水利工程巖溶區(qū)基礎(chǔ)灌漿技術(shù)分析

王章美

（貴州水利實(shí)業(yè)有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550002）

1 水利工程巖溶治理問(wèn)題分析

（1）巖溶地區(qū)多為水溶性巖石，由于水的流動(dòng)性導(dǎo)致地形較為復(fù)雜，廣泛分布有溶解斷層、多溶洞，水庫(kù)大壩極易出現(xiàn)滲漏問(wèn)題。

（2）巖溶地區(qū)廣泛存在山體大、坡度大、巖山多的特點(diǎn)，田地高程大部分高于水平面，堤壩、溝渠施工難度均較大。

（3）巖溶地區(qū)地下河系十分發(fā)達(dá)，巖溶地下水總量占比相對(duì)較大，開(kāi)發(fā)利用難度大。

（4）巖溶地區(qū)地質(zhì)條件較差，水利工程施工前必須落實(shí)相關(guān)調(diào)查與加固工作，防止因?yàn)楸啤⒋蜚@等作業(yè)產(chǎn)生不必要的巖溶坍塌問(wèn)題。

（5）巖溶區(qū)水利工程興建極易導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性條件惡化，引發(fā)滑坡等事故，做好相關(guān)治理工作十分關(guān)鍵。

2 水利工程巖溶區(qū)基礎(chǔ)灌漿技術(shù)原理與運(yùn)用要點(diǎn)

2.1 灌漿技術(shù)原理

結(jié)合相關(guān)理論與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可將灌漿技術(shù)分為以下多種類型，如表1 所示。

2.2 水利工程巖溶區(qū)基礎(chǔ)灌漿技術(shù)要點(diǎn)

（1）巖溶地質(zhì)勘察分析：巖溶區(qū)水利工程實(shí)施前，應(yīng)采用多種勘探方法綜合應(yīng)用，包括物探、鉆探、洞探等，查清楚巖溶地質(zhì)構(gòu)造、分布發(fā)育情況，然后科學(xué)評(píng)價(jià)巖溶滲漏條件，將實(shí)際情況結(jié)合起來(lái)，科學(xué)選擇灌漿工法。

（2）落實(shí)灌漿試驗(yàn)工作：在大壩基礎(chǔ)固結(jié)、帷幕灌漿實(shí)施之前，應(yīng)對(duì)有代表性的地段或底層進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，在這個(gè)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行，研究的內(nèi)容有灌漿壓力、流量、水灰比；灌后巖體防滲效果等，將灌漿試驗(yàn)結(jié)果結(jié)合起來(lái)，分析灌漿施工中可能遇到的問(wèn)題，切實(shí)提高灌漿質(zhì)量，減少“串、冒、漏”等問(wèn)題的出現(xiàn)。

（3）規(guī)范落實(shí)灌漿工序：水利工程巖溶區(qū)基礎(chǔ)灌漿過(guò)程中，第一步應(yīng)進(jìn)行鉆孔，第二步為灌漿漿液拌制，第三步為灌漿，然后再進(jìn)行灌漿孔回填。鉆孔分段與灌漿分段相對(duì)應(yīng)，詳細(xì)記錄鉆孔過(guò)程，根據(jù)返渣情況、鉆進(jìn)速度判斷地層情況，以指導(dǎo)后續(xù)作業(yè)；合理選擇灌漿材料，漿液拌制均勻，根據(jù)灌漿試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整、優(yōu)化漿液配合比；注意不要出現(xiàn)灌漿孔脫空問(wèn)題。

（4）特殊情況處理：結(jié)合實(shí)踐情況，水利工程巖溶區(qū)基礎(chǔ)灌漿異常情況諸如大返水、掉鉆、漏漿、串漿等問(wèn)題出現(xiàn)，必須及時(shí)采取有效處理措施，包括遇反水和掉鉆，需做好記錄，需要對(duì)漿液配比及時(shí)調(diào)整；溶槽、裂隙法語(yǔ)區(qū)極易出現(xiàn)嚴(yán)重的漏漿問(wèn)題，因此，需要將速凝膏漿、濃膏漿應(yīng)用于實(shí)際中，還需要做好密度封堵工作；灌漿過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)較小的串漿量，可在被串孔通入水流；在串漿量較大的情況下，可以同時(shí)與被串孔灌注，并控制好灌漿壓力。

