大藤峽工程下游圍堰巖溶基礎(chǔ)防滲處理設(shè)計(jì)

馮吉新

（中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林長(zhǎng)春130021）

1 工程概況

1.1 導(dǎo)流方式

大藤峽水利樞紐工程分二期進(jìn)行施工，一期導(dǎo)流先圍左岸，江水由束窄后的右岸主河床過(guò)流。在一期圍堰的保護(hù)下，施工河床20孔泄流低孔、1孔泄流高孔、左岸廠房、左岸擋水壩、船閘等建筑物。二期導(dǎo)流圍右岸，江水由一期建成的20孔泄流低孔、1孔泄流高孔過(guò)流。在二期圍堰的保護(hù)下，施工主河床4孔泄流低孔、1孔泄流高孔、右岸廠房、右岸擋水壩等建筑物。

1.2 一期下游圍堰基礎(chǔ)地質(zhì)條件

一期導(dǎo)流建筑物由縱向混凝土圍堰及上下游橫向土石圍堰組成，其中一期下游圍堰位于黔江左岸一級(jí)階地和漫灘。一級(jí)階地地形平坦，地面高程一般40～45 m；階坡高約10 m，坡角約15°；漫灘地形起伏呈鋸齒狀，地面高程一般15～30 m。黔江左岸一級(jí)階地，覆蓋層厚度一般20～30 m，溶溝溶槽處可達(dá)40 m。自上而下可分為三層，第一層為上部沖洪積紅粘土，厚度一般10～15 m；第二層為沖洪積卵石混合土、粘土質(zhì)礫、含礫粘土等，分布不連續(xù)，厚度一般5～12 m；第三層為溶塌堆積的碎（塊）石混合土，厚度不均，分布于溶溝溶槽內(nèi)?；鶐r為泥盆系下統(tǒng)郁江階下段（D1y1）和中段（D1y2）地層，巖性主要灰?guī)r和白云巖。巖質(zhì)堅(jiān)硬，巖石較完整。巖層走向N15°E，傾向SE，傾角20°～22°。其中D1y1-3、D1y2層巖性為灰黑色白云巖，以中厚層狀和薄層狀為主，巖溶溶溝發(fā)育，其中白云巖表層強(qiáng)烈溶蝕風(fēng)化帶巖層厚一般為4～12 m，巖溶發(fā)育，屬?gòu)?qiáng)透水巖層。

2 巖溶基礎(chǔ)防滲處理特點(diǎn)

2.1 巖溶發(fā)育特點(diǎn)

工程區(qū)主要發(fā)育兩組陡傾角結(jié)構(gòu)面，將巖體切割成網(wǎng)狀。巖溶發(fā)育受構(gòu)造控制，沿這兩組構(gòu)造面，呈線狀或串珠狀展布。形成溶溝、溶槽、溶洞等巖溶現(xiàn)象，充填軟塑狀粘土和角礫，少數(shù)無(wú)充填或半充填。基巖面以下15 m內(nèi)多為表層強(qiáng)烈溶蝕風(fēng)化帶，溶蝕強(qiáng)烈，溶槽、溶溝、溶洞、小型落水洞發(fā)育，地下水活動(dòng)強(qiáng)烈?；鶐r面以下15～25 m，多為裂隙性溶蝕風(fēng)化上帶，溶隙較發(fā)育，局部發(fā)育溶洞，地下水主要在溶隙中運(yùn)移。

2.2 巖溶防滲處理難點(diǎn)

1）由于一期下游圍堰基礎(chǔ)巖溶發(fā)育強(qiáng)烈、深度大，巖溶防滲處理工程量大，由于該工程為臨時(shí)工程，在滿足基坑抽水強(qiáng)度要求的前提下，需要盡量降低投資。主要考慮在巖溶集中滲漏通道處設(shè)置雙排帷幕，其余部位采用單排帷幕。

