淺談注漿技術(shù)在者甸水庫(kù)壩基地質(zhì)缺陷處理措施中的應(yīng)用

楊立兵

摘 要：文章對(duì)者甸水庫(kù)工程地質(zhì)缺陷處理作了簡(jiǎn)單介紹和總結(jié)，通過(guò)注漿對(duì)壩基存在的局部強(qiáng)卸荷帶的寬大裂隙及空腔洞穴進(jìn)行充填，消除了地質(zhì)缺陷問(wèn)題，達(dá)到地基穩(wěn)定、減小滲漏的要求，為今后壩基巖石地質(zhì)缺陷處理積累了經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：灌漿;掉鉆;地質(zhì)缺陷;物探高密度電法勘查

中圖分類(lèi)號(hào)：TV554? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2022）03-0007-03

1工程概況

者甸水庫(kù)位于彌勒市竹園鎮(zhèn)東北方向，距者甸村委會(huì)8 km。水庫(kù)總庫(kù)容185.08萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌溉面積3 898畝，設(shè)計(jì)年供水量185.4萬(wàn)m3，是一座以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼顧?quán)l(xiāng)鎮(zhèn)供水的?。?）型水利工程，工程等別為IV等，主要建筑物大壩級(jí)別為4級(jí)，次要建筑物輸水及灌溉工程級(jí)別為5級(jí)，其他臨時(shí)性水工建筑物級(jí)別為5級(jí)。大壩壩型為粘土心墻堆石壩，最大壩高36.3 m，壩頂長(zhǎng)107.9 m、壩頂寬5.0 m。

為解決心墻與壩基的結(jié)合問(wèn)題，防止結(jié)合面的集中滲漏與沖刷，在防滲粘土與壩基間設(shè)置寬度5.0～20.5 m漸變、厚0.5 m的C20混凝土，既滿足心墻與岸坡連接的平順要求，又可將其作為灌漿的壓漿蓋板。灌漿采取先固結(jié)灌漿結(jié)束后進(jìn)行帷幕灌漿。固結(jié)灌漿沿著帷幕灌漿軸線上下游5.0 m范圍內(nèi)進(jìn)行，灌漿孔呈梅花形布置，孔、排距分別為2.5 m，孔深深入基巖5.0 m，按兩序加密的原則施工，灌漿質(zhì)量檢查采用單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)，數(shù)量按灌漿孔數(shù)的5%布置，合格標(biāo)準(zhǔn)為透水率q≤10.0 Lu。固結(jié)灌漿檢查合格后沿著帷幕線上進(jìn)行帷幕灌漿防滲，帷幕灌漿采用單排孔，孔距1.5 m，自上而下分段純壓式灌漿，土層灌注粘土水泥漿，基巖灌注純水泥漿，合格標(biāo)準(zhǔn)為透水率q≤10.0 Lu。

工程于2014年11月28日開(kāi)始大壩基礎(chǔ)開(kāi)挖，2014年12月31日大壩基礎(chǔ)開(kāi)挖全部完成;2015年1月開(kāi)始帷幕灌漿試驗(yàn);2015年2月開(kāi)始?jí)位探Y(jié)灌漿施工。在壩基開(kāi)挖中發(fā)現(xiàn)有過(guò)去隱伏的采礦老洞3個(gè)，壩基灌漿施工時(shí)，部分鉆孔存在異常即掉鉆深度1.35 m，針對(duì)壩基出現(xiàn)的地質(zhì)缺陷，工程建設(shè)單位要求設(shè)計(jì)單位及時(shí)派出相關(guān)技術(shù)人員，匯同其他參建單位對(duì)其進(jìn)行了分析和補(bǔ)充勘探，并協(xié)商制定了處理方案[1]。

