沿河县白果树电站左坝肩岩溶洞穴处理

杨社发 罗洪银

（贵州省铜仁地区水利电力勘测设计院，贵州 铜仁 554300）

工程概况

白果树水电站位于贵州省沿河土家族自治县境内乌江右岸的一级支流 -- 坝坨河上，属坝坨河梯级开发的第6级，距沿河县城18km。枢纽工程等级属Ⅳ等，主要建筑物有最大坝高为43.0m的双曲拱坝、坝顶溢洪道以及352.5m长的发电引水隧洞、电站厂房及升压站等。总库容720万m3，电站装机2×3200kw，年发电量2391万kw·h。

测区境内最高峰高程1462.1m，河床高程为300m，河谷底宽37.5m，坝址河谷狭窄，沟谷纵横，深切险峻，下陡上缓，左岸地形坡度50～90°，右岸 60～90°，左岸缓、右岸陡，为不对称的“V“形峡谷，河谷宽高比2.60，河谷多为乌江第三期下蚀深切峡谷，为中低山峡谷岩溶地貌。

坝址基岩出露地层为奥陶系下统红花园组（O1h），岩性为灰色、深灰色厚层块状灰岩、结晶灰岩，偶夹中厚层灰岩，为强岩溶化岩组，在坝区河床两岸形成不同规模的岩溶洞穴，导致坝区水文地质条件的复杂化和岩溶发育多样化。

坝区岩层走向N10～50°E，倾向S及SE，倾角25～30°，倾向下游偏右岸，为单斜谷，主要发育四组裂隙：①走向为10～20°，②走向为290～300°、310～320°，③走向为 330～340°，④走向为70～80°，平面延伸长度和垂直切深均达数十米，甚至上百米。坝区岩体主要破坏结构面为“X“型构造裂隙切割面。

1 坝区岩溶的发现与勘察

大坝在砌筑及左岸帷幕灌浆施工过程中于2008年7月4日遭遇洪水，洪水最高水位为331.60m，发现大坝下游40m处有水涌出，漏水量为0.3～0.5m3/s，为河床多年平均径流量的11%，漏水现象基本符合初勘时的地质勘察资料中岩溶发育规律综合分析所认定的左岸坡存在岩溶洞穴渗漏的结论。

为了更进一步模清渗漏情况，将左岸坡灌浆孔 ZK59、ZK60、ZK61、ZK130、ZK131、ZK132按勘察孔要求进行施工，采取了从外至内逐步缩小范围，并在可疑地段增设ZK58+1、ZK129+1俩勘探孔，找到了岩溶洞穴沿灌浆孔ZK59、ZK129至ZK129+1的分布范围，为后期处理提供了可靠的依据。

结合ZK59、ZK129钻孔资料，在ZK59号孔内岩溶洞穴顶板高程300.68 m、底顶板高程291.39m、洞高9.29m，在ZK129号孔内岩溶洞穴顶板高程299.26m、底板高程297.46m、岩溶洞穴高1.80m（见图2、图3）。岩溶洞穴规模由上游ZK59号孔的洞高9.29m减少至ZK129+1号的0.50m，向下游逐步尖灭，岩溶洞穴底板倾向上游。

通过2008年10月12日的连通试验，ZK59至下游漏水点间平距43.3m，其流速为9.27m/h，经验证，岩溶洞穴顺河流方向发育。

图1 左坝肩灌浆孔平面布置图

图2 左坝肩灌浆1-1地质剖面图

图3 左坝肩灌浆2-2地质剖面图

2 岩溶洞穴处理措施

根据上述的分析，岩溶洞穴均位于河床常水位及起拱高程以下，属浅层溶洞，溶洞顶板距坝肩、坝基最近距离15m，位于大坝应力范围之外，对坝肩稳定无影响，但岩溶渗漏对工程发电效益影响较大，必须进行处理，主要采用水泥灌浆和砂浆堵洞的方法，其设计如下：