2）地下水對(duì)巖溶防滲處理工程的施工產(chǎn)生較大的不良影響，防滲處理材料需要考慮具有較好的抗水流沖刷性能，并且盡量利用枯水期水位較低的有利施工時(shí)段。

3 一期下游圍堰巖溶基礎(chǔ)防滲處理設(shè)計(jì)

一期下游圍堰軸線沿左岸一級(jí)階地邊緣布置，圍堰與左岸高地相接，沿圍堰軸線對(duì)堰基進(jìn)行帷幕灌漿處理，考慮盡量降低江水滲流繞滲的影響，對(duì)圍堰以外左岸灘地部分將防滲處理軸線進(jìn)行延伸，直至灰?guī)r強(qiáng)烈溶蝕風(fēng)化帶影響范圍以外，防滲帷幕線總長(zhǎng)2 648 m。

根據(jù)一期下游圍堰地質(zhì)勘察成果，表層強(qiáng)烈溶蝕風(fēng)化帶巖層內(nèi)發(fā)育有大量的巖溶管道，透水性多屬于強(qiáng)透水巖體，是防滲漏的重點(diǎn)?？紤]該工程屬超大基坑工程，中等透水巖體滲流量也較大，因此防滲處理范圍下限至中等透水下限。考慮巖層與覆蓋層接觸面處巖石風(fēng)化嚴(yán)重，透水性較大，為徹底截?cái)酀B漏通道，防滲處理范圍上限至巖土分界線以上2.0 m。

防滲帷幕采取孔口封閉、自上而下灌填結(jié)合的處理方式，一般部位采用單排帷幕，局部存在溶槽部位由于透水性大，采用雙排帷幕，帷幕灌漿孔間距2.0 m，排距1.0 m。在巖石破碎帶、斷層帶，充填性溶洞及動(dòng)水條件下，水泥膏漿的灌漿效果優(yōu)于水泥砂漿，此類地層采用水泥膏漿進(jìn)行帷幕灌漿處理施工，為避免灌入量較大，可采用水玻璃速凝膏漿。對(duì)于半充填型及空洞型溶洞，先進(jìn)行擴(kuò)孔回填細(xì)石混凝土，再灌注膏漿進(jìn)行擠壓密實(shí)。對(duì)于空洞型大溶洞，采用沖擊鉆造大口徑鉆孔，并灌注水下自密實(shí)混凝土或膜袋混凝土。對(duì)一般小裂隙可采用1∶1、0.5∶1兩個(gè)比級(jí)水泥漿進(jìn)行帷幕灌漿處理。膏漿灌漿壓力宜控制在0.5 MPa，水泥漿灌漿壓力最大可為1.0 MPa。防滲處理完成后，要求透水率不大于0.1L/（min.m.m）。

4 帷幕灌漿施工

4.1 開(kāi)工前準(zhǔn)備工作

4.1.1 施工測(cè)量、鉆先導(dǎo)孔

沿防滲處理軸線每16 m布置1個(gè)先導(dǎo)孔，先導(dǎo)孔深度超過(guò)處理深度5 m，先導(dǎo)孔內(nèi)進(jìn)行物探CT測(cè)試，根據(jù)CT測(cè)試成果，選擇合適的灌漿方案。先導(dǎo)孔要求取芯，并做壓水試驗(yàn)或注水試驗(yàn)，繪制鉆孔柱狀圖，并留巖心照片。

4.1.2 現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)

1）根據(jù)先導(dǎo)孔揭露的地質(zhì)條件，選擇地質(zhì)條件具有代表性的地段，采取有針對(duì)性的防滲處理方法，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性試驗(yàn)。

2）現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)對(duì)試驗(yàn)成果進(jìn)行分析。應(yīng)整理分析對(duì)各次序孔和檢查孔的單位吸水率、單位耗灰量，以及水泥膏漿、回填砂漿、回填混凝土配合比等試驗(yàn)資料，以便獲得合理的灌漿程序、良好的灌漿工藝以及高效的灌漿參數(shù)。

