淺談注漿技術在者甸水庫壩基地質缺陷處理措施中的應用

楊立兵

摘 要：文章對者甸水庫工程地質缺陷處理作了簡單介紹和總結，通過注漿對壩基存在的局部強卸荷帶的寬大裂隙及空腔洞穴進行充填，消除了地質缺陷問題，達到地基穩定、減小滲漏的要求，為今后壩基巖石地質缺陷處理積累了經驗。

關鍵詞：灌漿;掉鉆;地質缺陷;物探高密度電法勘查

中圖分類號：TV554? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2022）03-0007-03

1工程概況

者甸水庫位于彌勒市竹園鎮東北方向，距者甸村委會8 km。水庫總庫容185.08萬m3，設計灌溉面積3 898畝，設計年供水量185.4萬m3，是一座以農業灌溉為主，兼顧鄉鎮供水的小（1）型水利工程，工程等別為IV等，主要建筑物大壩級別為4級，次要建筑物輸水及灌溉工程級別為5級，其他臨時性水工建筑物級別為5級。大壩壩型為粘土心墻堆石壩，最大壩高36.3 m，壩頂長107.9 m、壩頂寬5.0 m。

為解決心墻與壩基的結合問題，防止結合面的集中滲漏與沖刷，在防滲粘土與壩基間設置寬度5.0～20.5 m漸變、厚0.5 m的C20混凝土，既滿足心墻與岸坡連接的平順要求，又可將其作為灌漿的壓漿蓋板。灌漿采取先固結灌漿結束后進行帷幕灌漿。固結灌漿沿著帷幕灌漿軸線上下游5.0 m范圍內進行，灌漿孔呈梅花形布置，孔、排距分別為2.5 m，孔深深入基巖5.0 m，按兩序加密的原則施工，灌漿質量檢查采用單點法壓水試驗，數量按灌漿孔數的5%布置，合格標準為透水率q≤10.0 Lu。固結灌漿檢查合格后沿著帷幕線上進行帷幕灌漿防滲，帷幕灌漿采用單排孔，孔距1.5 m，自上而下分段純壓式灌漿，土層灌注粘土水泥漿，基巖灌注純水泥漿，合格標準為透水率q≤10.0 Lu。

工程于2014年11月28日開始大壩基礎開挖，2014年12月31日大壩基礎開挖全部完成;2015年1月開始帷幕灌漿試驗;2015年2月開始壩基固結灌漿施工。在壩基開挖中發現有過去隱伏的采礦老洞3個，壩基灌漿施工時，部分鉆孔存在異常即掉鉆深度1.35 m，針對壩基出現的地質缺陷，工程建設單位要求設計單位及時派出相關技術人員，匯同其他參建單位對其進行了分析和補充勘探，并協商制定了處理方案[1]。

2地質平洞及探礦洞的處理

要求設計單位在者甸水庫設計階段按規范要求，對工程進行詳細的地質勘探，在勘探中，樞紐區共布置了3個平洞，分別位于大壩里程0+025.0 m、0+051.75 m和0+127.12 m處。2014年12月，大壩清基完成后，3個平洞分別剩余16.3 m、4.0 m和8.8 m洞體。樞紐區除3個地質平洞外，還有3個20世紀90年代建的探礦洞，其中第1個位于左岸上游壩里程0+046.13 m處，洞口略高于原河床，長約79.3 m;第2個位于左岸下游壩里程0+038.456 m處，洞口高程1 541.7 m，長約10.6 m;第3個位于左岸下游壩里程0+052.73 m，洞口高程1523.9 m，洞長約48.21 m。對于地質平硐和探礦洞要求采用C20混凝土回填，并預留灌漿管和排氣管，灌注M10.0砂漿充填。

