圍堰及基坑巖溶防滲帷幕灌漿技術(shù)

魏礁

摘要：大藤峽水利樞紐工程一期下游圍堰為土石圍堰，圍堰基礎存在表層強烈溶蝕風化帶內(nèi)發(fā)育有大量的巖溶管道，透水性多屬于強透水巖體，是防滲漏的重點。防滲處理采取灌、填結(jié)合的處理方案。如孔內(nèi)遇有溶洞，首先對溶洞采用水下混凝土進行回填處理，然后在對孔內(nèi)強烈溶蝕風化帶基巖進行帷幕灌漿處理;如孔內(nèi)未遇溶洞，可直接對孔內(nèi)強烈溶蝕風化帶基巖進行帷幕灌漿處理。帷幕灌漿壓力0.5Mpa，帷幕灌漿完成后，要求透水率不大于10Lu。在基坑開挖過程中，不出現(xiàn)有壓巖溶管道流，工程實體就達到了防滲目的。

關(guān)鍵字：圍堰、巖溶處理、帷幕灌漿

分類號：U455.49

一、概述

1、工程概況

大藤峽水利樞紐工程位于珠江水系西江流域黔江干流大藤峽出口處弩灘上，距下游廣西壯族自治區(qū)桂平市黔江彩虹橋約6.6km，屬于紅水河梯級規(guī)劃中最末一個梯級。一期下游圍堰位于左岸下游，圍堰地址條件復雜，巖溶發(fā)育，因此做好圍堰防滲是保證主體工程正常施工的關(guān)鍵。

2、一期下游圍堰地質(zhì)概況

一期下游土石圍堰位于河床巖灘、左岸漫灘及Ⅰ級階地，巖灘基巖裸露，漫灘覆蓋層為粘土，厚0m～2.5m;Ⅰ級階地覆蓋層主要為粘土，局部見有中細砂、卵石混合土及含礫石粘土，厚8m～32m。下部基巖為為第D1y1-3層和第D1y2層的灰?guī)r、白云巖，表層強烈溶蝕風化帶巖層厚一般為4m～12m，巖溶發(fā)育，屬強透水巖層。

3、防滲處理方案

防滲處理采取灌、填結(jié)合的處理方案。首先沿一期下游圍堰及船閘預留巖埂軸線進行一次性鉆孔，鉆孔穿過基巖溶蝕風化帶，孔間距2.0m，鉆孔直徑不小于150mm，土層鉆孔采用套管進行保護。視孔內(nèi)地質(zhì)條件，如孔內(nèi)遇有溶洞，首先對溶洞采用水下混凝土進行回填處理，然后在對孔內(nèi)強烈溶蝕風化帶基巖進行帷幕灌漿處理;如孔內(nèi)未遇溶洞，可直接對孔內(nèi)強烈溶蝕風化帶基巖進行帷幕灌漿處理。帷幕灌漿壓力0.5Mpa，帷幕灌漿完成后，要求透水率不大于10Lu。在基坑開挖過程中，不出現(xiàn)有壓巖溶管道流，工程實體就達到了防滲目的。

二、施工措施

1、施工程序

防滲帷幕灌漿施工總體程序：施工準備→先導孔施工→鉆灌施工→質(zhì)量檢查→資料整理及施工報告提交。

2、鉆孔方法

采用MDL-135履帶式鉆機、中風壓空壓機供風跟管沖擊鉆進，鉆孔直徑Φ170mm，鉆孔過程中套管跟進作為孔口封閉器。

跟管鉆進至基巖面后，取出鉆具和鉆桿，換直徑φ150mm鉆頭沿原鉆孔繼續(xù)向下鉆至終孔深度。鉆進過程中認真觀察和詳細記錄孔內(nèi)巖溶起止深度、充填狀態(tài)和充填物類型，以便作為灌漿控制的依據(jù)。

取出沖擊鉆具和鉆桿，采用XY-2地質(zhì)鉆機配合下導管，導管下端安裝鉆頭，遇到塌孔時掃孔直到設計孔深。

對于覆蓋層較深，基巖溶蝕發(fā)育嚴重灌漿孔，可直接采用沖擊鉆進，套管跟進至設計孔深，利用套管做為灌漿封閉器進行灌漿。

3、鉆孔要求

（1）鉆孔需分序進行，先施工Ⅰ序孔，最后施工Ⅱ序孔。

（2）所有鉆孔均為垂直孔，將鉆機調(diào)平穩(wěn)固后用地質(zhì)羅盤檢查鉆機垂直度后方可開孔。開孔孔位與設計孔位偏差不得大于10cm，孔斜偏差不得大于1%。

