淺談盤石頭水庫雞冠山單薄分水嶺繞壩滲漏處理

劉強(qiáng) 李小勇

1、項目背景

盤石頭水庫位于鶴壁市西南約15km 的衛(wèi)河支流淇河中游盤石頭村附近。是一座以防洪、供水為主，兼顧農(nóng)田灌溉、結(jié)合發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的大（2）型水利樞紐工程。水庫總庫容為6.08億m3，主要建筑物包括混凝土面板堆石壩、左岸非常溢洪道、右岸兩條泄洪洞，輸水洞及電站。

盤石頭水庫工程于1999年底開工興建，2007年6月底下閘蓄水。工程蓄水7年多時間里，盡管采取了降低水庫水位運(yùn)行措施，但右岸雞冠山單薄山體仍存在明顯的繞壩滲漏問題，嚴(yán)重威脅了右岸兩條泄洪洞的結(jié)構(gòu)安全。雞冠山滲水是盤石頭水庫遺留問題，1999年水利部批復(fù)初步設(shè)計時指出：對雞冠山單薄分水嶺滲漏水問題，應(yīng)在工程運(yùn)行后，觀測其滲漏水程度，確定處理范圍及措施。為保證水庫的安全運(yùn)行和防洪、供水等正常功能的發(fā)揮，對右岸雞冠山進(jìn)行滲水處理及對泄洪洞進(jìn)行加固是十分必要和迫切的。

2、壩區(qū)滲漏問題的地質(zhì)結(jié)論

右岸雞冠山河間地段分水嶺較單薄，壩趾區(qū)內(nèi)發(fā)育有數(shù)條與壩軸線平行并縱貫河間地塊南北兩岸的斷層，且沿F12、F13斷層在右壩肩巖坡199m高程左右發(fā)育有充填型水平小溶洞，其水文地質(zhì)條件復(fù)雜，斷層帶將是庫水向外滲漏的主要通道。蓄水后在高水頭壓力的長期作用下，庫水有沿斷層破碎帶向壩體內(nèi)部產(chǎn)生滲漏的可能性，將對堆石壩體的滲透變形帶來不良影響。

3、處理方案設(shè)計

⑴本工程范圍：雞冠山滲水處理（樁號：0+541～1+017.75）。

⑵主要施工內(nèi)容：灌漿平臺開挖及邊坡噴護(hù)、防滲帷幕、雞冠山永久管理道路等。

⑶滲漏處理方式：防滲帷幕灌漿。

采用封閉式帷幕，底線伸入基巖相對隔水層，以截斷滲流通道。雞冠山帷幕設(shè)計為前后兩排，排距1.5m，孔距1.5m，斷層帶及滲水嚴(yán)重地段帷幕加密至三排。

為加強(qiáng)新老帷幕連接，確保庫岸防滲效果，由帷幕起點沿岸幕大壩方向延伸幕線，增加布置雙排帷幕，共計15個灌漿孔，帷幕深度伸入相對隔水層。

帷幕樁號0+000～0+450 沿現(xiàn)有通往1、2#泄洪洞278m高程道路布置，+278m道路作為灌漿平臺；帷幕樁號 0+450～1+026根據(jù)現(xiàn)有地形修建臨時施工道路作為灌漿平臺，路面高程278m～264m，后期為永久管理道路。

防滲帷幕施工按輕重緩急分段實施，首先封堵地質(zhì)斷層帶，根據(jù)防滲效果進(jìn)一步優(yōu)化或加強(qiáng)防滲工程布置。

4、主要施工方法

4.1基本流程

灌漿平臺開挖及支護(hù)→邊坡錨噴支護(hù)→坡積體段框格梁支護(hù)→框格梁底注漿加固處理→防滲帷幕灌漿施工。

4.2防滲帷幕灌漿施工

（1）孔口管段鉆孔及孔口管鑲鑄

按施工圖紙要求進(jìn)行孔位放樣，開孔孔位與設(shè)計圖紙偏差≦10cm。

孔口管段采用跟管鉆機(jī)鉆孔，鉆孔孔徑為φ130mm，一次性鉆進(jìn)至設(shè)計深度，下設(shè)預(yù)先焊接好的φ89mm鋼管，立直放正，固定牢固后使用0.5：1濃漿自重壓力灌漿，待凝三天后進(jìn)行后續(xù)鉆孔灌漿施工。

