大茅水庫巖溶管道涌水帷幕灌漿技術淺析

王布云

（貴州省習水縣重點水源工程建設管理局，貴州 遵義 564600）

帷幕灌漿對巖溶管道涌水現象有良好防滲效果，通過地質鉆機設備在需要進行注漿封堵的地層進行鉆孔，形成帷幕形孔洞，然后在鉆孔內灌注水泥漿形成防水帷幕，達到封堵涌水、防止滲透的效果。大茅水庫由于運行時間較為久遠，工程中發現右岸出現多處滲漏點，針對此種現象，工程采用帷幕灌漿技術進行處理，以提高大茅水庫的安全性。本文主要針對巖溶管道涌水帷幕灌漿技術在大茅水庫的應用及應用效果進行分析，旨在探究帷幕灌漿技術在巖溶管道涌水問題中的發展趨勢。

1 大茅坡水庫工程概況

1.1 工程概況

大茅坡水庫工程位于習水縣良村鎮境內習水河左岸一級支流官渡河上，壩址以上流域面積21.1 km2，屬IV 等小（1）型工程，主要建筑物大壩、溢洪道、取水（放空）進水口、取水隧洞為4 級建筑物，面板堆石壩按50 年一遇洪水設計，500 年一遇洪水校核。水庫正常蓄水位1068 m，死水位1030 m，總庫容603 萬m3，興利庫容485 萬m3，主要任務是為習水縣城供水，設計年供水量869 萬m3。工程主要建設內容包括：砼面板堆石壩一座，最大壩高63.5 m，壩頂寬7 m，壩頂長168 m；提水泵站一座，裝機1890 kW（3×630 kW，兩用一備）；輸、供水管道長12943 m。工程概算總投資26316 萬元。

1.2 工程地質概況

大茅坡水庫庫盆巖石組成從庫首至庫尾依次為奧陶系湄潭組頁巖，紅花園組生物碎屑灰巖，桐梓組白云巖、泥質白云巖，寒武系中上統婁山關群白云巖。而庫區位于桑木背斜北西翼，巖層緩傾下游，基本為橫向谷，左岸平行河谷發育F2 斷層，沿該斷層發育K3 至K4 長約1.7 km 巖溶管道。壩址為橫向谷地質結構，由上游到下游分別出露奧陶系桐梓組、紅花園組、湄潭組地層，具有軟硬相間分布的地質特點，兩岸及河床覆蓋層不均勻分布；壩址處左右岸巖溶發充較強，開挖完成后右岸河床與岸坡交界1013.51 m 處有泉點出露，枯期流量11 m3/s，壩體施工期間，利用DN300 鋼管將泉水引出壩體，擬通過帷幕灌漿封堵滲漏通道。

2 工程現狀分析

大茅坡水庫在2017 年4 月底完成下閘蓄水驗收，5 月中旬開始蓄水，6 月9 日由于遇強降雨庫區來水量增大，庫水位急劇上漲，壩體下游引排管和梯形量水堰水流量增大，總流量約0.5 m3/s，其中量水堰堰上水深超過最大量程0.4 m，流量超過0.235 m3/s，量水堰和引排管流量相對穩定。通過在帷幕線上鉆孔投放熒光素觀察分析，判斷右岸形成了經過147#和178#帷幕孔的滲漏通道，并與量水堰和引排管的水流存在水力關系，147#孔鉆孔至孔深65.2 m 處時，孔內出現涌水，涌水流量約0.6 m3/s。在147#孔和178#孔部分孔段灌漿時，灌漿壓力表無壓力，因滲漏通道內水流流速太大，漿液50 分鐘后從下游引排管排出。在漿液中加入水玻璃后孔內出現堵孔現象，掃孔花費大量的時間和精力，反復數次沒有明顯效果。采用水泵抽排完死水位以下庫水，發現右岸多處滲漏點。施工中擬從178#孔和147#帷幕孔同時灌漿，直到各項技術指標達到規范要求后結束灌漿。

