浯溪水電站巖溶地質的固結與帷幕灌漿

李晶瑩

（湖南省水利水電工程總公司 長沙市 410007）

1 浯溪水電站巖溶地質情況

浯溪水利水電樞紐工程以發電為主，兼有航運、灌溉、旅游、交通等綜合效益，屬于Ⅲ等中型工程。水庫校核水位▽92.43m，相應庫容2.757億m3，正常蓄水位▽88.50 m，相應庫容1.778億m3，電站總裝機10萬kW。

壩址區地表巖溶形態以溶溝、溶槽為主，地下發育溶洞。據鉆孔揭露壩址河床、兩岸多為灰巖，淺部巖溶較發育，線巖溶率5%～28%，主要為溶蝕裂隙、溶洞，洞高一般（0.2～3.0）m，巖溶發育深度河床較淺，左岸較深。規模較大的溶洞洞高達8.2m，除個別溶洞無充填外，大部分半充填或全充填砂、砂礫石及少量泥質物，結構松散，鉆進時帶出大量砂及泥質物，強透水性；大多數溶洞沿層面發育，少數規模較大的溶洞系沿斷裂構造線方向發育。充填性溶洞以中粗砂為主，含泥量少，松散。半充填溶洞主要為黃色粉質粘土，軟塑狀半充填，鉆進有掉鉆現象，無回水，內含少量砂礫石、黃褐色的砂及碎石灰色砂質粘土。

2 固結灌漿的調整

根據勘測資料，揭露出基坑基礎巖溶空洞孔隙較多，設計對整個的溢流壩基礎進行全范圍的固結灌漿處理。溢流壩基礎范圍長32.25m，寬20m，設計為全部基礎面布孔，間距3m，呈梅花狀，除上游第一排孔深8m外，其余全部6m。

2006年3月份，首先對作為一期基坑縱向圍堰一部分的溢流壩10#壩塊的右側溢流面基礎進行了固結灌漿，鉆灌孔數為45孔，鉆灌深度為533.5m，灌漿31.5t。在鉆灌過程中發現，有的孔鉆至設計深度，全是致密的石灰巖，基本無吸水情況，有些孔有串珠狀的大小溶洞存在，內有充填或半充填物，灌漿不起壓，有的孔灌漿時甚至孔位附近的洞隙中冒漿，后采用封堵冒漿點和摻速凝劑的方法完成灌漿。在完成10#壩塊的固結灌漿后，設計方與施工方對灌漿中的情況進行分析，最小的16#孔單米吸漿量只有20kg，對有溶洞的24#孔位進行了靜壓充填，耗漿16.5t，待凝后重復掃孔灌漿起壓，但后來在布置在24#孔附近的檢查孔中又鉆到溶洞，將檢查孔的孔位向下游移動20cm，鉆孔取出又是致密的石灰巖芯。為此認為：

（1）對那些全孔段都是堅硬致密完整的石灰巖巖芯的孔位無須進行固結灌漿。

（2）對有溶洞裂隙的孔位進行灌漿，因溶洞的連通性，漿液很難起壓，或采用速凝劑也只能在速凝的范圍內起壓，對加固地基而言意義不大。

（3）石灰巖地區的巖溶地質，就承載力而言，不會影響地基的穩定性，無須再進行固結灌漿處理；但在巖溶地帶進行固結固結灌漿可在灌漿的一定范圍內將巖溶洞穴充填固結，為帷幕灌漿提供條件，因此帷幕線的上、下游側各進行一排固結灌漿，以更好地形成帷幕?；谶@種總結，在后來的11#～14#以及二期施工的1#～9#壩塊中均取消了整個溢流面基礎的固結灌漿，而只在帷幕線的前后各1.5 m范圍內進行固結灌漿，為防水帷幕的施工創造條件。

