臨滄花崗巖巖體全風化的基礎防滲處理方案思考

孔昭榮

(云南省臨滄市臨翔區水務局，云南臨滄 677000)

1 臨滄花崗巖體概況

臨滄花崗巖體南起雙江縣的太平區，向北經蒙化寨、熱水塘、公干進入臨滄縣(現更名為臨翔區)的完招、扎房村，南北長68km，東西寬6～10km，最寬處12km，分布面積約587.1km2。是一個以二長花崗巖為主的斜長花崗巖、花崗閃長巖、二長花崗巖巖類組合的巖體。臨滄花崗巖SiO2含量較高，一般大于66%，屬于硅酸過飽和巖石，主要為黑云二長花崗巖。由于礦物成分、含量的不均勻，致使巖性很不均一，尤其在東西方向上，巖性變化較頻繁，有花崗閃長巖、斜長花崗巖，也有石英閃長巖。每種巖石的成分變化也很大，雖以黑云二長花崗巖為主，但也有含黑云二長花崗巖、二云二長花崗巖、白云母花崗巖及淺色二長花崗巖;在南北方向還有一定的不甚明顯的延續性［1］。

2 臨滄花崗巖體全風化特點

2.1 地基承載力不均一

全風化花崗巖為灰黃、灰白色含礫中粗砂土，礫石組成包括:10～2mm粒組含量25.2% ～38.7%，2～0.075mm粒組含量57.1% ～70.9%，0.075～0.005mm粒組(粘、粉粒)含量3.9% ～4.2%，0.005mm以下粒組(粘粒)含量一般小于3%，大多為不良級配的砂土。成分以石英為主，強度堅硬，呈棱角狀，表層結構松散，手搓即碎，中下部結構稍密～中密，殘余母巖結構。地基承載力不均一，偏差較大，最低 100kPa，最高達400kPa，大多為100 ～150kPa。

2.2 滲透性不均一，可灌性差，灌漿存在“吃水不吃漿”現象

全風化花崗巖的滲透性不均一，據某工程基礎帷幕灌漿統計分析，在1585段帷幕灌漿灌前壓水試驗統計中，透水率最低4.1Lu，最高917.5Lu，其中:1～10 Lu之間209段，占總數的13.2%;10～50 Lu之間993段，占總數的62.6%;50～100 Lu之間186段，占總數的12.7%;超過100 Lu的197段，占總數的12.4%。按照《中小型水利水電工程地質勘察規范》(SL 55—2005)附錄D 巖土滲透性分級［2］，透水率5≤q＜10為弱透水，10≤q＜100為中等透水，100≤q為強透水和極強透水，全風化花崗巖大多為弱透水～中等透水層。

根據《碾壓式土石壩設計規范》(SL 274—2001)6.2.9“在砂礫石壩基內建造灌漿帷幕前，宜先按可灌比(M)判別其可灌性:M＞15可灌注水泥漿;M＞10可灌注水泥黏土漿。可灌性應通過室內及現場試驗最終確定。”

式中 D15——受灌地層中小于該粒徑的土重占總土重的15%，mm;

d85——灌注材料中小于該粒徑的土重占總土重的85%，mm。

可灌比M可按上式計算，全風化花崗巖D15經試驗為0.1～0.4mm，故若要可灌，必須灌注d85為6.7～26.7 um的水泥材料。

同時條文說明中6.2.9～6.2.10“關于可灌性，除以可灌比M=D15/d85作判別標準外，也有用以下兩種指標作為判別標準的。”

a.滲透系數(k)。k＞1×10－1cm/s，可灌注水泥漿;k＞1 ×10－2cm/s，可灌注水泥黏土漿。

b.小于0.1mm顆粒含量小于5%時，一般能灌注水泥黏土漿。對所有砂層和砂礫石層，采用化學漿材料都是可灌的。超細水泥可灌注k=1×10－3～10－4cm/s的砂層。

