喀斯特巖溶地區水庫除險加固存在的問題及解決對策

婁國啟

摘 要：本文針對喀斯特熔巖地區的某水庫在除險加固方面所進行的施工過程進行論述，結合該水庫的除險加固工程的開展，對工程中采取的防滲漏的工作展開分析，重點談及施工工藝和施工中遇到的問題，對于提高喀斯特巖溶地區的防滲漏的效果具有參考作用。

關鍵詞：喀斯特地區 巖溶地區水庫施工 加固除險

中圖分類號：TV697 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）08（a）-0119-02

威黑水庫位于石林縣西街口鄉威黑老寨西1500m處，距石林縣城36km，地理位置：東經103°32`24"北緯24°48`55"。水庫區有簡易公路相通，交通較為方便。水庫始建于1957年初，1960年竣工，壩高17.50m，壩頂長160m，壩頂寬2.6m，庫容416萬m3，為小（一）型水庫。水庫徑流面積32km2，來水較豐富。目前分為主壩和副壩，主壩長約300m，于2000年進行防滲、除險加固，副壩約長200m，于2005年進行除險加固和防滲。主壩和副壩之間為一孤起山體，2016年進行防滲處理。主壩副壩之間距離約1km。

1 水庫概況

水庫區是巖溶發育的碳酸巖地區，庫盆為一坡立谷負地形，壩趾區為斷裂交叉復合部位，樞紐區構造裂隙極發育，巖石風化差異很大，巖性較破碎。該水庫自建成后即存在極為嚴重的滲漏問題，雖經多次續建及完善配套工程和1979年的兩岸壩肩坡做鋪蓋處理，但仍未從根本上解決滲漏問題，其大壩的集中滲漏冒水點就多達19處，單點漏水量0.3～73L/s不等（見表1），滲漏水總量達250～300L/s。經過幾次處理都不能使滲漏得到有效解決。

（1）庫、壩基底均無隔水巖層，僅是D2q組地層中間夾薄層泥質粉砂巖和深部微風化完整白云巖，裂隙不發育，透水性相對較差，起到相對的隔水作用。融水性與滲透性與表層巖溶帶相比顯著減弱。喀斯特山體水流滯蓄特點表現為表層巖溶帶張開度較高，是巖溶植被生長所需水文和養分的來源，隨深度增加，傳輸帶位于非飽和帶下部，成為滯蓄調節的重要組成部分。一些地區地表以下土壤層缺失，裂隙發育較差，表層巖溶帶分為上層非飽和帶與下層飽和帶，該帶巖石溶蝕作用相對較小，巖石破碎，對降雨入滲有輔助作用，非飽和帶包括土壤層，從水文循環角度是地下生物寄存的主要場所，是連接地表與深部可溶巖石的紐帶[1]。

（2）左右壩體滲漏問題中段的基底均位于單薄的山體位置，原壩體的清基不徹底，砂卵的漂石具有承載力低、強透水的特點。庫區地下水具有明顯的層間承壓性，與庫水位存在動態的變化關系。當庫區水位下降到接近地下排泄標高時，此時地下水補給庫水；當庫區水位上升到一定標高時，隨著水頭壓力的增大，改變地下水原來的水動力條件，從而導致庫水補給地下水，并在大壩下游排泄點溢出。

2 防滲漏漿布置

根據滲漏問題，對主壩、副壩、山體采用了灌漿處理的方法，進行滲漏通道的全線封閉。

第一，在主壩布置了帷幕，長度為286m。位于F2的斷層的上游，避開了巖體的斷層，灌漿的目的就是產生針對透水的防滲漏的效果，由于斷層的截斷部分是沿著壩體的軸線下游進行的布置，因此在距離軸線1.5m的地方，進行了左右壩肩的帷幕的灌漿線的施工，保證巖體的完整性，只對倉庫水沿線的破碎帶進行了滲透的施工，包括左右壩肩的帷幕灌漿線，采用灌漿結合壩體的方法，進行了斷層的施工，針對破碎帶發育較深的右壩，采用滲漏通道終端布置的方法，將滲漏的通道進行了截斷，布置了垂直終端的為母線，將裂隙以及影響破碎帶的滲漏的裂隙等進行了切斷，最后，采用了漿砌石的方法，封堵了左壩的庫岸的洞涇，但是隨著施工，發現施工的效果一般，因此，最終又采用了壩肩的滲漏通道的方法進行了切斷，布設了帷幕線，切斷了庫水沿溶洞滲漏的通道。