3灌漿中出現的異常及處理

者甸水庫壩基固結灌漿和帷幕灌漿試驗生產孔施工中，部分鉆孔出現耗漿量大、掉鉆、孔口不翻水等異常情況，具體如下：

（1）帷幕灌漿試驗一試區12#孔。2015年1月29日下午16：30分，帷幕灌漿一試區12#孔自溢洪道底板1 552.24 m鉆至深18.7 m時孔口不翻水，發生掉鉆問題，重新下鉆桿量測后發現孔深20.05 m，落差1.35 m。后進入左岸坡上游側長67 m礦洞后未發現打穿跡象。2015年1月30日下午，對帷幕灌漿一試區發生掉鉆的12#孔進行量測，其深度20.0 m，底板水深0.2 m， 5 min注水量共0.4 m3，量測孔底水位未上漲，16：20至19：20持續注水，注水量共14.4 m3，孔底水位上漲2.05 m，停止注水。2015年1月31日上午，對帷幕灌漿一試區發生掉鉆的12#孔水位進行量測，30日晚注水孔內水深2.08 m，至31日上午08：30停止注水，近12小時，量測后孔內水位下降0.8 m，水深1.28 m。注水過程中，對上下游探礦洞進行觀察，兩個探洞孔壁均無滴滲水情況發生。對12#孔進行0.5：1的水泥漿液注入，注10.0 t水泥后停歇，后注入1.8 t水泥后從加1#、2#滿出孔口后停歇，掃孔后加深12#孔至25.2m灌漿正常結束。

（2）左岸坡固結灌漿2-4#、2-5#孔。左岸坡2-5#固結灌漿孔自2015年2月26日晚開始固結灌漿，灌至2月28日仍未結束灌漿，水泥耗量25.0 t。采用低流速注漿，孔內漿面無變化。采用高流速注漿，漿液能溢出孔口，但停止注漿后漿面下降很快，速度約6.0 m/min。

2015年3月1日左岸坡固結灌漿2-4#孔鉆至5.0 m（1 539.38）時發生掉鉆現象，掉鉆后實測孔深6.3 m，掉鉆深度1.3 m。7月28日對2-4#孔重新鉆孔，鉆至8.5 m（1 539.3）時掉鉆至10.0 m。8月11日對本孔進行注漿，注入15.0 t后停歇。8月12日繼續注漿，注入10.05 t后停歇。8月14日注入6 t后停歇。8月15日注入7.25 t后停歇。8月16日注入4.65 t后停歇。8月14日注入6.0 t后停歇。8月17日反復注入3.3 t后漿液滿出孔口，共注入水泥46.25 t。8月18日掃孔至10.1 m后灌漿正常結束。8月20日鉆2-5#孔至11.06 m沒發現異常情況，灌漿正常結束。85454AC5-B838-4A4F-943D-55FA438B7EE3

鑒于大壩壩基為泥質粉砂巖夾石英砂巖及粉砂巖，在該類巖體中不存在大規模的溶蝕空腔，故初步判斷該地質缺陷為未發現的探礦洞或局部強卸荷帶寬大裂隙。經研究決定，采用以下補充勘探措施進一步探明其成因及規模：（1）對左岸山體進行仔細的巡查，查明是否存在未發現的探礦洞;（2）對已知3個探礦洞進行排查，查明是否有支洞;（3）在出現掉鉆的帷幕灌漿孔12#孔至13#孔（軸線里程0+034.50 m）上下游0.75 m處增加兩孔（+1#、+2#），鉆孔深度20.0 m，用于初步判斷空洞沿上下游的走向;（4）在固結灌漿孔2-2#～2-3#之間增加鉆孔（固結加1#），孔深11.5 m，用于查明該處空洞的大致規模[2]。

施工單位按照會議決定的措施，及時的開展了補充勘探。通過巡查和補充勘探，在左岸山體地表并未發現新的探礦洞洞口。在已知的3個探礦洞中也未發現有支洞存在，未發現打穿跡象。隨后對12#孔進行注水，注水過程中，對上下游探礦洞進行觀察，兩個探洞孔壁均無滴滲水情況發生。新開的3個鉆孔鉆進正常，壓水正常，未出現異常情況，故判斷存在的掉鉆現象為局部強卸荷帶寬大裂隙的可能性較大。為盡量減少對后續施工工期的影響，經建設、設計、監理和施工協商后決定，對出現掉鉆情況的固結灌漿孔2-4#、2-5#孔和帷幕灌漿12#孔重新鉆孔，并加深5～6 m穿過掉鉆區域。鉆孔完成后按灌漿壓力不間斷注入水泥漿，封堵寬大的裂隙。同時，在灌漿過程中密切關注管段吃漿量的大小和變化情況，采取注漿、停歇、待凝、繼續注漿的循環工作，直至灌漿壓力達到設計壓力后正常結束[3]。

