強(qiáng)巖溶地區(qū)庫區(qū)防滲處理設(shè)計與施工

□伍承駒（貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院）

強(qiáng)巖溶地層庫區(qū)滲漏系統(tǒng)十分復(fù)雜，在強(qiáng)巖溶地區(qū)建造水庫，就必須使用大量的勘察手段，調(diào)查清楚可能存在的滲漏通道，并針對不同滲漏方式采用行之有效的防滲措施，才能達(dá)到良好的防滲效果。

1 工程概況

馬家水庫工程位于貴州省威寧縣迤那鎮(zhèn)境內(nèi)，水庫所在河流底革小河為長江流域金沙江水系三級支流，工程區(qū)距迤那鎮(zhèn)約5km，距威寧縣城約69km。工程區(qū)內(nèi)有威寧至昭通102省道通過，交通十分便利。初定庫容108萬m3，正常蓄水位2198.0 m，因水庫為天然水塘改造而成，無攔水建筑物，主要建筑物僅有一條輸水隧洞。工程主要功能為人畜飲用、灌溉等，是可以綜合利用的小（1）型水利工程。

2 巖溶發(fā)育特征及不良地質(zhì)

2.1 巖溶發(fā)育特征

測區(qū)內(nèi)各碳酸鹽巖地層巖溶發(fā)育不均，即巖溶發(fā)育隨地層分布在空間上的不同而存在差異。據(jù)統(tǒng)計，測區(qū)內(nèi)共發(fā)育落水洞11個，主要發(fā)育于C1b地層中，其中C1b地層中有10個，C1s地層中有1個；巖溶洼地29個，主要發(fā)育于C1s、C1b地層中。

據(jù)統(tǒng)計具有方向巖溶洼地共29個，巖溶洼地在N10～60°W方向最為發(fā)育,其次在N10～60°W較為發(fā)育,其他方向規(guī)律不明顯。

2.2 不良地質(zhì)

碳酸鹽巖分布區(qū)巖溶發(fā)育，巖溶洼地及漏斗附近偶爾發(fā)生小規(guī)模覆蓋層塌陷，深切河谷的谷坡較陡，坡腳常見崩塌堆積物。碎屑鹽巖分布區(qū)河谷切割一般較深，坡谷較緩，偶見較緩斜坡地帶產(chǎn)生小規(guī)模滑坡及泥石流等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象。

3 水庫滲漏評價及水庫防滲設(shè)計

3.1 水庫滲漏評價

從水庫庫區(qū)的工程地質(zhì)條件及鉆孔資料探明，水庫庫尾分部的地層巖性為石炭系下統(tǒng)祥擺組（C1x）、舊司組（C1j2）碎屑巖相對隔水層，且無低鄰谷分部，地表分部的4個泉點高程分別為2193.20m、2199.60m、2230.80m、2250.70m，不存在滲漏問題；水庫左岸巖性為石炭系下統(tǒng)上司組（C1s）灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，擺佐組（C1b）白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r等，洼地、落水洞、溶洞極其發(fā)育。102省道公路穿越段為庫周最低處，出露地層巖性為石炭系下統(tǒng)舊司組第二段第一層（C1j2b）鈣質(zhì)粘土巖、粘土巖及炭質(zhì)粘土巖夾狀泥晶灰?guī)r和泥質(zhì)灰?guī)r，石炭系下統(tǒng)上司組（C1s）灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，根據(jù)鉆孔資料表明，ZK1、ZK5、ZK6鉆孔地下水位分別為2182m、2183.20m、2190.10m，均低于現(xiàn)庫水位，該段也存在滲漏問題；水庫右岸山體雄厚，出露地層巖性為石炭系下統(tǒng)上司組（C1s）灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，石炭系下統(tǒng)舊司組（C1j2）粘土巖、砂巖。水庫靠近102省道位置發(fā)育泉點S09和S11，兩泉點出露高程分別為2199.70m和2199.50m，而且從鉆孔ZK4-1、ZK4-2資料，兩鉆孔地下水位高程分別為2241.70m和2196.00m，高于現(xiàn)庫水位。由此推斷水庫右岸地下水補(bǔ)給庫水。水庫蓄水后不會產(chǎn)生鄰谷滲漏問題。

綜上所述，水庫滲漏帶主要集中在水庫左岸及102省道穿越段，必須進(jìn)行防滲帷幕灌漿處理。

3.2 水庫防滲設(shè)計要點

水庫存在左岸鄰谷及庫首滲漏問題，須通過防滲帷幕進(jìn)行處理。①帷幕灌漿線總長度1614m。由于樁號帷0+029.178～0+793.796帷幕灌漿段山體較高，為減少無效進(jìn)尺，該段采用地表灌漿方式。根據(jù)天然壩體工程地質(zhì)條件和帷幕灌漿試驗，結(jié)合水利部專家組咨詢意見，設(shè)計帷幕軸線長1614m，單排孔，相鄰2排排距為2.00m，設(shè)計帷幕孔724孔，帷幕孔深入壩基巖體1.00m。帷幕灌漿孔分三序施工，先進(jìn)行Ⅰ序孔灌漿，再進(jìn)行Ⅱ序孔灌漿，最后進(jìn)行Ⅲ序孔灌漿。②設(shè)計灌漿壓力：兩邊排Ⅰ、Ⅱ序孔灌漿壓力為0.20～0.80MPa，兩邊排Ⅲ序孔灌漿壓力為0.20～1.20MPa，中間排各序孔灌漿壓力為0.30～1.40MPa。③灌漿材料及漿液配比：灌漿材料為普通硅酸鹽水泥和粘土為主，遇大漏漿及大通道時使用砂子和水玻璃。灌漿漿液采用水泥粘土漿。④質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：因壩體防滲帷幕的主要目的是減少滲漏，確保壩體安全，故根據(jù)壩體結(jié)構(gòu)特征不同區(qū)段選取不同的防滲標(biāo)準(zhǔn)，即：帷幕灌漿試驗區(qū)樁號壩 0+000～0+873.068段、0+873.068～1+244.406段透水率＜10Lu；樁號壩1+244.406～1+459.218和樁號壩1+459.218～1+614段透水率＜15Lu。