第二，跨斷層進行了破碎層的布置后，將上下游的灌漿中心線進行了雙排灌漿孔的設置，孔間的距離為2m，按照梅花型進行了布設，終端設置了單排的關鍵孔，孔間的距離為2m。

第三，按照壩體到壩基的不透水層的范圍的設定，遵循著混凝土重力壩的設計規范，定線的高度控制在85～135m。采用雙排帷幕孔，下游排布設在壩軸線上，上游排布設在壩軸線上游1.0m，呈梅花型交叉布置的垂直懸掛式帷幕，帷幕沿壩軸線向左延40m，以封堵與下層溶洞相連，并與庫水相通的溶隙。右岸向上游擴線延長60m，以截斷主要漏水帶，帷幕線全長286m。

第四，針對原重力墻進行砌筑的方法。利用帷幕灌漿鉆進施工的方法，將頂線的高程與帷幕灌漿的頂線一致起來。原來的壩基中部的砂卵漂基石層的基礎，需要采用固結灌漿進行處理，布置了固結灌漿的方法，在灌漿孔的位置，穿過下游的砌石和壩體，進行了灌漿孔的打孔施工，布置了4排的基固灌漿鉆進孔洞，然后按照打斜孔的方法，穿透了砂卵漂石層的方法，將灌漿頂線的高度設置在85～135m的位置，平均的范圍設定在9m×36m。

3 施工步驟

（1）按照分序加密的原則，將灌漿的順序設定為：先進性上下游排的固結果灌漿，然后對中間排進行灌漿，每排的施工為3個序孔，由第一個序孔到第二個序孔，再到第三個序孔，然后相間地進行布置，利用原帷幕進行灌漿孔的充填。灌漿的順序從固結到帷幕再到壩體的充填[2]。

（2）對帷幕進行灌漿前的鉆孔沖洗：采用較低水庫水位線的壓水試驗的方法，將灌漿壓力和漿液變換的要求加以實施，控制住灌漿壓力，根據漿液注入的方法，使得漿液的濃度從稀疏到濃烈。采用的標準為：在規定的壓力下，保持注入率不能大于0.6m3/min，灌注3min就可以了。

（3）采用水泥、粘土及粉煤灰混合濃漿液灌注：即用水泥∶粘土（粉煤灰）=1∶1的混合漿液灌注，由于水泥與粘土或粉煤灰的膠合，減少了水泥在水中的稀釋速度，同時按干料用量的3%加入水玻璃和氯化鈣等速凝劑，以調節初凝時間。

（4）固結和充填灌漿：可以采用群孔并聯灌注的方法，參照帷幕灌漿的方式，控制住壓力，防止巖石的抬動，然后進行灌注。灌注的方向為自下而上，采用段長控制的方法，進行循環式的灌漿，灌漿的方式為對孔口的壓力進行初選，保持孔深在每1m的時候保持灌漿量達到0.5m3左右[3]。

4 施工注意事項

（1）查明該區水文、工程地質條件、巖溶發育規律及特征、溶蝕裂隙的連通情況，方能進行科學的防滲處理方案選擇和設計，使防滲處理得到圓滿成功。

（2）在高水頭、大流速動水的情況下進行巖溶滲漏通道防滲灌漿時，首先必須做好前期堵漏減速工作，為灌漿創造條件，否則將會造成灌漿材料的大量浪費，且達不到預期效果。

（3）在巖溶地區，對多條溶蝕大裂隙相互串通，且流速、流量較大的情況下，采取多臺灌漿設備，對多孔段同時進行灌注的群孔灌漿方法處理，能有效地促使漿液在裂隙中的堆積充填，取得較好的堵漏效果。

5 結語

喀斯特地區的熔巖溶洞發生溶蝕裂隙的情況較多，地質情況較為復雜，因此對前期的勘查工作要求較高，要根據勘察的情況，結合工程的實際進行帷幕灌漿線的布置，并時刻注意水庫的滲漏情況，達到最終的防滲漏的目的。

參考文獻

[1] 劉建洪.沾益縣漁洞水庫大壩滲漏及帷幕灌漿防滲處理[J].中國西部科技，2015，14（5）：61-62.

[2] 潘文國.青海南門峽水庫左壩肩巖溶帷幕灌漿[A].中國水力發電工程學會混凝土面板堆石壩專業委員會2012年學術年會暨高土石壩抗震和變形特性研究技術研討會論文集[C].2012：409-412.

[3] 蘇廣錄.阿克達拉水庫除險加固工程勘察方法[J].水利水電技術，2016，47（3）：89-92.endprint