（3）基巖采用壓縮空氣沖洗，全孔一次成孔。

（4）鉆孔完成后由現(xiàn)場質(zhì)檢人員進行鉆孔驗收，監(jiān)理有要求時，質(zhì)檢人員驗收后通知監(jiān)理復查。

（5）及時填寫鉆孔記錄，對鉆孔過程中遇到的各種情況如失水、掉鉆、塌孔、掉塊等情況如實進行記錄。

一、灌漿成果資料統(tǒng)計分析

1、先導孔資料分析

截止目前下游圍堰帷幕灌漿先導孔已完成66個孔，先導孔資料匯總可以看出，先導孔遇溶率比較高，平均每個先導孔遇溶洞4.77個，基巖線巖溶率平均為20.60%，壓水注水透水率比較大，最大透水率為1198.6Lu， 最小為2.80Lu，平均透水率為147.82Lu，這就反映了地層的復雜性，主要為深厚覆蓋層下多層巖溶發(fā)育，可灌性較好。

2、灌漿成果資料分析

下游圍堰帷幕灌漿工程，總共劃分為46個單元，目前已完成工程量的成果從表6.2-1可以看出，截止2016年6月30日整個大包帷幕總計完成鉆孔44104.61m，灌漿33279m，灌注砂漿8886.53m3，混凝土14250.78m3，砂漿單耗為0.30m3/m，混凝土單耗為0.49m3/m。I序孔水泥單耗44.6Kg/m，砂漿單耗為0.30m3/m， 混凝土單耗為0.57 m3/m，II序孔水泥單耗43.9Kg/m，砂漿單耗為0.31 m3/m，混凝土單耗為0.40 m3/m。其灌注單位注入量分析如下：

（1）Ⅰ序孔混凝土單耗為0.57 m3/m，Ⅱ序孔混凝土單耗為0.40 m3/m，Ⅱ序孔比Ⅰ序孔遞減了0.17 m3/m、Ⅱ序孔為Ⅰ序孔的70.18%，表明Ⅰ序、Ⅱ序孔之間，灌漿單位注入量隨著灌漿孔序的加密呈現(xiàn)出遞減的變化趨勢，且遞減明顯，符合灌漿規(guī)律。遞減的變化趨勢較小，說明溶蝕地層段砂漿和細石混凝土的流動性及可灌性一般，擴散范圍一般，地層的可灌性逐序減弱，表明通過Ⅰ序孔的回填、灌注，部分Ⅱ序孔的溶洞得到了有效的充填

（2）Ⅰ序孔水泥砂漿單注注入量為0.3m3/m，Ⅱ序孔水泥砂漿單注注入量為0.31m3kg/m，占Ⅰ序孔的104.5%，隨著灌漿孔序的加密，單位注入量之間減少的變化趨勢不明顯，是由于巖溶地層耗漿量較大，通過限制耗漿量導致的，耗漿量處于受控狀態(tài)。

（3）Ⅰ序孔水泥單注注入量為44.56kg/m，Ⅱ序孔水泥單注注入量為43.94kg/m，占Ⅰ序孔的98.6%，呈現(xiàn)出隨著灌漿孔序的加密，單位注入量之間減少的變化趨勢，符合一般灌漿規(guī)律，但極遞減幅度不大，是由于巖溶地層耗漿量較大，通過限制耗漿量導致的，耗漿量處于受控狀態(tài)。

4.結(jié)論

總體來講，一期下游圍堰及基坑巖溶防滲處理施工工藝較為復雜，難度較大，工期比較緊，通過設計前期的勘探孔、施工過程中的先導孔、灌漿孔以及最后的檢查孔等資料分析，可以得出，本工藝基本上能滿足該工程的巖溶處理防滲任務，本工藝采用的參數(shù)、鉆灌設備與地質(zhì)條件、施工條件基本相適應，可以為其他類似地質(zhì)條件下的防滲處理工程提供施工參考。同時，通過對各次序孔的單位注入量分析、溶洞地質(zhì)條件分析以及最后的檢查孔壓水結(jié)果分析登，我們可以繼續(xù)加深對施工孔距、混凝土和砂漿的流動性等參數(shù)的探討研究，努力改良此類施工工藝。

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