表1 灌漿技術(shù)分類情況

3 實(shí)例探析

3.1 工程概況

貴州省六枝特區(qū)懶龍河水庫(kù)工程包括大壩樞紐工程、電站工程、管線工程，大壩為常態(tài)混凝土拱壩，大壩開(kāi)挖揭露地質(zhì)條件為1190.0m 以上為T1yn1-2 中厚至厚層灰?guī)r，巖體完整；以下為T1yn1-1 極薄層泥質(zhì)灰?guī)r與極薄層灰?guī)r互層。巖層緩傾上游略偏左岸，傾角8°～12°。帷幕下限進(jìn)入紫紅色泥巖相對(duì)不透水層。左右岸灌漿平洞開(kāi)挖時(shí)，發(fā)現(xiàn)左岸0+200m 處有一個(gè)豎向發(fā)育的溶洞，如圖1 所示；右岸0+185 及0+600 處有一沿巖層層面發(fā)肓的水平溶洞。

圖1 溶洞

3.2 灌漿工程情況

基巖帷幕灌漿、深孔固結(jié)灌漿、基巖淺孔、岸坡接觸灌漿、隧洞固結(jié)、壩體接縫灌漿、回填灌漿是組成灌漿工程的主要部分。目前開(kāi)展基巖帷幕灌漿、基巖淺孔固結(jié)。

壩區(qū)固結(jié)灌漿，壩區(qū)固結(jié)灌漿共計(jì)480 個(gè)孔，3352m。其中壩基168 個(gè)1008m，孔深6m。左壩肩151 個(gè)1134m，右壩肩161 個(gè)1210m，孔深10m，左右岸傾角30°，0.5MPa 為固結(jié)灌漿壓力指標(biāo)，孔壓水檢查是質(zhì)量檢測(cè)的重要部分，不大于3 呂榮。

壩基帷幕灌漿總計(jì)884 個(gè)孔，58063m 為總進(jìn)尺指標(biāo)，110.5m為最大孔深孔指標(biāo)，25.4m 為最小孔深指標(biāo)，64.5m 為平均孔深指標(biāo)，孔序分三序，孔口封閉法施工，最大壓力2MPa，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為不大于3 呂榮。由于大壩為薄拱壩，壩體內(nèi)沒(méi)有布景廊道。壩基帷幕灌漿是到大壩超過(guò)安全度汛高程5m 后停止壩體澆筑，再進(jìn)行灌漿。單排孔共布置68 個(gè)（其中9 個(gè)為先導(dǎo)孔） 總進(jìn)尺5660.5m。左岸帷幕在灌漿平洞內(nèi)進(jìn)行，洞全長(zhǎng)1284m，共487 個(gè)（62 個(gè)先導(dǎo)）孔總進(jìn)尺31486m，ZK0+0.00～ZK0+350.00，孔距2m，ZK0+350.00～ZK1+284.00，孔距3m。右岸帷幕在灌漿平洞內(nèi)進(jìn)行，洞全長(zhǎng)737.5m，共329 個(gè)（42 個(gè)先導(dǎo)）孔總進(jìn)尺20917m，YK0+0.00～YK0+500.00 孔距2m，YK0+500.00～YK0+737.5 孔距3m。

3.3 灌漿工程實(shí)施

灌漿工程于2016 年10 月1 日開(kāi)始左右平洞內(nèi)灌漿，截至2017 年7 月18 日，右岸完成19542m 占右岸設(shè)計(jì)總進(jìn)尺20917m的93%，左岸完成18569m 占右岸設(shè)計(jì)總進(jìn)尺31486m 的59%，左右兩岸共完成38111m 占總進(jìn)尺52403m 的73%，剩余17987m。

（1）施工組織規(guī)劃：根據(jù)工程進(jìn)度要求及工作面情況大小，測(cè)算需要配置鉆機(jī)臺(tái)數(shù)，供水管直徑及高位水池容量大小，供電線路線容量及截面面積的大小，制漿站設(shè)備數(shù)量、水泥平臺(tái)（水泥罐容量）大小，污水排放與處理。

（2）灌漿試驗(yàn)：帷幕灌漿開(kāi)始前應(yīng)進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，漿液配合比性能試驗(yàn)，測(cè)試密度、塑性粘度、析水率、粘結(jié)力、凝結(jié)時(shí)間、彈性模量、抗拉強(qiáng)度、滲透系數(shù)。漿液采用混合漿液成本較低，但市場(chǎng)上袋裝粉煤灰少，采用純水泥漿較為普遍。

