高拱壩地質(zhì)勘探平洞封堵原則及施工方法

王立群 胡劍超 葉凱敏

地質(zhì)勘探平洞是勘察的主要手段，尤其針對高拱壩，勘探平洞規(guī)模大、數(shù)量多、分布廣，對勘探平洞的合理利用及封堵設(shè)計就顯得尤為重要。另外勘探平洞洞身長，開挖斷面小，洞內(nèi)高低不一，所以施工中會遇到一些系列難題。

西北某高拱壩勘探平洞總共85條，主要分布于大壩基礎(chǔ)上下游及左右岸壩肩，勘探平洞縱橫交錯，分布廣泛。最高高程平洞與最低高程平洞高差高達(dá)260 m，勘探平洞總長達(dá)9 100 m，單洞最長210 m，最短50 m。

在大量的勘探平洞中，需要對每條平洞一一甄別，梳理與各建筑物的空間相互關(guān)系，分析每條勘探平洞的重要性，并對其進(jìn)行差異化設(shè)計。本文結(jié)合西北某高拱壩勘探平洞設(shè)計工作積累了一些經(jīng)驗教訓(xùn)，探討高拱壩地質(zhì)勘探平洞的封堵原則及施工方法。

1 勘探平洞封堵原則

一般水利工程對勘探平洞的設(shè)計原則只針對穿過壩基或者帷幕洞線的平洞進(jìn)行混凝土封堵，并在頂拱120°范圍內(nèi)進(jìn)行回填灌漿。

針對西北某高拱壩勘探平洞的封堵原則如下：

（1）梳理每條勘探平洞，選出可以利用的勘探平洞進(jìn)行利用。西北某拱壩將PDX08勘探平洞前期作為灌漿排水洞的施工支洞后期進(jìn)行封堵。

（2）勘探平洞封堵原則：建基面部分、影響邊坡穩(wěn)定部分及下游100 m抗力體范圍內(nèi)平洞全部進(jìn)行封堵。其余位置僅對洞口10 m進(jìn)行封堵。所有封堵部位均需回填灌漿。對建基面范圍內(nèi)平洞需要進(jìn)行洞周固結(jié)灌漿。針對大壩帷幕影響范圍內(nèi)的洞段需要進(jìn)行洞周加強(qiáng)固結(jié)灌漿。西北某拱壩總計封堵混凝土量達(dá)2.0萬m3，回填灌漿面積9 000 m2，固結(jié)灌漿為4 000 m。

（3）如若遇到影響邊坡穩(wěn)定的平洞，需要先進(jìn)行平洞封堵后再開挖。西北某拱壩PDX12-8就是先進(jìn)行平洞封堵后進(jìn)行邊坡開挖。

（4）勘探平洞封堵需要在帷幕灌漿前進(jìn)行。

一般勘探平洞只針對穿過壩基或者帷幕洞線的平洞進(jìn)行混凝土封堵，并在頂拱120°范圍內(nèi)進(jìn)行回填灌漿。本文對建基面及帷幕影響范圍內(nèi)的洞段進(jìn)行固結(jié)灌漿，提高拱壩建基面及壩肩勘探平洞周圍巖體質(zhì)量，對建基面的承載力和壩基（肩）防滲起到一定的保障，提高大壩的安全性。

2 勘探平洞封堵施工方法

勘探平洞封堵的主要施工方法有3種。

2.1 泵送混凝土封堵法

絕大多數(shù)的勘探平洞封堵一般采用泵送混凝土施工方法。采用混凝土泵輸出混凝土壓力要達(dá)到5 MPa以上，封堵混凝土采用C25F250W10（二級配）微脹混凝土，坍落度需滿足泵送和常態(tài)混凝土施工方法。膨脹率要求微膨脹混凝土后期膨脹率能補(bǔ)償混凝土的收縮，膨脹率按（1.0～1.5）×10-4控制，3 d齡期以后的膨脹率不小于70%，并在3個月內(nèi)基本完成膨脹，以后不收縮，最大膨脹率不大于1.5×10-4。封堵混凝土分段為15～20 m，采用免拆的鋼模板。此種封堵方法可以保證質(zhì)量，西北某高拱壩絕大多數(shù)的勘探平洞都采用這種方法。這種施工方法要求混凝土泵就布置于洞口，混凝土運(yùn)輸方便，質(zhì)量有保證，但成本相對較高。

2.2 人工運(yùn)送混凝土封堵方法

人工運(yùn)送混凝土封堵需要將封堵平洞分成若干段，分段長度為15～20 m。用漿砌石做擋墻。砂漿拌制后再頂拱埋設(shè)灌漿管?；炷劣霉捃囘\(yùn)送至洞口后用手推車運(yùn)送至倉位，人工鏟入倉內(nèi)進(jìn)行澆筑。這種方法不能保證施工質(zhì)量。主要原因是：混凝土在澆筑過程中受施工條件限制，入倉混凝土無法充分的振搗，出現(xiàn)大量蜂窩。這種施工方法不建議采用，施工速度慢且對防滲尤其不利。

2.3 注漿混凝土封堵方法

注漿混凝土封堵方法是交叉使用漿砌石和干砌石進(jìn)行分段封堵，5 m左右砌筑一道漿砌石擋墻，擋墻應(yīng)密實封堵。在干砌石和擋墻漿砌石砌筑過程中，埋設(shè)數(shù)層進(jìn)漿管和出漿管。如果遇到不規(guī)則的平洞段，需要增適當(dāng)?shù)脑黾右恍┻M(jìn)漿管和出漿管。進(jìn)漿管布置于平洞底部，以便漿液均勻滲透到整個干砌石區(qū)域。出漿管布置在平洞頂部。這種施工方法的優(yōu)點為：最優(yōu)間斷級配的粗骨料填入模板，然后用砂漿泵流動度大和易性好的砂漿填滿粗骨料間的縫隙，形成密實混凝土。這種施工方法適用于工程量小或者大型設(shè)備難以到達(dá)的地方。

3 質(zhì)量檢查措施

（1）鉆孔壓水法：每個封堵段需要布置檢查孔，壓水通過鉆孔進(jìn)行，然后全段單點法進(jìn)行壓水檢查。

（2）挖坑法：挖出的注漿混凝土必須密實，抗壓強(qiáng)度不小于齡期28 d抗壓強(qiáng)度。

（3）計算法：以孔隙率計算需要注入砂漿體積，實際注入量大于計算量表明粗骨料間孔隙填沖完全。

4 結(jié)語

地質(zhì)勘探平洞的封堵對工程的安全、進(jìn)度及投資都有非常重要的影響。本文結(jié)合某高拱壩地質(zhì)勘探平洞施工設(shè)計，詳細(xì)介紹了勘探平洞的封堵原則及3種施工封堵方法，并提出了針對建基面及帷幕影響范圍內(nèi)的洞段進(jìn)行固結(jié)灌漿保證工程安全。