關(guān)于利用人工填土成壩相關(guān)工程地質(zhì)問(wèn)題淺析

鄒旭 李邦偉

摘要： 大麥西水庫(kù)副壩因受到制約性問(wèn)題影響，需對(duì)其進(jìn)行變更設(shè)計(jì)，副壩位置地貌為一埡口，巖土成分復(fù)雜，表層主要分布高速公路棄渣，無(wú)規(guī)律性，任意堆填，未經(jīng)壓實(shí)，較松散，具低密實(shí)度和低強(qiáng)度特征，變更方案為對(duì)壩頂及上下游壩面進(jìn)行修整找平，再加上控制性充填灌漿及帷幕灌漿形成幕墻起到防滲效果。結(jié)果表明，該方案防滲效果較好，壩體未見(jiàn)滲漏現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞： 大麥西水庫(kù);副壩;控制性充填灌漿;實(shí)施效果評(píng)價(jià)

【中圖分類號(hào)】TU19【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1674-3733（2020）15-0148-01

1工程概況

大麥西水庫(kù)位于清鎮(zhèn)市麥格鄉(xiāng)，壩址位于長(zhǎng)江流域?yàn)踅地執(zhí)拥闹Я鼷溛骱由稀M建水庫(kù)包括主壩、副壩、取水口、泵站等建筑物。本工程具有灌溉用水、人畜飲水、工業(yè)供水、和調(diào)節(jié)下游河道水環(huán)境等功能的?。?）型水利工程?？値?kù)容為419m3。在設(shè)計(jì)階段，位于庫(kù)首右岸存在一單薄埡口，高程僅1267.5m，低于正常蓄水位，需布設(shè)一副壩，原設(shè)計(jì)壩型為重力壩。

施工階段，由于高速公路建設(shè)，原埡口位置已堆放大量的高速公路工程棄渣，堆置高度2～13m，埡口現(xiàn)狀高程為1277.3～1280m，已超原擬定壩頂高程。

副壩位置巖土構(gòu)成從上至下依次為人工填土、粘土及下伏基巖。

①人工填土：主要為貴黔高速公路土石方開(kāi)挖土石混合廢棄料，雜色，組成物質(zhì)雜亂，其成分主要為粘性土、碎塊石、砼塊、及少量建筑垃圾，粒徑0.5～100cm，該層土層均勻性較差，分布缺乏規(guī)律性，任意堆填，未經(jīng)壓實(shí)，較松散。厚度3.2m～14.8m。

②粘土：殘坡積，褐黃、褐紅色，土質(zhì)較均勻，致密細(xì)膩，有粘性，可塑狀，含風(fēng)化巖屑或塊石，土體結(jié)構(gòu)較致密。鉆探控制厚度約4m，厚度較起伏。

③基巖：為寒武系清虛洞組第一段（∈1q1）之深灰色中厚層至厚層塊狀灰?guī)r，強(qiáng)風(fēng)化厚度2～4m。

根據(jù)調(diào)查，副壩埡口位置無(wú)斷層、褶皺構(gòu)造通過(guò)，巖層產(chǎn)狀較穩(wěn)定，呈單斜構(gòu)造，為N26°E/NW∠17°。據(jù)鉆孔揭露，埡口下伏巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，溶蝕裂隙較發(fā)育，裂隙寬度0.3～10cm，多為方解石充填，少量為泥質(zhì)充填。

2原方案存在的制約性問(wèn)題

若采用原擬定重力壩方案，則存在以下問(wèn)題：第一、工程量過(guò)大問(wèn)題，回填土厚2～13，原始覆蓋層厚4～6m，若開(kāi)挖至基巖，開(kāi)挖深度接近20m，形成深基坑，隨之帶來(lái)一系列的工程地質(zhì)問(wèn)題;第二、邊坡穩(wěn)定問(wèn)題，場(chǎng)地回填土較厚，成分復(fù)雜，未經(jīng)壓實(shí)，松散，具有低密實(shí)度和低強(qiáng)度的特征，穩(wěn)定性極差，開(kāi)挖后將形成人工填土高邊坡，需采取相應(yīng)的支護(hù)措施以滿足穩(wěn)定要求;第三，施工條件問(wèn)題，副壩位置距高速公路不足20m，大開(kāi)挖放坡后將涉及到高速公路邊坡及橋墩、臺(tái)基礎(chǔ)，受場(chǎng)地限制不具備放坡條件。

基于上述客觀條件存在，對(duì)副壩壩型重新進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)，提出若干個(gè)變更方案，最終采用土石混合壩方案，即是不進(jìn)行開(kāi)挖處理，僅對(duì)壩頂及上下游壩面進(jìn)行修整找平，再加上控制性充填灌漿及帷幕灌漿形成幕墻起到防滲效果。