2地質(zhì)平洞及探礦洞的處理

要求設(shè)計(jì)單位在者甸水庫(kù)設(shè)計(jì)階段按規(guī)范要求，對(duì)工程進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘探，在勘探中，樞紐區(qū)共布置了3個(gè)平洞，分別位于大壩里程0+025.0 m、0+051.75 m和0+127.12 m處。2014年12月，大壩清基完成后，3個(gè)平洞分別剩余16.3 m、4.0 m和8.8 m洞體。樞紐區(qū)除3個(gè)地質(zhì)平洞外，還有3個(gè)20世紀(jì)90年代建的探礦洞，其中第1個(gè)位于左岸上游壩里程0+046.13 m處，洞口略高于原河床，長(zhǎng)約79.3 m;第2個(gè)位于左岸下游壩里程0+038.456 m處，洞口高程1 541.7 m，長(zhǎng)約10.6 m;第3個(gè)位于左岸下游壩里程0+052.73 m，洞口高程1523.9 m，洞長(zhǎng)約48.21 m。對(duì)于地質(zhì)平硐和探礦洞要求采用C20混凝土回填，并預(yù)留灌漿管和排氣管，灌注M10.0砂漿充填。

3灌漿中出現(xiàn)的異常及處理

者甸水庫(kù)壩基固結(jié)灌漿和帷幕灌漿試驗(yàn)生產(chǎn)孔施工中，部分鉆孔出現(xiàn)耗漿量大、掉鉆、孔口不翻水等異常情況，具體如下：

（1）帷幕灌漿試驗(yàn)一試區(qū)12#孔。2015年1月29日下午16：30分，帷幕灌漿一試區(qū)12#孔自溢洪道底板1 552.24 m鉆至深18.7 m時(shí)孔口不翻水，發(fā)生掉鉆問(wèn)題，重新下鉆桿量測(cè)后發(fā)現(xiàn)孔深20.05 m，落差1.35 m。后進(jìn)入左岸坡上游側(cè)長(zhǎng)67 m礦洞后未發(fā)現(xiàn)打穿跡象。2015年1月30日下午，對(duì)帷幕灌漿一試區(qū)發(fā)生掉鉆的12#孔進(jìn)行量測(cè)，其深度20.0 m，底板水深0.2 m， 5 min注水量共0.4 m3，量測(cè)孔底水位未上漲，16：20至19：20持續(xù)注水，注水量共14.4 m3，孔底水位上漲2.05 m，停止注水。2015年1月31日上午，對(duì)帷幕灌漿一試區(qū)發(fā)生掉鉆的12#孔水位進(jìn)行量測(cè)，30日晚注水孔內(nèi)水深2.08 m，至31日上午08：30停止注水，近12小時(shí)，量測(cè)后孔內(nèi)水位下降0.8 m，水深1.28 m。注水過(guò)程中，對(duì)上下游探礦洞進(jìn)行觀察，兩個(gè)探洞孔壁均無(wú)滴滲水情況發(fā)生。對(duì)12#孔進(jìn)行0.5：1的水泥漿液注入，注10.0 t水泥后停歇，后注入1.8 t水泥后從加1#、2#滿出孔口后停歇，掃孔后加深12#孔至25.2m灌漿正常結(jié)束。

（2）左岸坡固結(jié)灌漿2-4#、2-5#孔。左岸坡2-5#固結(jié)灌漿孔自2015年2月26日晚開(kāi)始固結(jié)灌漿，灌至2月28日仍未結(jié)束灌漿，水泥耗量25.0 t。采用低流速注漿，孔內(nèi)漿面無(wú)變化。采用高流速注漿，漿液能溢出孔口，但停止注漿后漿面下降很快，速度約6.0 m/min。

2015年3月1日左岸坡固結(jié)灌漿2-4#孔鉆至5.0 m（1 539.38）時(shí)發(fā)生掉鉆現(xiàn)象，掉鉆后實(shí)測(cè)孔深6.3 m，掉鉆深度1.3 m。7月28日對(duì)2-4#孔重新鉆孔，鉆至8.5 m（1 539.3）時(shí)掉鉆至10.0 m。8月11日對(duì)本孔進(jìn)行注漿，注入15.0 t后停歇。8月12日繼續(xù)注漿，注入10.05 t后停歇。8月14日注入6 t后停歇。8月15日注入7.25 t后停歇。8月16日注入4.65 t后停歇。8月14日注入6.0 t后停歇。8月17日反復(fù)注入3.3 t后漿液滿出孔口，共注入水泥46.25 t。8月18日掃孔至10.1 m后灌漿正常結(jié)束。8月20日鉆2-5#孔至11.06 m沒(méi)發(fā)現(xiàn)異常情況，灌漿正常結(jié)束。85454AC5-B838-4A4F-943D-55FA438B7EE3

