喀斯特洼地復雜滲流場封堵建庫關鍵技術研究應用

摘 要：巖溶地區復雜的水文地質條件是水利水電工程建設中常遇的難題，往往由于對滲流場的勘測計算不夠精確，造成了防護工程的巨大浪費，或是引起巨大的經濟損失。貴州某洼地水庫在已經探明地下滲流巖溶管道的條件下，主要對淺層巖溶管道、深層巖溶管道及深大暗河的多項封堵技術進行了研究應用，成功封堵建庫。這些封堵技術的應用對今后解決水利水電工程的滲漏問題具有參考作用。

關鍵詞：喀斯特洼地；復雜滲流場；封堵建庫；技術應用

1 概述

在貴州喀斯特高原地貌中的峰叢洼地地貌區，具有分布最廣且面積不等但數量較多的喀斯特洼地。這些洼地的水系分布相當復雜，水資源通過復雜的泄水通道轉入地下，在地下存在著復雜的喀斯特管道和溶隙系統[1]。這種情況使得洼地暴雨后積澇，久晴干旱，土地資源不能利用，水資源也不能利用，造成巨大的浪費。為了將喀斯特洼地的水資源利用起來，成功封堵復雜滲流場[2]成為關鍵。

文章以貴州某洼地水庫為例，展開對喀斯特洼地復雜滲流場封堵建庫施工技術的研究，以期掌握一套成熟的綜合施工技術，解決喀斯特洼地水資源難以利用的問題。

2 工程概況

本工程地理位置為貴陽市東北部。水庫主要功能是為工業項目供水，兼顧下游灌溉用水。該項目區是一封閉條件較好的天然坡立谷，以灌漿封堵形成水庫。

該項目主要施工難度為：喀斯特洼地復雜滲流場管道系統及深大暗河封堵（地下壩）施工，主要包括：淺層巖溶管道混凝土封堵體的結構形式、嵌入方式；深部巖溶管道灌漿封堵技術方法及工藝。

3 巖溶管道封堵施工技術

3.1 淺層巖溶管道封堵施工技術

3.1.1 淺層巖溶管道封堵體封堵結構形式、嵌入方法。（1）無填充物淺層巖溶管道封堵：開口寬度小于20cm，填充細骨料混凝土直至巖溶結構填充密實；開口寬度大于20cm，巖溶結構周邊基巖布設斜向注漿錨桿（錨桿盡可能接近水平），清理巖壁深度超過開口寬度的2倍，錨桿間鋼筋連接后澆筑一或二級混凝土，待混凝土達到一定強度后對混凝土及周邊基巖進行固結灌漿加強整體性。（2）有填充物淺層巖溶管道封堵：開口寬度小于20cm，盡可能移除填充物，最小移除深度不小于開口寬度的2倍，填充細骨料混凝土直至巖溶結構填充密實；開口寬度大于20cm，盡可能移除填充物，最小移除深度不小于開口寬度的2.5倍，巖溶結構周邊基巖布設斜向注漿錨桿（錨桿盡可能接近水平），清理巖壁深度超過開口寬度的2倍，錨桿間鋼筋連接后澆筑一或二級混凝土，待混凝土達到一定強度后對混凝土及周邊基巖進行固結灌漿加強整體性。該處理為后續灌漿處理未移除填充物的前提，可保證灌漿處理時不輕易產生地表抬動和地表冒漿。

3.1.2 淺層巖溶管道封堵體施工。（1）抽排、引流積水及漏水。采用抽水泵持續將巖溶結構內積水抽干，如有漏、涌水進行引流，隨時保證巖溶結構及附近處于干地施工條件。（2）巖溶結構周邊基巖面清理。待巖溶結構處于無水條件時，進行溶洞充填物及周邊巖壁清理。能采用機械清理盡量采用機械清理，機械無法清理時采用人工對充填物清理、轉移；巖溶結構巖壁清理一律采用人工清理。清理標準按照混凝土澆筑基巖面驗收要求進行。（3）注漿錨桿施工。a.材料：錨桿材料及規格按照設計圖紙的要求，采用Ⅱ級螺紋鋼筋，單根長3.0m，桿體使用前調直、除銹。注漿錨桿的水泥漿采用強度為P.O.42.5的普通硅酸鹽水泥。b.鉆孔：錨桿孔開孔前按照設計圖紙要求進行孔位校核，其孔位偏差不大于20cm。采用YT28型手風鉆進行鉆孔施工，錨桿孔的孔軸方向按照設計圖紙要求控制。注漿錨桿鉆孔孔徑大于錨桿直徑15mm以上。錨桿孔鉆孔深度為入巖2.5m～2.9m，外露10cm～50cm，孔深偏差不大于5cm。鉆孔結束后，將孔內殘渣用氣、水沖凈，孔口應妥善保護，以免掉入雜物。c.注漿：采用先注漿后安裝錨桿的施工程序。水灰比在1：0.38～1：0.45之間。采用先注漿后插入錨桿的施工方法。

