)鍵詞：喀斯特地區(qū) 巖溶地區(qū)水庫施工 加固除險

中圖分類號：TV697 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）08（a）-0119-02

威黑水庫位于石林縣西街口鄉(xiāng)威黑老寨西1500m處，距石林縣城36km，地理位置：東經(jīng)103°32`24"北緯24°48`55"。水庫區(qū)有簡易公路相通，交通較為方便。水庫始建于1957年初，1960年竣工，壩高17.50m，壩頂長160m，壩頂寬2.6m，庫容416萬m3，為小（一）型水庫。水庫徑流面積32km2，來水較豐富。目前分為主壩和副壩，主壩長約300m，于2000年進(jìn)行防滲、除險加固，副壩約長200m，于2005年進(jìn)行除險加固和防滲。主壩和副壩之間為一孤起山體，2016年進(jìn)行防滲處理。主壩副壩之間距離約1km。

1 水庫概況

水庫區(qū)是巖溶發(fā)育的碳酸巖地區(qū)，庫盆為一坡立谷負(fù)地形，壩趾區(qū)為斷裂交叉復(fù)合部位，樞紐區(qū)構(gòu)造裂隙極發(fā)育，巖石風(fēng)化差異很大，巖性較破碎。該水庫自建成后即存在極為嚴(yán)重的滲漏問題，雖經(jīng)多次續(xù)建及完善配套工程和1979年的兩岸壩肩坡做鋪蓋處理，但仍未從根本上解決滲漏問題，其大壩的集中滲漏冒水點就多達(dá)19處，單點漏水量0.3～73L/s不等（見表1），滲漏水總量達(dá)250～300L/s。經(jīng)過幾次處理都不能使?jié)B漏得到有效解決。

（1）庫、壩基底均無隔水巖層，僅是D2q組地層中間夾薄層泥質(zhì)粉砂巖和深部微風(fēng)化完整白云巖，裂隙不發(fā)育，透水性相對較差，起到相對的隔水作用。融水性與滲透性與表層巖溶帶相比顯著減弱?？λ固厣襟w水流滯蓄特點表現(xiàn)為表層巖溶帶張開度較高，是巖溶植被生長所需水文和養(yǎng)分的來源，隨深度增加，傳輸帶位于非飽和帶下部，成為滯蓄調(diào)節(jié)的重要組成部分。一些地區(qū)地表以下土壤層缺失，裂隙發(fā)育較差，表層巖溶帶分為上層非飽和帶與下層飽和帶，該帶巖石溶蝕作用相對較小，巖石破碎，對降雨入滲有輔助作用，非飽和帶包括土壤層，從水文循環(huán)角度是地下生物寄存的主要場所，是連接地表與深部可溶巖石的紐帶[1]。

（2）左右壩體滲漏問題中段的基底均位于單薄的山體位置，原壩體的清基不徹底，砂卵的漂石具有承載力低、強透水的特點。庫區(qū)地下水具有明顯的層間承壓性，與庫水位存在動態(tài)的變化關(guān)系。當(dāng)庫區(qū)水位下降到接近地下排泄標(biāo)高時，此時地下水補給庫水；當(dāng)庫區(qū)水位上升到一定標(biāo)高時，隨著水頭壓力的增大，改變地下水原來的水動力條件，從而導(dǎo)致庫水補給地下水，并在大壩下游排泄點溢出。

2 防滲漏漿布置

根據(jù)滲漏問題，對主壩、副壩、山體采用了灌漿處理的方法，進(jìn)行滲漏通道的全線封閉。

第一，在主壩布置了帷幕，長度為286m。位于F2的斷層的上游，避開了巖體的斷層，灌漿的目的就是產(chǎn)生針對透水的防滲漏的效果，由于斷層的截斷部分是沿著壩體的軸線下游進(jìn)行的布置，因此在距離軸線1.5m的地方，進(jìn)行了左右壩肩的帷幕的灌漿線的施工，保證巖體的完整性，只對倉庫水沿線的破碎帶進(jìn)行了滲透的施工，包括左右壩肩的帷幕灌漿線，采用灌漿結(jié)合壩體的方法，進(jìn)行了斷層的施工，針對破碎帶發(fā)育較深的右壩，采用滲漏通道終端布置的方法，將滲漏的通道進(jìn)行了截斷，布置了垂直終端的為母線，將裂隙以及影響破碎帶的滲漏的裂隙等進(jìn)行了切斷，最后，采用了漿砌石的方法，封堵了左壩的庫岸的洞涇，但是隨著施工，發(fā)現(xiàn)施工的效果一般，因此，最終又采用了壩肩的滲漏通道的方法進(jìn)行了切斷，布設(shè)了帷幕線，切斷了庫水沿溶洞滲漏的通道。

第二，跨斷層進(jìn)行了破碎層的布置后，將上下游的灌漿中心線進(jìn)行了雙排灌漿孔的設(shè)置，孔間的距離為2m，按照梅花型進(jìn)行了布設(shè)，終端設(shè)置了單排的關(guān)鍵孔，孔間的距離為2m。