4 帷幕灌漿技術(shù)難點分析

4.1 鉆孔

工程采用三臺XY-1型鉆機(jī)進(jìn)行帷幕灌漿孔施工，鉆機(jī)就位后，按照設(shè)計要求進(jìn)行成孔施鉆，鉆孔直徑為φ110mm，采用回轉(zhuǎn)取心鉆進(jìn)工藝，先導(dǎo)孔和檢查要保證巖心采取率，選擇適合的轉(zhuǎn)速，合理的壓力和泵量，均勻的施鉆，使用較長的粗徑鉆具，防止鉆孔彎曲、偏斜，達(dá)到設(shè)計深度后復(fù)核孔深，待鉆孔檢查合格后，安裝灌漿管和止?jié){密封裝置，準(zhǔn)備進(jìn)行壓漿。

成孔必須保證鉆孔直徑≥110mm，鉆孔深度達(dá)到設(shè)計確定的深度，在工作中施工作業(yè)人員、現(xiàn)場管理人員必須嚴(yán)格認(rèn)真，按操作規(guī)范作業(yè)和檢查指導(dǎo)。帷幕灌漿孔，其孔底的偏差值不得大于表1中的規(guī)定。

表1 鉆孔成孔的最大允許偏差值表

每一個鉆孔完成后，用清水進(jìn)行鉆孔清洗，直到孔口返出清水或確認(rèn)孔內(nèi)無渣為止，鉆孔結(jié)束后應(yīng)及時對所有成孔進(jìn)行驗收，以便進(jìn)入下一道工序施工。

灌漿鉆孔必須保證孔向準(zhǔn)確，如果鉆孔方向發(fā)生偏斜將導(dǎo)致各孔灌漿的擴(kuò)散范圍不能互相搭接，從而留有滲漏水通道。在鉆孔過程中，利用測斜儀分段進(jìn)行孔斜測量，一般每鉆進(jìn)5～10 m進(jìn)行一次測量，作好觀測記錄和資料分析，及時發(fā)現(xiàn)問題，糾正鉆孔的方向，垂直或頂角<5°的帷幕孔，其孔斜偏差值不得大于表2的規(guī)定。

表2 帷幕孔孔低偏差值表

對于頂角>5°，最大允許偏差值按工程的實際情況根據(jù)設(shè)計圖紙和監(jiān)理工程師的要求確定。

4.2 制漿和灌漿設(shè)備選用

工程采用純水泥漿液進(jìn)行帷幕灌漿，水泥采用普通硅酸鹽水泥，水泥標(biāo)號為32.50級，水泥出廠檢查出廠合格證。制漿材料在配制時必須進(jìn)行稱量，稱量誤差控制在5%范圍內(nèi)，水泥采用重量稱量法，漿液采用機(jī)械攪拌，攪拌時間不少于3min，漿液進(jìn)入壓漿機(jī)前過篩，做到隨制隨用，從制備到用完時間不超過3h。

工程擬投入的漿液攪拌機(jī)和壓漿機(jī)(N100/15壓漿泵)均能滿足施工要求的拌和能力和容許工作壓力，灌漿管道能承受最大灌漿壓力1.50倍以上的壓力，能保證管路暢通。

4.3 灌漿

工程灌漿孔為單排帷幕，分三序施工。帷幕灌漿應(yīng)自上而下分段進(jìn)行壓水試驗，帷幕灌漿宜采用自上而下分段灌漿，各次序灌漿孔的各灌漿段在灌漿前宜進(jìn)行簡易壓水試驗，簡易壓水可結(jié)合裂隙沖洗進(jìn)行，壓力為灌漿壓力（由先導(dǎo)孔灌漿確定）的80%，并≤1MPa。

壓水試驗成果計算公式：

灌漿采用自下而上分段灌漿法、綜合灌漿法或孔口封閉灌漿法。根據(jù)工程特點，擬采用自下而上分段灌漿法。若采用分段灌漿法，分段長度控制在6m以內(nèi)，灌漿漿液的濃度由稀到濃，逐級變換。灌漿過程中，灌漿壓力或注入率突然改變較大時，應(yīng)立即查明原因，采取相應(yīng)的措施處理。

5 結(jié)語

基于水庫巖溶滲漏問題的復(fù)雜性，研究庫區(qū)巖溶滲漏的變化趨勢顯得十分必要。在強(qiáng)巖溶地質(zhì)條件下進(jìn)行水利工程施工是非常復(fù)雜的，必須掌握好巖溶發(fā)育規(guī)律，認(rèn)識它的特點，在實踐過程中去解決，了解和掌握基本資料，針對每一個具體問題進(jìn)行有效的處理，才能達(dá)到滿意效果。

[1]董俊瑞.巖溶地區(qū)水庫防滲施工技術(shù)[C].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2003（06）：23-24.

[2]肖貢元,劉秀英.天荒坪抽水蓄能電站上水庫防滲方案的設(shè)計決策[C].土石壩與巖土力學(xué)技術(shù)研討會論文集,2001(07）:67-68.