3.1.3 混凝土澆筑施工。（1）混凝土工藝流程：清理完基巖面、注漿錨桿施工完畢再次清洗后，便進行混凝土澆筑施工。（2）混凝土原材料技術指標及制備：使用強度等級不低于42.5MPa的普通硅酸鹽水泥，其細度、安定性和凝結時間等應滿足施工圖紙規定的C15混凝土性能要求。砂符合混凝土的拌制要求，骨料粒徑應在5mm～40mm之間。（3）混凝土施工方法。a.基礎或施工縫面處理：人工采用風鎬處理，按設計要求做結構縫面處理，施工縫人工鑿毛。b.倉面驗收：沖洗倉面，同時準備好驗收資料，請監理工程師驗收倉面并簽寫開倉證。c.混凝土澆筑：混凝土入倉采導管或溜槽直接入倉，振搗器振搗，對稱均勻下料，使砼面均勻水平上升。d.混凝土養護：為保證混凝土質量，設置專人對混凝土進行均勻灑水養護，保持混凝土表面濕潤。

3.1.4 灌漿處理[3]。溶洞混凝土封堵體完成7天后，進行溶洞周邊灌漿，布孔布置巖溶管道開口小于50cm不進行灌漿處理，開口大于50cm的鉆孔按照沿巖溶管道結構邊線布孔孔距1.0m原則布孔，最小布孔數不小于2個，采用“孔口封閉或孔內卡塞、自上而下、孔內循環、分段灌漿”的工藝進行。灌漿深度5m，最大灌漿壓力0.5MPa。

3.2 深層巖溶管道及深大暗河封堵施工技術

深層巖溶管道由于埋深大、發育形式復雜等因素制約，采用人工探洞選址然后利用混凝土堵洞成庫的方法，是不能適應本工程水庫復雜滲流場環境，故采用鉆孔封堵、灌漿成幕、阻水成壩的施工工藝。帷幕灌漿成單孔布置，在巖溶發育部位可視情況加密鉆孔或布置雙排、多排帷幕，以形成阻水帷幕。

3.2.1 小型溶蝕結構灌漿處理工藝。根據該水庫工程地質勘探結果，在埋深23m以上溶蝕結構發育均較小，且大多為充填型溶洞，少部分為半充填型，充填物以粘土為主夾雜少量碎石。

針對此種半充填和全充填溶蝕結構，實踐總結出了一套行之有效的處理模式，工藝流程如下：（1）補充勘探（2）充填級配料（半充填溶洞）（3）級配料預固結灌漿（全充填溶洞直接灌漿不投料）（4）高壓噴射灌漿擠密（5）帷幕灌漿→質量檢查。

3.2.2 大型溶蝕結構灌漿處理工藝。在埋深24m以下的大型溶蝕結構中，分為暗河經過溶洞和全充填、半充填飽水溶洞。對全充填、半充填飽水溶洞沿用了埋深23m以上小型溶洞的處理方式，只是個別溶洞空腔較大的情況下，在大口徑鉆孔后回填了部分混凝土。針對本工程所遇溶洞，其溶洞發育規模大、地下暗河水流湍急并伴有涌水，情況復雜，處理難度極大。經研究探索綜合應用了多種堵漏技術，并創造性的采用了阻水欄柵。具體工藝流程如下：補充勘探→設置鋼管格柵→設置模袋→模袋充填灌漿→充填級配料→級配料預固結灌漿（膏狀漿液或水泥水玻璃雙液灌漿）→灌注砂漿→帷幕灌漿→質量檢查。

4 結束語

該水庫實施到現在已基本成功，尤其是對本工程中發育規模較大的溶洞封堵體的成功實施，預示著在喀斯特復雜滲流場環境下，在通過鉆探和物探工作將漏水溶洞的分布、位置、規模和狀況基本調查清楚，為封堵結構和封堵方法的設計創造前提條件的基礎上，隨著灌漿技術發展對地下暗河封堵工藝也日趨成熟，采用鉆孔封堵、灌漿成幕阻水成壩的施工工藝是可行的。

在貴州進行水利水電工程建設，巖溶地區的滲漏已經成為必須克服的主要問題。因此，本工程中復雜滲流場封堵施工技術的研究應用具有里程碑的意義。

參考文獻

[1]宋林華，房金福，鄧自民，劉宏.喀斯特洼地的分形特性研究[J].地理研究，1995.

[2]鄒成杰.巖溶區地溫場與巖溶滲漏問題的研究[J].中國巖溶，

1989，8（2）.

[3]朱錄才.灌漿施工技術在水利工程中的應用[J].科技傳播，2011.

作者簡介：羅啟北（1956-），男，貴州貴陽人，教授，主要從事水工結構教學與研究工作。

李立（1994-），男，貴州織金人，碩士研究生，主要從事水工結構專業工作。