鑒于大壩壩基為泥質(zhì)粉砂巖夾石英砂巖及粉砂巖，在該類(lèi)巖體中不存在大規(guī)模的溶蝕空腔，故初步判斷該地質(zhì)缺陷為未發(fā)現(xiàn)的探礦洞或局部強(qiáng)卸荷帶寬大裂隙。經(jīng)研究決定，采用以下補(bǔ)充勘探措施進(jìn)一步探明其成因及規(guī)模：（1）對(duì)左岸山體進(jìn)行仔細(xì)的巡查，查明是否存在未發(fā)現(xiàn)的探礦洞;（2）對(duì)已知3個(gè)探礦洞進(jìn)行排查，查明是否有支洞;（3）在出現(xiàn)掉鉆的帷幕灌漿孔12#孔至13#孔（軸線里程0+034.50 m）上下游0.75 m處增加兩孔（+1#、+2#），鉆孔深度20.0 m，用于初步判斷空洞沿上下游的走向;（4）在固結(jié)灌漿孔2-2#～2-3#之間增加鉆孔（固結(jié)加1#），孔深11.5 m，用于查明該處空洞的大致規(guī)模[2]。

施工單位按照會(huì)議決定的措施，及時(shí)的開(kāi)展了補(bǔ)充勘探。通過(guò)巡查和補(bǔ)充勘探，在左岸山體地表并未發(fā)現(xiàn)新的探礦洞洞口。在已知的3個(gè)探礦洞中也未發(fā)現(xiàn)有支洞存在，未發(fā)現(xiàn)打穿跡象。隨后對(duì)12#孔進(jìn)行注水，注水過(guò)程中，對(duì)上下游探礦洞進(jìn)行觀察，兩個(gè)探洞孔壁均無(wú)滴滲水情況發(fā)生。新開(kāi)的3個(gè)鉆孔鉆進(jìn)正常，壓水正常，未出現(xiàn)異常情況，故判斷存在的掉鉆現(xiàn)象為局部強(qiáng)卸荷帶寬大裂隙的可能性較大。為盡量減少對(duì)后續(xù)施工工期的影響，經(jīng)建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理和施工協(xié)商后決定，對(duì)出現(xiàn)掉鉆情況的固結(jié)灌漿孔2-4#、2-5#孔和帷幕灌漿12#孔重新鉆孔，并加深5～6 m穿過(guò)掉鉆區(qū)域。鉆孔完成后按灌漿壓力不間斷注入水泥漿，封堵寬大的裂隙。同時(shí)，在灌漿過(guò)程中密切關(guān)注管段吃漿量的大小和變化情況，采取注漿、停歇、待凝、繼續(xù)注漿的循環(huán)工作，直至灌漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力后正常結(jié)束[3]。

在地質(zhì)平洞、探礦洞回填封堵和掉鉆處的寬大的裂隙注漿封堵完成后，為進(jìn)一步查明大壩壩基下伏是否還存在有未發(fā)現(xiàn)的隱伏采礦棄洞，委托昆明南方地球物理技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司，對(duì)整個(gè)壩基進(jìn)行了物探高密度電法勘查。2015年9月，昆明南方地球物理技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司提交了《紅河州彌勒市者甸水庫(kù)工程物探勘查報(bào)告》。據(jù)其報(bào)告結(jié)論顯示，除12#鉆孔處沿北西300度方向可能為采礦棄洞外，其余地段未發(fā)現(xiàn)壩基下伏有隱伏的洞體，故根據(jù)報(bào)告提出的疑似人工探洞的位置，又布置了4個(gè)鉆孔加以探明，4個(gè)鉆孔參數(shù)參見(jiàn)表1。

施工單位根據(jù)補(bǔ)孔坐標(biāo)表，于2015年9月28日至2015年10月對(duì)4個(gè)孔進(jìn)行鉆孔施工，在鉆孔施工中未發(fā)現(xiàn)有掉鉆現(xiàn)象，也未見(jiàn)到有水泥芯樣，其巖芯體均為紫紅色泥巖，壓水正常，故由此判斷區(qū)間無(wú)采礦棄洞體。