4.2 鉆孔

1）帷幕灌漿孔可根據(jù)不同地段的地質(zhì)條件選用適宜的鉆機(jī)和鉆頭鉆進(jìn)。土層鉆孔直徑不小于170 mm，基巖鉆孔直徑不小于150 mm。覆蓋層應(yīng)盡量干法成孔，基巖采用壓縮空氣（泥漿或清水）沖洗。

2）帷幕灌漿孔宜采用分序加密法進(jìn)行鉆孔灌漿，Ⅰ序孔孔距為4.0 m，Ⅱ序孔加密達(dá)到基本孔距為2.0 m。

3）所有灌漿鉆孔應(yīng)統(tǒng)一進(jìn)行編號(hào)，實(shí)際開(kāi)孔位置應(yīng)有記錄；鉆孔的孔位、深度、孔徑、鉆孔順序和孔斜等應(yīng)滿足施工圖紙要求，孔斜不大于1%。

4）鉆灌漿孔時(shí)應(yīng)對(duì)巖層、巖性以及孔內(nèi)各種情況進(jìn)行詳細(xì)記錄。遇巖層、巖性變化，發(fā)生掉鉆、坍孔、鉆速變化、回水變色、失水、涌水等異常情況應(yīng)詳細(xì)記錄。

5）鉆進(jìn)結(jié)束等待灌漿或灌漿結(jié)束等待鉆進(jìn)時(shí)，孔口均應(yīng)堵蓋，妥善加以保護(hù)，防止污物掉入而影響下一工序的實(shí)施和灌漿質(zhì)量。覆蓋層、有充填物溶洞內(nèi)應(yīng)下套管進(jìn)行保護(hù)。

5 灌漿

對(duì)中等透水以上巖體及有充填溶洞進(jìn)行帷幕灌漿，帷幕灌漿采用孔口封閉、自上而下分段灌漿工藝。根據(jù)實(shí)際吸漿量情況，灌漿壓力可在0.5～1 MPa之間選取，帷幕灌漿材料采用水泥漿、水泥膏漿（或水泥砂漿）。水泥漿液濃度由稀到濃，水灰比可采用1∶1、0.5∶1兩個(gè)比級(jí)，開(kāi)灌水灰比采用1∶1。漿材變換一般順序：1∶1水泥漿、0.5∶1水泥漿、水泥膏漿（或水泥砂漿），水泥采用普通硅酸鹽水泥（P.o42.5）。帷幕灌漿漿液變換按下列要求進(jìn)行。

1）當(dāng)灌漿壓力不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或注入率不變，壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變漿液水灰比。

2）當(dāng)某一比級(jí)漿液注入量達(dá)到300 L以上時(shí)，或灌注時(shí)間已達(dá)30 min，而灌漿壓力和注入率均無(wú)改變或改變不明顯時(shí)，應(yīng)改濃一級(jí)。

3）當(dāng)注入率大于30 L/min時(shí)，可根據(jù)具體情況越級(jí)變濃。

當(dāng)達(dá)到灌漿壓力標(biāo)準(zhǔn)，并且注入率持續(xù)減小，繼續(xù)灌注5～10 min即可結(jié)束灌漿。

6 結(jié)論

2016年5月完成一期下游圍堰填筑，2016年7月完成一期下游圍堰防滲處理帷幕灌漿。目前主體建筑物已全部完成基礎(chǔ)混凝土覆蓋，基坑總體滲漏量處于可控范圍，沒(méi)有發(fā)生較大的基坑涌水事故，該工程巖溶防滲處理方案基本可行。由于該工程巖溶地質(zhì)條件較為復(fù)雜，在施工中需要針對(duì)不同的地質(zhì)條件采取有針對(duì)性的灌漿措施，這對(duì)施工人員的素質(zhì)提出較高要求，如處理得當(dāng)，能夠達(dá)到事半功倍的效果。