3 巖溶區固結灌漿

3.1 堵 漏

11#壩塊下有兩個水流通道，建基面上的各處涌水被半圓管覆蓋、引導，最后集中到兩個通道進入前齒槽上游的集水井，這樣保證了混凝土的干地澆筑。通道內水流較急，固結灌漿時漿液壓入通道后均流入了集水井，必須封堵這兩個流水通道，固結灌漿才能正常進行。

當混凝土澆筑到一定高程后，拆除集水井的抽水機，將集水井以砂卵石封閉，并在頂層澆2m厚的混凝土蓋重，這樣使將通道內的水流不發生明顯流動。然后在通道頂部鉆150mm的大孔，每個通道鉆2個孔，孔距1m，鉆孔完畢后向孔內灌注摻水玻璃的水下細石混凝土，進一步將水流基本封住，然后再在兩個孔之間進行充填灌漿，這樣將水完全阻隔在固結灌漿與帷幕灌漿范圍之外，為灌漿施工創造了條件。

3.2 固結灌漿孔的溶洞的處理

在壩軸線上游L0-28.8部位，為帷幕線的設計部位，在帷幕線的上、下側各1.5m處，即L0-27.55與L0-30.05設計了二排固結灌漿孔，上游孔孔深8m，下游孔孔深6m。固結灌漿鉆孔的過程中，出現過掉鉆卡鉆現象，說明遇到了溶洞或大的裂隙。此時灌漿時無壓力。因基坑屬于喀斯特地質區，此種情況出現較多，采取的辦法是加濃配比，使用雙液泵，并摻加細砂與水玻璃。灌注一段時間后停止灌漿，待凝一段時間后掃孔復灌，重復數次，直到填滿孔洞，待基本充填密實后，再進行正常的固結灌漿。

因為溶洞和裂隙的存在，有些孔洞吸漿量很大，在11#、12#壩塊的固結鉆孔灌漿中，有些孔有3～4個大小不一的溶洞，個別孔洞灌漿達9t水泥以上，而且水玻璃最大配比達到30%。

3.3 固結灌漿

浯溪水電站固結灌漿采用從上至下灌漿法，施工順序為：接觸帶鉆孔、洗孔、壓水試驗、灌漿、待凝、掃孔、鉆下一段孔、洗孔、壓水試驗、灌第二段、封孔。

10#壩塊的固結灌漿在2006年9月份進場后即開始進行。10#閘墩左側的堰體因處于基坑外，為河水覆蓋，不具備鉆孔灌漿的條件，故只能進行閘墩右側即基坑內部分的灌漿施工，按當時未修改的設計布孔，壩基底部梅花狀布孔，孔距2m，排距3m。3臺鉆機同時開鉆，先鉆一序孔，灌漿，再鉆二序孔，灌漿。灌漿采用從上至下灌漿法，分2段灌漿，先鉆接觸段2m，進行接觸段灌漿，待凝后掃孔，鉆第二段，再灌第二段，最后終孔。灌漿壓力接觸段為0.25MPa，第二段為0.3MPa，當孔內灌漿20min內吸漿量低于1L時完成灌漿。

10#壩塊閘墩寬度為3.2m，灌漿施工前閘墩已達到85m，距巖基面有13m，不宜在閘墩上開孔灌漿。為保證閘墩下巖基的固結灌漿孔能達到設計的密度，在閘墩左側距閘墩邊線50cm的位置進行了補鉆斜孔，鉆孔高程73.5m，孔斜度75°，孔深按與對側斜孔間底部距離保持3m計算確定，孔底插入到了閘墩的正下部，保持與二期施工的斜孔的底部間距為2m。斜孔灌漿方法與豎孔一致。

11#～13#壩塊的固結灌漿均分2排布置，間距3m，鉆孔跳孔分序布置，已具備鉆孔條件的一序孔均先鉆完2m段，灌漿待凝后再進行下段施工。

每個單元固結灌漿完成后要進行灌漿成果檢驗，檢查孔布置在巖石較為破碎、固結施工時吸漿量較大、施工時相對困難的部位，并布置在前后2排孔的中間。檢查孔作壓水試驗，合格標準為呂榮值低于5.0Lu。