3新方案主要工程處理措施

3.1控制性充填灌漿

副壩充填灌漿采用3排灌漿孔布置，排距1.5m，上下游排孔距控制1.5m，中間排孔距1m，先灌注下游排，再灌注上游排，最后灌注中間排，三排孔均分3序施工。本工程校核洪水位為1272.23m，充填灌漿上限高程控制在1272.5m，下限需進(jìn)入基巖1m，壩頂至上限之間需下套管。副壩充填灌漿共設(shè)計(jì)179個(gè)充填灌漿孔，總進(jìn)尺2910m，其中充填灌漿進(jìn)尺1300m，無(wú)效進(jìn)尺1610m。

灌漿壓力控制：起始灌漿不應(yīng)施壓，以漿液自重壓力進(jìn)行充填，待空隙充填到一定程度后方可加壓，壓力應(yīng)達(dá)到30～50Kpa，具體數(shù)值應(yīng)以灌漿試驗(yàn)為準(zhǔn)。上下游排可不起壓，中間排必須起壓。

灌漿材料控制：灌漿材料為粉煤灰水泥砂漿，在吸漿量特大的灌漿段可加入適量促凝劑，材料配比宜根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)確定，水泥砂漿應(yīng)達(dá)到C10混凝土標(biāo)號(hào)的強(qiáng)度;覆蓋層灌漿材料宜用粉煤灰水泥漿。水泥采用P.O42.5號(hào)普通硅酸鹽水泥。促凝劑摻用量為水泥重量的3～5%。

灌漿濃度控制：考慮到堆積體內(nèi)空隙較大，上下游排充填灌漿宜采用濃漿灌注，待上下游排灌漿壓力達(dá)到要求后中間排灌漿可由稀到濃逐級(jí)變換。灌漿漿液水灰比可采用2∶1，1∶1，0.5∶1三個(gè)級(jí)別。漿液濃度變換標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)單位吸漿量在5L/min以上時(shí)，每灌入600L即變濃一級(jí)，當(dāng)單位吸漿在5L/min以下時(shí)，每灌注2h變濃一級(jí)。

3.2帷幕灌漿

大麥西水庫(kù)副壩防滲帷幕線平面投影總長(zhǎng)236m，灌漿上限為正常蓄水位1269.5m，帷幕下限為地下水位以下15m并保證連續(xù)兩段壓水呂榮值<5Lu，左側(cè)接主壩右岸灌漿端點(diǎn)，右側(cè)接穩(wěn)定地下水位并嵌入15m，最終需根據(jù)先導(dǎo)孔資料確定。設(shè)計(jì)副壩帷幕灌漿共119孔，總進(jìn)尺5390m，其中灌漿進(jìn)尺2420m，無(wú)效進(jìn)尺2970m。

4新方案主要工程地質(zhì)問(wèn)題及實(shí)施效果初步評(píng)價(jià)

目前，控制性充填灌漿已完成，帷幕灌漿正在施工。控制性充填灌漿施工過(guò)程中，存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題：

第一、局部鉆孔存在掉鉆現(xiàn)象，最大掉鉆深度約1.5m，表明回填土成分及結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，因局部塊石較大而形成架空現(xiàn)象，遇到架空區(qū)一般耗漿量較大，最大可達(dá)1000～1500kg/m，讓架空區(qū)充分吸收漿液后用速凝劑止?jié){，通過(guò)復(fù)灌的方法讓該壩段中間排灌漿孔能夠升壓;

第二、因灌漿過(guò)程中存在漿注自重壓力，在遇到填土較深部位灌漿時(shí)存在一定的壓力，漿液流動(dòng)性較強(qiáng)，從而在副壩下游面發(fā)生串漿，這種情況就需要考慮減壓灌漿。如加設(shè)減壓閥或縮短注漿管與孔底之間的距離。

目前副壩與主壩之間雖還未形成連續(xù)的幕墻，但是今年降雨量較大，6月份連續(xù)一周的強(qiáng)降雨致庫(kù)水位達(dá)到正常蓄水位1269.5m。從現(xiàn)場(chǎng)勘察來(lái)看，目前副壩壩體未見(jiàn)滲漏點(diǎn)，且表明控制性充填灌漿起到了較好的防滲作用。

壩基存在一定滲漏且副壩上游至下游發(fā)育一條巖溶通道，在進(jìn)行帷幕灌漿施工時(shí)，一定要加強(qiáng)覆蓋層與基巖之間的灌漿處理和對(duì)巖溶管道的處理。

5結(jié)論

受制約性因素影響，本工程不得不對(duì)副壩進(jìn)行方案變更，由原方案的重力壩變更為土石壩，其中土石壩大部分壩體是由工程棄渣堆積而成，通過(guò)控制性充填灌漿等工程處理，目前副壩防滲效果良好，下一步需加強(qiáng)對(duì)副壩帷幕灌漿的處理。