水庫巖溶防滲堵漏技術(shù)研究與實(shí)踐

黎志鍵，勞 武，盧 達(dá)

(1.廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院,530023，南寧；2.廣西科萊水電工程技術(shù)有限公司,530000，南寧)

為解決水庫巖溶滲漏問題，廣西結(jié)合上林縣大龍洞水庫、靖西縣大龍?zhí)端畮斓墓こ虒?shí)例，進(jìn)行了深入的研究，總結(jié)出針對(duì)水庫巖溶發(fā)生嚴(yán)重滲漏時(shí)采取水泥帷幕灌漿的一整套技術(shù)和工藝流程，較好地解決了水庫巖溶滲漏問題。

一、巖溶滲漏情況及滲漏原因分析

上林縣大龍洞水庫是一座利用天然巖溶洼地、采用堵塞幾個(gè)落水洞和一些巖溶裂隙等工程措施而形成的大型水庫。溢洪道是利用天然溶洞作為排洪通道，在溶洞洞口前修建一座漿砌石溢流壩，將洪水泄入洞中，通過暗河排入下游。溢洪道旁幾百米長(zhǎng)的壩首（庫岸）山體十分單薄，有3條斷層貫穿山體連通庫內(nèi)和山體后面巨大的大龍洞洞穴，尤其是斷層上下盤巖溶發(fā)育更為突出，溶洞、裂隙較為發(fā)育，溶洞密集，大而且多，形成了一些空溶洞、砂卵石、黏土、石灰化、貝殼半充填溶洞和全充填溶洞，以及天然溶洞的崩塌體、溢洪道壩體及其接觸面等形成了嚴(yán)重的滲漏通道。這是導(dǎo)致大龍洞水庫滲漏的主要地段。

靖西縣大龍?zhí)端畮鞄靺^(qū)和壩基有多處漏水，在壩基周圍有9條地質(zhì)斷層和6組節(jié)理裂隙，縱橫交錯(cuò)，呈網(wǎng)格狀切割巖層。巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，形成了一些廳堂式巨型巖溶管道。在庫區(qū)內(nèi)有6個(gè)明顯的落水洞，洞徑為2.5～15 m不等，壩后有多處漏水點(diǎn)，其中右壩肩后的5號(hào)漏水點(diǎn)在庫水位接近正常水位時(shí)流量高達(dá)6.5 m3/s，由于水流沖刷，在壩后右岸形成一條河溝及一個(gè)大約100 m2的深潭。大龍?zhí)端畮斓刭|(zhì)條件惡劣，年漏水量達(dá)1.3億m3。

二、水庫防滲堵漏灌漿技術(shù)方案

水庫巖溶防滲堵漏灌漿有兩個(gè)特點(diǎn)：一是空隙大，不僅庫區(qū)有很大的空隙，而且壩基不良的巖性和構(gòu)造也有很大的空隙，成為集中漏水通道;二是為了保證農(nóng)田灌溉和發(fā)電用水，灌漿是在水庫蓄水的情況下進(jìn)行的，水壓高，流速大，漿液很容易被水流沖走。根據(jù)上述特點(diǎn)，防滲堵漏灌漿的任務(wù)，就是要在庫區(qū)、壩基滲漏處及附近形成一道較薄的又能有效隔水的帷幕。為了完成這個(gè)任務(wù)，既要做到漿液在鉆孔附近固結(jié)，不被沖得很遠(yuǎn)，又要充填密實(shí)，有效防滲。

為此,水庫防滲堵漏創(chuàng)造性地采用了“反堵減壓、摻料沖填、濃漿成幕、高壓補(bǔ)強(qiáng)”的灌漿工藝流程，根據(jù)不同巖溶發(fā)育、漏水以及所處的地理位置條件等情況,有效堵塞廳堂式、管道式溶洞滲漏。