3 帷幕灌漿

帷幕灌漿技術施工流程如圖1 所示。

圖1 帷幕灌漿技術的流程

3.1 施工前準備

施工測量是帷幕灌漿技術實施中進行鉆孔進度控制的必要步驟，在開展施工測量時必須對相關數據進行詳細檢查，使得測量數據的精確性更有保障。通過對灌漿孔高程、鉆孔深度進行控制，確保鉆孔孔位與設計孔位偏差在可控的范圍之內。

3.2 鉆孔

鉆孔是帷幕灌漿技術的重要環節，本工程灌漿孔位置示意圖如圖2 所示。

圖2 大茅坡水庫帷幕灌漿孔布置示意圖

（1）場地清理。進行施工之前需清理出一塊適合進行作業的場地，搭設好所需鉆孔平臺，并安裝樁架，選擇合適的位置擺放鉆機設備。擺放鉆機時保證鉆機平臺、灌漿孔以及鉆桿的中心點處于同一支線上。

（2）試機及試鉆。在完成鉆機安放工作后應進行試鉆以及試機工作，以便全面把握鉆機的動力、供水以及供電情況，確保相關設備和系統能夠正常運行之后才能進行鉆進施工。

（3）鉆進零部件檢查。為防止出現鉆具或者鉆桿彎曲變形，確保鉆機的各個部位接頭都處于牢固的狀態，并且具有良好的同心度，應對鉆機零部件進行仔細核查，確保鉆進過程安全可靠。

3.3 壓水試驗和縫隙沖洗

巖溶管道中可能存在填充物，會影響注漿封堵的質量。因此在完成鉆孔后必須進行必要的縫隙沖洗工作，通過導管導入高壓水流進行沖洗，確保沉渣厚度小于20 cm。沖洗完成后立即開展灌漿，因故中斷24 h 后應再次沖洗。壓水試驗在縫隙沖洗完成后進行，可以通過單點法、簡易壓水和五點法進行。

3.4 灌漿施工

通過自下而上分段的高壓灌漿工藝進行灌漿施工。在灌漿施工規定壓力下，確保1 m3/min 的注入率,持續灌注一小時。灌漿施工過程中實時監測回漿以及進漿比值，當回漿變濃時, 通過與進漿配合比材料一致的新漿重新實施灌注施工。

3.5 封孔

帷幕灌漿孔終孔段灌漿作業完成后通過置換和壓力灌漿封孔法封孔，即通過水灰比為0.5 的新鮮水泥漿液置換孔洞里部的積水以及稀漿，等到孔內的水泥漿液完全干縮后再通過濃漿把孔口下的部分填滿。

4 帷幕灌漿存在及措施

灌漿施工過程中，因滲漏通道內流速太大漿液很快從下游排出，導致垮孔，灌漿孔段涌水等問題層出不窮。

（1）灌不住漿、吃漿量大，采取0.5∶1 或0.6∶1 的濃漿堵漏；以濃漿沖灌細砂的方法，即以0.1 mm～0.25 mm 細砂和0.5∶1 或者0.6∶1 的濃漿灌入孔內至出現返漿。

（2）垮孔先用渣土料回填到塌孔1.5 m 的位置，然后通過沖擊鉆機進行夯實并將孔壁擠密，垮孔嚴重的情況下通過直升導管法進行重新回填再造孔。

（3）根據灌漿孔段出現涌水的具體情況采取綜合處理措施：進行降壓處理，通過在灌區設置排水孔來減小涌水量和壓力；增加屏漿和閉漿的時長，在灌漿結束后采取屏漿措施確保屏漿時間大于90 min；進行復灌直到涌水孔段沒有再次出現涌水為止。

5 結語

大茅水庫灌漿工程于2018 年2 月10 日全面完成并下閘蓄水，10 月4 日，水庫蓄水到正常蓄水位1068 m 并首次溢洪，下游量水堰和引排管流量合計0.026 m3/s。經實踐證明，帷幕灌漿技術可以有效解決巖溶管道涌水問題，為整個工程的建設和正常運行提供良好的技術保障。