無論從可灌比還是滲透系數分析，臨滄花崗巖體全風化層的可灌性較差，不宜灌注普通水泥漿，僅適宜灌注超細水泥或化學灌漿。由于多排孔灌漿中，往往是孔距1.5m，排距1.2m，但部分工程孔距需調整至1.0m，排距0.8m，局部地段孔距甚至要調整至0.75m才能形成帷幕，因此該地層大多可灌性差，“吃水不吃漿”現象比比皆是。

3 臨滄花崗巖體全風化層常規基礎帷幕灌漿缺點

3.1 耐久性差

灌漿機理是通過施加壓力，使全風化層逐漸被擠壓，被孔隙壓縮，逐漸變密實，從而減少透水量，而不是漿液完全充填全風化砂層間的孔隙，因此漿液過濃會導致不吃漿，漿液過稀會導致防滲效果不好。在工程運行過程中，由于土的彈性變形和殘余變形［3］等力學性質決定基礎全風化層會產生應力矢放，導致基礎的防滲帷幕耐久性下降，透水率會隨時間推移而逐漸增大。通過對某小(1)型水庫同一高水位(接近正常蓄水位)的滲流量對比分析，運行期2005～2013年，滲流量由12.2L/s增至14.1L/s，每年均呈上升均勢，增幅總量達16%。

3.2 基礎帷幕灌漿中存在薄弱帶

在基礎帷幕灌漿施工中，因灌漿過程不允許有灌漿蓋板抬動變形，要嚴格控制在灌漿蓋板抬動值設計規定允許范圍內完成灌漿工作。在灌漿蓋板以下5m內的第一、二段灌漿設計壓力往往很小，一般在0.2～0.4MPa左右，且壓水檢查壓力為設計灌漿壓力的80%。雖然檢查驗收時達到工程質量檢驗標準，但是在運行管理過程中該灌段需承受較高水頭壓力，水頭壓力往往會大于灌漿壓力，盡管目前尚未有水頭壓力是否對帷幕造成擊穿影響的結論性研究，但從理論上分析在運行管理中這一段的透水率勢必比完工檢查時要大。在基礎灌漿施工與運行中存在的這一矛盾，致使大多數基礎灌漿工程都存在薄弱帶，就目前而言，還難以解決。

4 臨滄花崗巖體全風化層基礎防滲處理思考

在某個項目實施過程中，攔河壩基礎處理為帷幕灌漿，帷幕灌漿設計孔距為2.0m，排距1.0m，后經灌漿試驗調整為孔距1.0m、排距0.8m。同一項目的輸水隧洞工程施工中采取高壓旋噴灌漿方式成功處理了一部分洞身段開挖過程中的流砂型坍塌，孔排距均為0.8m。兩個單項項目均由同一家施工單位施工，施工單位投標單價為鉆孔約130元/m，灌漿基礎和岸坡綜合單價約400元/m，高壓旋噴灌漿614元/m。用兩種方案做基礎防滲處理對比，以長10m、孔深1m為例:常規灌漿需布設兩排梅花形孔19個，造價為1007元/延米;高壓旋噴灌漿需布單排12個孔，造價為893元/延米(地形相對平緩)。若采用混凝土防滲墻方案，按當地價格，需1400元/m2左右。由此看來，高壓旋噴灌漿方案考慮地形因素后，造價較混凝土防滲墻低，與常規灌漿懸殊不大，若考慮長遠經濟效益，更經濟。通過實踐，高壓旋噴灌漿孔距按0.8m布置，在全風化花崗巖中能形成直徑為1.0m的連續樁，28d抗壓強度為2～3MPa。該工程高壓旋噴漿參數見下表。

從耐久性能方面看，高壓旋噴灌漿較常規灌漿好，同時還解決了常規灌漿第一、二段薄弱帶的問題。

在滲透性不均一、可灌性較差、“吃水不吃漿”的全風化花崗巖地層中，為提高工程的耐久性，建議在設計、施工中推行高壓旋噴灌漿方案。但高壓旋噴灌漿施工由于設備占地大，對地形要求相對較高，需分級開挖平臺施工，應充分考慮移動設備耗時及施工難度。

某工程高壓旋噴灌漿參數表