在地質平洞、探礦洞回填封堵和掉鉆處的寬大的裂隙注漿封堵完成后，為進一步查明大壩壩基下伏是否還存在有未發現的隱伏采礦棄洞，委托昆明南方地球物理技術開發有限公司，對整個壩基進行了物探高密度電法勘查。2015年9月，昆明南方地球物理技術開發有限公司提交了《紅河州彌勒市者甸水庫工程物探勘查報告》。據其報告結論顯示，除12#鉆孔處沿北西300度方向可能為采礦棄洞外，其余地段未發現壩基下伏有隱伏的洞體，故根據報告提出的疑似人工探洞的位置，又布置了4個鉆孔加以探明，4個鉆孔參數參見表1。

施工單位根據補孔坐標表，于2015年9月28日至2015年10月對4個孔進行鉆孔施工，在鉆孔施工中未發現有掉鉆現象，也未見到有水泥芯樣，其巖芯體均為紫紅色泥巖，壓水正常，故由此判斷區間無采礦棄洞體。

綜上所述，通過施工中的巡查、調查、鉆孔補勘以及對整個壩基段的物探高密度電法勘查，左岸壩基下伏尚未發現新的采礦棄洞體。通過注漿將壩基存在的局部強卸荷帶的寬大裂隙進行充填，其地質缺陷已消除。

4處理后的質量檢查情況

4.1 固結灌漿

固結灌漿工程共完成生產孔122孔，灌漿結束后，布置檢查孔對固結灌漿效果進行檢查。布置檢查孔7孔，壓水試驗7段次，檢查孔壓水試驗成果見表2。

從表2中可以看出，壓水試驗各段透水率均小于設計固結灌漿防滲標準10 Lu。其中最小值為0.22 Lu，最大值僅為8.63 Lu。說明固結灌漿質量滿足設計要求。

4.2 帷幕灌漿

帷幕灌漿工程共完成生產孔102孔，帷幕灌漿結束后，布置檢查孔對帷幕灌漿效果進行檢查。檢查孔的檢查，主要是利用鉆孔壓（注）水試驗，得出各試段透水率的大小，檢查其是否滿足設計要求的防滲標準，借此對帷幕灌漿效果進行評價。布置檢查孔10個，壓水檢查43段次，各檢查孔壓水試驗成果見表3。

本次質量檢查共進行壓水試驗43段次，透水率在 0.22 Lu～7.49 Lu之間，全部滿足設計防滲標準q≤10.0 Lu。

由檢查孔壓注水試驗結果可以看出，通過先固結灌漿后帷幕灌漿，在帷幕區已經形成一道有效的阻水帷幕，帷幕防滲標準滿足設計要求。經過水庫多年蓄水運行觀察發現，防滲效果達到了預期設計要求，水庫可正常、安全運行[4]。

5結語

對于新建水利水電工程來說，回填固結灌漿技術的應用對于水庫壩基處理重要性不言而喻。在實際應用過程中，一定要根據工程所在地質情況及其一些影響因素做好詳細勘測，并且根據這些勘測結果及地質實際情況，制定合理的灌漿計劃及順序，認真執行，同時通過科學的檢測方法檢驗處理后的效果，分析隱患是否得以解決，切實保證工程質量。

參考文獻

[1] 工程地質手冊（第四版）.《工程地質手冊》編輯委員會[M].中北京：國建筑工業出版社，2007.

[2] 水工設計手冊（第二版）.《水工設計手冊》編委會[M].北京：中國水利水電出版社，2014.

[3]《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》DL/T5148-2012[M].北京：中國電力出版社，2012.

[4] 孫釗.大壩基巖灌漿[M].北京：中國水利水電出版社，2003.

Discussion on the Application of Grouting Technology in Treating Geological Defects of Dam Foundation of Zhidian Reservoir

YANG Libing

（Yunnan Water Conservancy and Hydropower Engineering Co. Ltd.， Kunming? Yunnan? 650000）

Abstract： This paper is a survey reservoir engineering geological defect treatment were simply introduced and summarized， through local strong unloading zones in dam foundation grouting of fissure and cavity cave filling， eliminates the geological defects， to achieve the requirement of the foundation stability， reduce the leakage， the dam foundation rock geological defect treatment has accumulated experience for the future.

Keywords： grouting; drills; geological defect; high density electrical geophysical exploration

收稿日期：2021-12-20

作者簡介：楊立兵（1973—），男，云南馬龍人，本科，高級工程師，研究方向：水利水電工程施工、運營、管理。85454AC5-B838-4A4F-943D-55FA438B7EE3