（3）先導(dǎo)孔鉆孔取芯及壓水，重點(diǎn)關(guān)注最下一段透水率與巖芯巖性是否相符。

（4）人員機(jī)構(gòu)組成：必須配備一個(gè)地質(zhì)及灌漿方面有一定實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)負(fù)責(zé)人，每班有人進(jìn)行跟蹤檢查與現(xiàn)場(chǎng)值班，收集相關(guān)資料。施工隊(duì)嚴(yán)禁采取計(jì)件方式管理工人。

（5）過(guò)程控制。①鉆孔主要控制每段深度及孔斜。常規(guī)5m 每段，抽查累計(jì)孔深，作好掉鉆、返水顏色，灌漿壓力及串漿情況記錄；②灌漿嚴(yán)格控制每段灌漿時(shí)長(zhǎng)及每天總計(jì)完成段數(shù)，灌漿壓力及吸漿量，防止資料造假現(xiàn)象，根據(jù)自動(dòng)計(jì)錄儀耗灰量與實(shí)際水泥進(jìn)庫(kù)量比較；③分析實(shí)際中存在的問(wèn)題，為后期加孔及缺陷處理提供依據(jù)；④發(fā)現(xiàn)夾泥層采取相鄰兩孔同時(shí)擠泥施工；⑤資料每班簽字完善，防止資料集壓后出現(xiàn)簽字難的事件；⑥技術(shù)交底及培訓(xùn)，組織對(duì)規(guī)范及設(shè)計(jì)技術(shù)要求進(jìn)行學(xué)習(xí)。

3.4 質(zhì)量檢查與灌漿效果

①壓水試驗(yàn)及（檢測(cè)巖體彈性波）聲波檢查是灌漿質(zhì)量檢查的主要方法，壓水是帷幕灌漿的重要部分，固結(jié)灌漿以聲波為主，壓水為輔；②檢查孔孔深測(cè)量的測(cè)繩、壓水的壓力表、水表應(yīng)由質(zhì)檢人員自帶與進(jìn)行壓水試驗(yàn)，提倡引入第三方進(jìn)行檢測(cè)；③檢查孔各段合格率反應(yīng)真實(shí)，為后期處理留有余地。

固結(jié)灌漿完成780 個(gè)孔，劃分為38 個(gè)單元工程，灌漿前基礎(chǔ)共進(jìn)行32 固結(jié)孔聲波測(cè)試，檢測(cè)結(jié)果為：平均聲波區(qū)間值：2640～4494m/s，最小聲波區(qū)間值：1077～3774m/s，最大聲波區(qū)間值：3452～5218m/s，標(biāo)準(zhǔn)差區(qū)間值：229～809.9m/s。

固結(jié)灌漿完成后布置38 個(gè)孔進(jìn)行聲波檢查及壓水試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果為：平均聲波區(qū)間值：3144～4398m/s，最小聲波區(qū)間值：2635～4167m/s，最大聲波區(qū)間值：3309～4886m/s，標(biāo)準(zhǔn)差區(qū)間值：77.6～246m/s。同時(shí)，采用壓水實(shí)驗(yàn)法應(yīng)用于38 個(gè)檢查孔中，76 段為固結(jié)灌漿壓水總檢查段數(shù)，其中3 呂榮以下為61 段，占總檢查段數(shù)的80.26%。5 呂榮以下為74 段，占總檢查段數(shù)的97.37%。大于5 呂榮的為2 段，占總檢查段數(shù)的2.6%。壩區(qū)固結(jié)灌漿通過(guò)灌漿前后聲波測(cè)試對(duì)比分析，波速標(biāo)準(zhǔn)差顯著變小，平均聲波有所提高，達(dá)到固結(jié)灌漿目的。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水利工程項(xiàng)目施工中，難免遭遇巖溶地質(zhì)問(wèn)題，建設(shè)中應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況對(duì)灌漿施工方法合理選擇，保證壩基承載力、防滲指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)與規(guī)范要求。水利工程巖溶區(qū)基礎(chǔ)灌漿作業(yè)過(guò)程中，需加強(qiáng)巖溶地質(zhì)勘察，落實(shí)灌漿試驗(yàn)，合理選擇施工參數(shù)，規(guī)范落實(shí)各道工序，加強(qiáng)特殊問(wèn)題處理與質(zhì)量檢查工作，切實(shí)保證水利大壩安全、穩(wěn)定運(yùn)行。