綜上所述，通過(guò)施工中的巡查、調(diào)查、鉆孔補(bǔ)勘以及對(duì)整個(gè)壩基段的物探高密度電法勘查，左岸壩基下伏尚未發(fā)現(xiàn)新的采礦棄洞體。通過(guò)注漿將壩基存在的局部強(qiáng)卸荷帶的寬大裂隙進(jìn)行充填，其地質(zhì)缺陷已消除。

4處理后的質(zhì)量檢查情況

4.1 固結(jié)灌漿

固結(jié)灌漿工程共完成生產(chǎn)孔122孔，灌漿結(jié)束后，布置檢查孔對(duì)固結(jié)灌漿效果進(jìn)行檢查。布置檢查孔7孔，壓水試驗(yàn)7段次，檢查孔壓水試驗(yàn)成果見(jiàn)表2。

從表2中可以看出，壓水試驗(yàn)各段透水率均小于設(shè)計(jì)固結(jié)灌漿防滲標(biāo)準(zhǔn)10 Lu。其中最小值為0.22 Lu，最大值僅為8.63 Lu。說(shuō)明固結(jié)灌漿質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 帷幕灌漿

帷幕灌漿工程共完成生產(chǎn)孔102孔，帷幕灌漿結(jié)束后，布置檢查孔對(duì)帷幕灌漿效果進(jìn)行檢查。檢查孔的檢查，主要是利用鉆孔壓（注）水試驗(yàn)，得出各試段透水率的大小，檢查其是否滿足設(shè)計(jì)要求的防滲標(biāo)準(zhǔn)，借此對(duì)帷幕灌漿效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。布置檢查孔10個(gè)，壓水檢查43段次，各檢查孔壓水試驗(yàn)成果見(jiàn)表3。

本次質(zhì)量檢查共進(jìn)行壓水試驗(yàn)43段次，透水率在 0.22 Lu～7.49 Lu之間，全部滿足設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)q≤10.0 Lu。

由檢查孔壓注水試驗(yàn)結(jié)果可以看出，通過(guò)先固結(jié)灌漿后帷幕灌漿，在帷幕區(qū)已經(jīng)形成一道有效的阻水帷幕，帷幕防滲標(biāo)準(zhǔn)滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過(guò)水庫(kù)多年蓄水運(yùn)行觀察發(fā)現(xiàn)，防滲效果達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)要求，水庫(kù)可正常、安全運(yùn)行[4]。

5結(jié)語(yǔ)

對(duì)于新建水利水電工程來(lái)說(shuō)，回填固結(jié)灌漿技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于水庫(kù)壩基處理重要性不言而喻。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，一定要根據(jù)工程所在地質(zhì)情況及其一些影響因素做好詳細(xì)勘測(cè)，并且根據(jù)這些勘測(cè)結(jié)果及地質(zhì)實(shí)際情況，制定合理的灌漿計(jì)劃及順序，認(rèn)真執(zhí)行，同時(shí)通過(guò)科學(xué)的檢測(cè)方法檢驗(yàn)處理后的效果，分析隱患是否得以解決，切實(shí)保證工程質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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[2] 水工設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）.《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2014.

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[4] 孫釗.大壩基巖灌漿[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2003.

Discussion on the Application of Grouting Technology in Treating Geological Defects of Dam Foundation of Zhidian Reservoir

YANG Libing

（Yunnan Water Conservancy and Hydropower Engineering Co. Ltd.， Kunming? Yunnan? 650000）

Abstract： This paper is a survey reservoir engineering geological defect treatment were simply introduced and summarized， through local strong unloading zones in dam foundation grouting of fissure and cavity cave filling， eliminates the geological defects， to achieve the requirement of the foundation stability， reduce the leakage， the dam foundation rock geological defect treatment has accumulated experience for the future.

Keywords： grouting; drills; geological defect; high density electrical geophysical exploration

收稿日期：2021-12-20

作者簡(jiǎn)介：楊立兵（1973—），男，云南馬龍人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：水利水電工程施工、運(yùn)營(yíng)、管理。85454AC5-B838-4A4F-943D-55FA438B7EE3