1.引濾反堵灌漿法

大龍洞水庫第三滲漏段是一個(gè)廳堂式管道狀溶洞。該處漏水量為1.87 m3/s，洞內(nèi)漏水流速按水平距離計(jì)算為6.4 m/min，出水點(diǎn)位于2號(hào)深潭，水深4～5 m，漏水呈波浪狀翻滾，面積較大。為了節(jié)省費(fèi)用，既要有效控制出水點(diǎn)，又能徹底控制溶洞的漏水,采用引濾反堵灌漿法。具體做法是將下游出水點(diǎn)用塊石圍住成半圓圈（一邊靠石灰?guī)r巖壁），超出水面，并用編成排的稻草沿著半圓圈貼邊搭接鋪攔，將多方向分散的漏水堵引到一起，在半圓圈內(nèi)投放塊石、碎石，上鋪一層一層編織好的稻草與砂互層，作為反濾層，再在上面鋪碎石，用塊石壓住。反濾層做好后，堵住深潭漏水缺口，抬高下游水位，減少上下游水位差，然后采取多泵制漿、集中灌注的方法，對(duì)下游排帷幕幾個(gè)有溶洞連通的鉆孔用2∶1水泥漿沖灌入大量碎石、砂、石粉和粉煤灰，這些被沖灌進(jìn)去的材料在水壓、漿壓下流到出口處，遇到反濾層無法逸出，從而向上游逐漸堵塞漏水通道，產(chǎn)生反堵作用。同時(shí)為了預(yù)防碎石、砂與水泥分離，又將配制好的穩(wěn)定性高、流動(dòng)性較好的漿液灌入，并多次高壓復(fù)灌，嚴(yán)重漏水通道就被堵住了。

2.平壓過濾反堵灌漿法

溶洞漏水通過崩塌體表面松散體后，在溶洞中成為明流，崩塌體體積大，而且經(jīng)過水庫多年運(yùn)行淘空，漏水嚴(yán)重。漏水點(diǎn)做引流封堵，則要花費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，同時(shí)，要把36 m厚的崩塌體清基搞引流也不現(xiàn)實(shí)。因此采用了平壓過濾反堵灌漿法，做法是用編織好的稻草與砂互層壓在出水點(diǎn)上，上面堆壓碎石，再壓塊石作過濾層，取得同樣堵漏效果。

3.通道追源灌漿法

對(duì)于斷層帶及伴生巖溶發(fā)育的溶洞，是工程漏水最嚴(yán)重也是最難處理的地段。為了堵塞這些通道，創(chuàng)造了通道追源灌漿法。做法是在下游出水處清基，砌一道高1～6 m、厚2 m的漿砌石擋漿防滲墻，將分散漏水集中到漏水主河槽內(nèi)，然后安裝導(dǎo)流管和通道追源灌漿管，再充填塊石、碎石、砂并鋪平，現(xiàn)澆埋石混凝土作承受灌漿壓力的蓋板，等蓋板養(yǎng)護(hù)滿3天以上，從庫岸地面打斜孔通入大龍洞內(nèi)，把通道追源灌漿管與灌漿機(jī)接通，用大于水頭高度1.5～2倍的灌漿壓力做通道追源灌漿，將所有與漏水主河槽有連通的隱蔽和非隱蔽的漏水通道全灌住。這種做法能大量灌入砂、碎石，節(jié)省水泥，減少水玻璃的摻入量，為帷幕灌漿增大灌漿壓力，確保灌漿質(zhì)量，減少帷幕排數(shù)，節(jié)省投資以及提高帷幕體的耐久性等。

4.漿沖碎石、砂填洞法

灌注較大的未充填或半充填廳堂式溶洞時(shí)，有一些單個(gè)溶洞可灌體積達(dá)300～407 m3。若單純用水泥砂漿灌注，耗灰量大，投資多，不宜采用；用水沖碎石、砂預(yù)充填溶洞時(shí)，灌入溶洞的為碎石、砂，具有強(qiáng)透水性，變成了在碎石層中的灌漿，增加了灌漿的技術(shù)難度和鉆孔密度，對(duì)整個(gè)溶洞也不可能全部灌好。