2.1 岩溶洞穴均位于地下水位之下，最大水深9.29m，洞内地下水流速比较低，底板为岩溶发育最低点，岩溶洞穴具有四周高、中间低的特点，据估算，主洞体积约50～60余方，主要目的是防渗堵漏，必须采用具有一定强度及防渗性能较好的材料进行灌注。当采用纯水泥浆灌注时需耗灰150～180T左右水泥，如采用水泥砂浆灌注，耗灰只需15～18T，可掺砂45～55m3，可节约投资，但存在砂桨进入洞内水中后灰砂分离，形成砂堆后成为透水体，导致防渗堵漏失败等，必须预以高度重视。

2.2 灌浆顺序和灌浆材料为：先对ZK131、ZK130、ZK129+1、ZK58+1 等钻孔灌注水泥浆，对岩溶主洞穴周边的细小管道、裂隙进行灌浆，使其首先达到设计要求，最后采用M15水泥砂浆灌注 ZK59、ZK129、ZK129+1 等钻孔，对岩溶主洞穴进行砂浆封堵。在处理过程中对岩溶洞穴不要轻意、随意的抛投或灌入块石、碎石、砂、粉砂等之类的强透水层材料，以免影响灌浆效果。

3 岩溶洞穴处理施工

3.1 在处理过程中严格灌注配合比，严防砂浆入水后产生灰砂分离形成透水砂团现象，并保持灌注连续性。

3.2 灌浆完成后，按设计要求超原钻孔5～8m孔深对岩溶洞穴内灌注体的密实性、透水性进行检查，对不满足防渗设计要求地段进行复灌，直至满足设计要求。

3.3 ZK59号孔灌注砂浆31m3，并伴随有大量气体冒出，浆液从孔口返出。ZK59、ZK129+1号孔灌浆结束后，经检查发现ZK129+1号孔未灌实，进行复灌后满足设计要求。

4 岩溶洞穴处理效果检查

按规范和设计要求，在灌注完水泥砂浆，对各孔进行孔内水位、孔内浆液面变化情况测量，成果见表1：

表1 水泥砂浆灌注效果检查统计表

孔内水位均抬高5.70～6.50m，浆面高程除ZK129+1低于溶洞顶板高程0.31m外，其余均高出溶洞顶板0～1.57m。

岩溶洞穴灌注完成后，对岩溶洞穴顶板以上基面以下段岩体进行压水试验，成果见表2、3。

表2 岩溶洞穴顶板以上基岩段压水试验统计表

表3 接触带段压水试验统计表

通过检查发现ZK130和ZK131接触带压水检查未满足设计要求，即进行复灌，当浆面移至坝体内接触带后复检，防渗满足设计要求。在灌浆时，ZK58+1、ZK61、ZK129、ZK129+1、ZK130、ZK131均发生不同程度串浆现象。

灌浆完成后，原下游出水点已全部干枯，经近半年蓄水运行检查，处理效果良好。

5 结语

在可溶岩广布的深切峡谷地区，河床多为两岸地下水的最低排泄基准面，为地下水水势释放最大、交换、冲刷、溶蚀等能力最强的地带，给河床岸边岩溶发育提供了动力条件。由于地形地质条件的不同，使岩溶发育复杂化，加之岩溶洞穴在空间上的不均匀性，多成为工程勘察、处理的重点、难点。因此处理前必须勘察清楚岩溶洞穴在空间上的展布及对处理有利和不利的条件，在施工前应尽力消除不利条件（如地下水），并根据处理目的，认真分析并确定处理设计方案、处理措施、施工方法及材料，并加强施工管理才能有效解决难题，从而发挥工程效益。

该工程是岩溶洞穴渗漏处理取得成功的一例，其工程采取的设计方案、措施、方法、材料得当，其处理效果良好，其成功经验有借鉴性，可用于类似工程。

[1]中国科学院地质研究所溶岩研究组，中国岩溶研究，科学出版社，1979。

[2]《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T5148－2001）