第三，按照壩體到壩基的不透水層的范圍的設(shè)定，遵循著混凝土重力壩的設(shè)計規(guī)范，定線的高度控制在85～135m。采用雙排帷幕孔，下游排布設(shè)在壩軸線上，上游排布設(shè)在壩軸線上游1.0m，呈梅花型交叉布置的垂直懸掛式帷幕，帷幕沿壩軸線向左延40m，以封堵與下層溶洞相連，并與庫水相通的溶隙。右岸向上游擴(kuò)線延長60m，以截斷主要漏水帶，帷幕線全長286m。

第四，針對原重力墻進(jìn)行砌筑的方法。利用帷幕灌漿鉆進(jìn)施工的方法，將頂線的高程與帷幕灌漿的頂線一致起來。原來的壩基中部的砂卵漂基石層的基礎(chǔ)，需要采用固結(jié)灌漿進(jìn)行處理，布置了固結(jié)灌漿的方法，在灌漿孔的位置，穿過下游的砌石和壩體，進(jìn)行了灌漿孔的打孔施工，布置了4排的基固灌漿鉆進(jìn)孔洞，然后按照打斜孔的方法，穿透了砂卵漂石層的方法，將灌漿頂線的高度設(shè)置在85～135m的位置，平均的范圍設(shè)定在9m×36m。

3 施工步驟

（1）按照分序加密的原則，將灌漿的順序設(shè)定為：先進(jìn)性上下游排的固結(jié)果灌漿，然后對中間排進(jìn)行灌漿，每排的施工為3個序孔，由第一個序孔到第二個序孔，再到第三個序孔，然后相間地進(jìn)行布置，利用原帷幕進(jìn)行灌漿孔的充填。灌漿的順序從固結(jié)到帷幕再到壩體的充填[2]。

（2）對帷幕進(jìn)行灌漿前的鉆孔沖洗：采用較低水庫水位線的壓水試驗的方法，將灌漿壓力和漿液變換的要求加以實施，控制住灌漿壓力，根據(jù)漿液注入的方法，使得漿液的濃度從稀疏到濃烈。采用的標(biāo)準(zhǔn)為：在規(guī)定的壓力下，保持注入率不能大于0.6m3/min，灌注3min就可以了。

（3）采用水泥、粘土及粉煤灰混合濃漿液灌注：即用水泥∶粘土（粉煤灰）=1∶1的混合漿液灌注，由于水泥與粘土或粉煤灰的膠合，減少了水泥在水中的稀釋速度，同時按干料用量的3%加入水玻璃和氯化鈣等速凝劑，以調(diào)節(jié)初凝時間。

（4）固結(jié)和充填灌漿：可以采用群孔并聯(lián)灌注的方法，參照帷幕灌漿的方式，控制住壓力，防止巖石的抬動，然后進(jìn)行灌注。灌注的方向為自下而上，采用段長控制的方法，進(jìn)行循環(huán)式的灌漿，灌漿的方式為對孔口的壓力進(jìn)行初選，保持孔深在每1m的時候保持灌漿量達(dá)到0.5m3左右[3]。

4 施工注意事項

（1）查明該區(qū)水文、工程地質(zhì)條件、巖溶發(fā)育規(guī)律及特征、溶蝕裂隙的連通情況，方能進(jìn)行科學(xué)的防滲處理方案選擇和設(shè)計，使防滲處理得到圓滿成功。

（2）在高水頭、大流速動水的情況下進(jìn)行巖溶滲漏通道防滲灌漿時，首先必須做好前期堵漏減速工作，為灌漿創(chuàng)造條件，否則將會造成灌漿材料的大量浪費，且達(dá)不到預(yù)期效果。

（3）在巖溶地區(qū)，對多條溶蝕大裂隙相互串通，且流速、流量較大的情況下，采取多臺灌漿設(shè)備，對多孔段同時進(jìn)行灌注的群孔灌漿方法處理，能有效地促使?jié){液在裂隙中的堆積充填，取得較好的堵漏效果。

5 結(jié)語

喀斯特地區(qū)的熔巖溶洞發(fā)生溶蝕裂隙的情況較多，地質(zhì)情況較為復(fù)雜，因此對前期的勘查工作要求較高，要根據(jù)勘察的情況，結(jié)合工程的實際進(jìn)行帷幕灌漿線的布置，并時刻注意水庫的滲漏情況，達(dá)到最終的防滲漏的目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉建洪.沾益縣漁洞水庫大壩滲漏及帷幕灌漿防滲處理[J].中國西部科技，2015，14（5）：61-62.

[2] 潘文國.青海南門峽水庫左壩肩巖溶帷幕灌漿[A].中國水力發(fā)電工程學(xué)會混凝土面板堆石壩專業(yè)委員會2012年學(xué)術(shù)年會暨高土石壩抗震和變形特性研究技術(shù)研討會論文集[C].2012：409-412.

[3] 蘇廣錄.阿克達(dá)拉水庫除險加固工程勘察方法[J].水利水電技術(shù)，2016，47（3）：89-92.endprint