11#～13#固結灌漿的檢查孔因正好布置在帷幕線的位置，故固結灌漿檢查孔同時可作為帷幕灌漿的先導孔。

4 巖溶段帷幕灌漿

帷幕灌漿采用分3序加密，自上而下分段，孔內循環法施工。對布置有雙排的10#壩塊段先灌下游排，后灌上游排。壩體混凝土和基巖接觸段單獨灌漿并待凝；其它孔段當孔口無涌水時，灌漿結束可不待凝；有涌水孔段和地質條件復雜地區的孔段，灌漿結束應待凝，待凝時間應根據具體條件確定。

灌漿壓力保持不變，注入率持續減少時，或當注入率不變而壓力持續升高時，不得改變漿液水灰比；當某一比級漿液的注入量已達到300L以上或灌注時間已達30 min，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不明顯時，應變濃一級；注入率大于30L/min時，可根據具體情況越級變濃。灌漿過程中發現冒漿、漏漿，根據具體情況按工程采取嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法進行處理。

11#壩塊帷幕孔在灌漿過程中發生串漿，暫停灌漿，將串漿孔用塞塞住，待灌漿孔灌漿結束后，串漿孔再行掃孔、沖洗，而后繼續鉆進和灌漿。

雖經堵漏和固結處理，但在有此帷幕孔開孔時仍有少量滲涌水從孔口出來。對孔口有涌水的孔段，灌漿前測記涌水壓力和涌水量，根據涌水情況，采取縮短段長、提高灌漿壓力、濃漿結束、屏漿、閉漿、漿液中摻入速凝劑、待凝等措施綜合處理。

灌漿注入量大，灌漿難以結束時，選用低壓、濃漿、限流、限量、間歇、漿液中摻入速凝劑、改變漿液等措施處理。該段經處理后進行掃孔，重新按技術要求進行灌漿，直至結束。

5 固結灌漿與帷幕灌漿材料消耗對比

在巖溶地區的帷幕灌漿，是在固結灌漿完成后的范圍內進行的，因此，帷幕灌漿的鉆孔與灌漿的完整性均較固結灌漿要好，在材料的消耗上也要少很多。在溢流壩的帷幕線前后的固結灌漿孔共117個，基巖鉆孔979.2m，帷幕灌漿孔27個，基巖鉆孔423.6m，固結灌漿耗用水泥328.25t，帷幕灌漿耗用水泥24.95t。固結灌漿單米砂漿量335kg，帷幕灌漿單米耗漿量58.9kg。

6 結 語

（1）喀斯特地形區，因灰巖結構致密，性狀堅硬，屬Ⅵ級巖，在地基鑒定中，屬承載力比較理想的基礎，因此除對顯露的溶槽與斷裂帶進行處理外，對巖體結構上的洞穴可不進行固結灌漿處理。這樣在保證了工程安全的前提下，既有利于節省工期，又節約了工程投資。

（2）在固結與帷幕灌漿的鉆孔工序中，有沖洗的要求，但喀斯特地形區的地質結構本身存在大的空隙與孔洞，如將這些空隙與孔洞中有些充填或半充填物悉數洗凈，在灌漿過程中會加大凝漿困難，灌孔不起壓等情形。因此，更好地保證灌漿的成功率，對喀斯特地形區的灌漿孔可不用沖洗。

（3）在喀斯特地形地區，因滲漏通道的普遍存在，防滲帷幕的施工是保障庫區蓄水安全的關鍵所在。在進行帷幕灌漿前，先對帷幕線區域前后一定范圍內進行灌漿封閉，有利于消除帷幕灌漿中的跑漏漿現象，然后再實施帷幕灌漿，這樣才能形成比較理想的防滲線。