為了節(jié)省水泥，又保證水泥碎石結(jié)石強(qiáng)度具有耐久性，采用調(diào)制好的水固比為2∶1的水泥漿液連同碎石、砂充填溶洞，在灌漿壓力、漿液、水流以及灌漿材料自重的作用下，可將碎石和砂沖到較遠(yuǎn)處，又能在鉆孔附近堆積結(jié)石，從而將溶洞堵塞，再用高壓復(fù)灌，能使溶洞充填密實(shí)。

5.一次高壓花管式灌漿法

此法用于黏土全充填的溶洞灌漿。其方法是將栓塞塞在溶洞頂部的完整巖石中，栓塞以下接灌漿花管，花管上有6排小孔，呈梅花形分布，灌漿時(shí)使用較大的壓力，使水泥漿從花管的孔中高壓射出，與充填溶洞的黏土混合，凝結(jié)成密實(shí)的水泥黏土結(jié)石。對(duì)于半充填的溶洞，宜用漿沖碎石、砂填洞法灌漿與一次高壓花管式灌漿法結(jié)合使用，即先用前法將未充填部分的洞穴填滿，再用后法灌注使之密實(shí)。

6.反捕捉洞穴海黃鱔魚灌漿法

靖西縣大龍?zhí)端畮靸?nèi)有6個(gè)漏水洞及其巖溶管道連通壩后所有漏水點(diǎn)，漏水量達(dá)7.65 m3/s，洞內(nèi)流水速度隨著庫水位升高而加快，5號(hào)漏水點(diǎn)深潭面積達(dá)100 m2，水深達(dá)10 m，漏水呈波浪狀翻滾，堵漏難度很大。為此，獨(dú)創(chuàng)了反捕捉洞穴海黃鱔魚灌漿法。做法是在庫內(nèi)漏水洞中埋入不同深度的灌漿管，并充填塊石、碎石到洞口下20 cm，用細(xì)小碎石鋪平，澆筑混凝土平洞口，灌漿封堵漏水洞及巨型巖溶通道，然后在漏水洞周邊進(jìn)行固結(jié)灌漿，全面封堵與巖溶通道有連通的溶溝、溶槽、裂隙、節(jié)理等滲漏通道和非滲漏空間。

7.堵頭加強(qiáng)通道追源灌漿法

在大龍?zhí)端畮彀l(fā)電廠房左下角有一個(gè)漏水點(diǎn)與庫內(nèi)3個(gè)漏水洞有連通，而且該處具有較好的剛性條件，同時(shí)位于f斷層斜交大壩的下游交會(huì)處，在斷層附近有廳堂式、管道式溶洞發(fā)育，并與其他漏水通道連通。為了堵塞這些漏水通道，在施工中獨(dú)創(chuàng)了堵頭加強(qiáng)通道追源灌漿法。做法是將集中漏水點(diǎn)出口處擴(kuò)大、深挖，在漏水洞中插入多條鋼管和一條鐵管作為導(dǎo)流和通道追源灌漿管，用水玻璃攪拌均勻混凝土回填預(yù)埋，在漏水洞處澆筑混凝土高于水面，待混凝土硬結(jié)后，把通道追源灌漿管或?qū)Я鞴芘c灌漿機(jī)接通，開始進(jìn)行通道追源灌漿，通過灌漿加壓，使追源灌漿的水泥漿液穿過大壩壩基進(jìn)入庫內(nèi)直至漏水進(jìn)口處和非漏水的溶洞、裂隙、庫底的巖溶發(fā)育空間，取得壩基、庫區(qū)堵漏及庫底防滲的多元效果，將所有與漏水有連通的隱蔽和非隱蔽的漏水通道全部堵住。

這種做法可大量灌入砂、石粉，節(jié)省水泥用量及減少水玻璃的摻入量，提高帷幕灌漿的灌漿壓力，對(duì)確保灌漿質(zhì)量、減少帷幕排數(shù)、節(jié)省投資以及提高帷幕體的耐久性等起到綜合治理效果。