（2）帷幕鉆孔

帷幕鉆孔使用XY-2型地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，取芯孔（先導(dǎo)孔和檢查孔）鉆孔孔徑為φ76mm，一般灌漿孔孔徑為φ76mm或φ56mm。每段次鉆孔深度按5m控制，終孔段深度≦10m，終孔深度≧設(shè)計孔深。孔底偏差≦1.5m。

（3）鉆孔沖洗

灌漿段鉆孔結(jié)束后，進(jìn)行鉆孔沖洗，孔底沉積厚度≦20cm。

（4）壓水

帷幕灌漿先導(dǎo)孔、檢查孔采用單點法壓水，一般灌漿孔采用簡易壓水。

（5）制漿

漿液采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，由集中制漿站配制水灰比為0.5：1濃漿泵送至各機(jī)組，各機(jī)組根據(jù)施工需求，配制水灰比為5：1、3：1、2：1、1：1、0.7：1、0.5：1漿液逐級變漿進(jìn)行施工。

（6）防滲帷幕灌漿

帷幕灌漿主要采用“孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)、自上而下分段灌漿”，在后序排灌漿過程中根據(jù)地質(zhì)情況，部分孔段采用“綜合灌漿法”或“自下而上分段灌漿”進(jìn)行施工。

（7）封孔

每個灌漿孔全孔灌漿結(jié)束后，經(jīng)驗收合格后進(jìn)行封孔。

采用全孔灌漿封孔法封孔，封孔壓力為3Mpa。封孔灌漿時間≧1小時，上部空余段使用水泥砂漿封填密實。

（8）特殊情況處理

灌漿過程中，發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿，采用鑲縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法進(jìn)行處理。

5、針對寬大裂隙和溶腔的處理

（1）常規(guī)處理法

部分孔段打鉆失水、灌漿量大等情況，采用低壓、濃漿、限流、限量、間歇、待凝復(fù)灌等措施進(jìn)行處理，部分孔段存在寬大裂隙，在以上措施基礎(chǔ)上使用砂漿混合水玻璃進(jìn)行灌注后使用純水泥漿液進(jìn)行灌注。

（2）專項處理

針對寬裂縫或溶腔灌漿多次待凝復(fù)灌導(dǎo)致水泥材料浪費(fèi)過多，同時處理周期較長等情況，自制發(fā)明一種應(yīng)用鉆桿沖擊進(jìn)行堵漏處理的裝置（專利權(quán)在審核中），該工法包括投擲于存在寬裂縫的帷幕灌漿孔內(nèi)的多個水泥砂球，帷幕灌漿孔內(nèi)設(shè)置有堵頭，堵頭與水泥砂球相配合的下部為平口椎體，堵頭上部為圓柱體并通過鉆桿與帷幕灌漿孔外的鉆機(jī)連接。本裝置提供的一種應(yīng)用鉆桿沖擊進(jìn)行寬裂縫堵漏處理的裝置及其方法，可以解決大溶腔，寬裂縫的帷幕灌漿易出現(xiàn)浪費(fèi)、需重復(fù)待凝復(fù)灌等問題，減少勞動強(qiáng)度和材料投入，提高施工工效。

6、防滲灌漿處理效果

防滲帷幕灌漿共布置了39個檢查孔，進(jìn)行單點法壓水722段次，其中兩個段次大于3Lu，但小于防滲標(biāo)準(zhǔn)的150%，其余段次均小于3Lu，單孔合格率100%，滿足設(shè)計及相關(guān)規(guī)范要求。本分部工程共劃分為38個單元工程，分部工程質(zhì)量等級為優(yōu)良。

7、經(jīng)驗與建議

（1）因山體陡峻，帷幕軸線緊臨庫岸，通過先施工上游排帷幕封堵臨水庫面的臨空面，截斷動水水源及封閉臨空面，為后序排灌漿施工過程中盡快達(dá)到設(shè)計壓力創(chuàng)造有利條件，提高防滲幕體質(zhì)量，同時，達(dá)到節(jié)約成本。

（2）根據(jù)先導(dǎo)孔及Ⅰ、Ⅱ序孔灌漿施工揭露的地層條件，Ⅲ序孔有選擇性的采取自下而上孔內(nèi)循環(huán)相結(jié)合的灌漿方法，提高施工工效，降低施工成本。

（3）通過對進(jìn)行孔內(nèi)有大溶腔，寬裂縫的帷幕灌漿施工方法采用投擲砂球的施工方法能較快的形成大的滲漏通道封堵，避免水泥漿液浪費(fèi)，減少復(fù)灌待凝次數(shù)，節(jié)約了工期，類似工程可借鑒使用。

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