8.喇叭形導(dǎo)流平壓過濾反堵灌漿法

靖西縣大龍?zhí)端畮煲绾榈老掠斡虚L(zhǎng) 55 m、寬約 30 m、水深 2～4 m 的大深潭，潭中各漏水點(diǎn)漏水呈翻滾狀，漏水點(diǎn)地形呈鍋頭狀，漏水點(diǎn)周邊及漏水口均為泥砂、黏土和淤泥。深潭面積大，對(duì)潭中漏水點(diǎn)的引流封堵，傳統(tǒng)做法首先是清理潭中的所有泥土，需要花大量人力、物力和財(cái)力，而且造成更大的深潭，對(duì)封堵工作極為不利；如果采用混凝土回填，也需要大量的投入，是很不現(xiàn)實(shí)的。因此在施工中獨(dú)創(chuàng)了喇叭形導(dǎo)流平壓過濾反堵灌漿法。做法是將預(yù)先編好的草墊沿漏水點(diǎn)地形搭接鋪好壓實(shí)，使漏水從草墊的中心上涌，底部倒入碎石以減弱涌水壓力，再用編好的草墊和砂、石粉互層填高出水面，然后用大塊石壓牢，使其只能漏水而不能出漿，水泥砂漿從出水口向上游的漏水通道逐漸沉積、析水結(jié)石堵住滲漏通道。此法起到環(huán)保和減少浪費(fèi)的作用，減少水玻璃摻入，提高帷幕體的耐久性。

三、防滲堵漏灌漿質(zhì)量與效果評(píng)價(jià)

水庫灌漿施工結(jié)束后，通過檢查孔壓水試驗(yàn)和巖心檢查，灌漿后達(dá)到了規(guī)范的要求。對(duì)個(gè)別不合格的灌段進(jìn)行復(fù)灌,直到合格為止。同時(shí)對(duì)灌漿進(jìn)展情況、灌漿前后水庫滲漏量變化、灌漿資料整理等進(jìn)行全面系統(tǒng)的檢查、分析、評(píng)價(jià)，最后通過工程驗(yàn)收。這兩個(gè)工程在灌漿前，大壩漏水均很嚴(yán)重，下游壩面大面積濕潤(rùn)，有多處集中滲漏及射流現(xiàn)象，灌漿后已無明顯漏水，下游壩面濕潤(rùn)基本消失，灌漿效果顯著。通過檢查孔巖心證實(shí)，壩體內(nèi)洞穴、滲漏通道得到水泥結(jié)石有效充填堵塞，起到防滲作用，并加大了壩體容重，增加了大壩的穩(wěn)定性。

四、結(jié) 語

上林縣大龍洞水庫和靖西縣大龍?zhí)端畮旆罎B堵漏灌漿技術(shù)，是在工程設(shè)計(jì)和施工中不斷探索、創(chuàng)造、試驗(yàn)、引進(jìn)、總結(jié)出的獨(dú)特的防滲堵漏灌漿新技術(shù)，其主要特點(diǎn)有：

①根據(jù)不同地段的巖溶滲漏特征，分析滲漏通道的位置及其與出水部位的聯(lián)系，采取相應(yīng)的堵漏措施。

②根據(jù)水庫巖溶的滲漏特點(diǎn)，總結(jié)出了“反堵減壓、摻料沖填、濃漿成幕、高壓補(bǔ)強(qiáng)”的灌漿工藝流程，改進(jìn)了布孔方式，以達(dá)到最佳效果。

③此灌漿技術(shù)可在水庫蓄水運(yùn)行的情況下施工，不必放空水庫，保證了施工期的發(fā)電和灌溉。

④灌漿質(zhì)量良好，檢查孔合格率100%，達(dá)到規(guī)范要求。堵漏效果滿足了設(shè)計(jì)的要求。

該套灌漿技術(shù)在廣西水利水電工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。

[1]袁黎明.地震多發(fā)區(qū)巖溶地基灌漿技術(shù)的應(yīng)用[J].中國(guó)水利，2008（12）.

[2]勞武,彭鳳瓊.漿砌石壩墻體間灌漿補(bǔ)幕堵漏治理技術(shù)的應(yīng)用[J].水利水電技術(shù),2004（12）.

[3]白永年，等.中國(guó)堤壩防滲加固新技術(shù)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2001.