木龙水库劈裂灌浆工程施工探讨

杨泽义

（贵州省盘县水利局，贵州 盘县 553537）

1 引言

木龙水库始建于1958年4月，由当时区、乡组织近千名民工，在木龙和毗田村之间的清地建库，次年即建成坝高3m的大坝一座，水库建成后，在库内发现有多处落水洞，且岩溶发育，不能蓄水，仅能起到滞洪的作用。1963年2月，经贵州省地质局水文工程地质队查勘，提议改至下游500m处的一狭窄河谷地段重新建坝，1967年11月，贵州省兴义地区水电局批准盘县水电局木龙水库重选坝址建水库的设计报告，列为省的基建工程。1972年3月，完成坝高llm，右干渠修至吴官屯。同年9月，省水利局批准木龙水库扩大初步设计报告，确定木龙水库为均质土坝，坝高45m，总库容530万m3，限于当时的财力和技术条件,大坝施工靠的是肩挑、手推、牛拉,施工质量不尽人意,心墙黏土为粉质黏土,易变流塑,未经碾压,干密湿度不符要求,由于土质差和坝坡稍陡以及砂壳坝沉降不稳定等因素,造成了黏土心墙的多处纵向裂缝。此次防渗墙除险加固施工时,未能详细分析心墙历史施工资料,仍按常规施工,造成了施工平台的严重塌陷沉降。通过成因分析和有针对性地采取了相应的处理方案,以及适宜的施工方法,使防渗墙施工得以顺利完成。

2 工程概况

盘县木龙水库位于盘县南部水塘镇境内，距盘县县城59km。水库坝址位于珠江水系北盘江流域乌都河源头木龙河上，坝址以上集雨面积72km2（其中地表23.5km2，地下48.5km2）。地理位置位 104°36′20″-104°37′00″, 北纬 250°29′04″-25°39′50″,有公路直达坝顶，交通极为方便。

水库大坝为均质土坝，最大坝高47.00m，总库容530万m3，死库容22.3万m3，兴利库容464.7万m3。坝顶高程1577.00m，校核洪水位1576.88m，设计洪水位1574.87m，正常蓄水位1575.00m。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000规定，本工程属Ⅳ等小(I）型水库工程，相应的洪水标准为：设计洪水标准为50年一遇(P=2%)，校核洪水标准为1000年一遇（P=0.1%）。水库主要以灌溉为主，兼有发电，防洪和水产养殖等功能，为一综合利用的水利工程。水库枢纽建筑物有大坝，溢洪道、发电放水涵洞及坝后电站(1级），二级电站及渠系建筑物等。

3 工程施工全过程

本工程基岩帷幕灌浆施工难点为右坝段29＃-34＃孔（桩号为：O+124.2～0+139.2），此段正处于岩溶不整合接触溶槽带，在钻进过程中，难取岩心，其采取率基本上为0，易垮孔，成孔较困难。在施工Ⅰ序30＃孔时，遇到掉二次钻的情况，第一次在钻进土坝时从12.30m时掉至22.6m，掉钻空度lO.30m，第二次在钻进到27.30m还未见基岩就掉至38.62m，掉钻11.32m。根据后序孔的施工情况，27.3～38.62m，应为溶洞。在处理30＃孔时，卡塞很困难，采取下套管至土坝，将栓塞卡在套管内，灌浓浆，加粉砂、加粉煤灰、加速凝剂的方法处理，耗水泥36.85吨、粉砂2.971吨、煤灰4.55吨、速凝剂2100公升。29＃～34＃孔（桩号为：0+124.2-0十139.2）段从实际施工情况看，灌Ⅰ、II序孔时都需要多次待凝扫孔复灌，从I、Ⅱ序孔各段简易压水方面看基本上升不起压力，即压力表压力为“0”，说明O+124.2-0+139.2段末施工到相对隔水层。本施工段从三序孔施工情况来看，有明显效果，压水虽然透水率大，但能够升压，且在钻31＃、33＃,35＃孔时都取到了水泥结石。该工程此段属悬挂式帷幕。

4 盘县木龙水库灌浆工程施工

4.1 工程地质

左坝肩、左坝段主要为浅层上二叠统峨眉山组玄武岩顺坡向发育的风化集柱状节理的散渗，沿坝轴线方向向基岩深近20m的范围，属中透水层。20m以下岩石新鲜完整、基体不透水。

中坝段基岩为浅层上二叠统峨眉山组玄武岩，处于新鲜完整状态，属基本不透水层，主要渗漏为坝基与坝体接触带，原清基不彻底的残留砂、砾石层。

右坝段上层为下二叠统茅口组灰岩，下层为上二叠统峨眉山组玄武岩。溶隙、溶沟、溶槽、裂隙较多，加上岩溶不整合接带与坝轴线距离较近，此段渗水比较严重。右坝肩下游为上二叠统峨眉山组玄武岩，处于岩溶不整合接触带，本段坝上游库区P1m灰岩岩溶极为发育，属强透水地层，加上坝肩较单薄，岩石呈块状并倾向下游发育，浅层风化卸荷裂隙发育，呈张开状，具较强透水性，导致大坝有绕坝渗漏的可能。

4.2 劈裂灌浆特殊情况处理

盘县木龙水库灌浆工程主要施工内容有：大坝基础帷幕灌浆、坝体劈裂灌浆、坝体观测孔。本次帷幕灌浆分坝体、接触带及基岩三个部分。坝体采用劈裂式灌浆方式，接触带各基岩部分采用帷幕灌浆方式。当坝面出现纵向裂缝后，应分析发生原因，如果是湿陷缝，以继续灌注，如果是劈裂缝，应加强观测，当裂缝发展到控制宽度时，应立即停灌，待裂缝基本闭合后再灌。坝面出现横向裂缝时，应立即停灌检查。如果缝深度较浅，可以开挖用粘土回填夯实后继续灌注，如果缝深度较深，可用稠浆灌注裂缝。当弯曲段出现裂缝时，应立即停灌。

4.2.1 冒浆处理

坝顶和坝坡冒浆，应立即停灌，挖开冒浆出口，用粘性土料填实。钻孔周围冒浆，可采用压砂处理，而后再继续灌注。白蚁洞冒浆，应先在冒浆口用砂堵塞洞口，再继续灌浆。水下坝坡或土坝与其它建筑物接触带冒浆，应采用稠浆间歇灌注。

4.2.2 串浆处理

第一序孔灌浆时，发现相邻孔串浆，应加强观测、分析，如确认对坝体安全无影响，灌浆孔和串浆孔可同时灌注，如不宜同时灌注，可用木塞堵住串浆孔，然后继续灌注。当灌浆后期，相邻孔串浆，说明形成连续的泥墙，可减少1次灌浆量。

4.2.3 塌坑处理

在塌坑部位挖出部分泥浆，回填粘性土料，分层夯实。隆起处理。

发现坝坡隆起时，应立即停灌，分析原因。如确认不是与滑坡有关的隆起，待停灌5-10天后可继续灌浆，并注意监测。

尽管防渗墙除险加固施工过程中曾采取黏土回填,灌注浓水泥浆、优化泥浆性能、控制造孔速度和混凝土浇筑速度,以及增大槽段的间距和减小槽段的长度等改进措施,但均未取得明显效果。因此,需分析施工平台坍塌沉降成因,有针对性地提出有效的应对处理措施。

主要从大坝现场施工及历史施工情况分析了防渗墙施工坍塌沉降的原因。原水库大坝坝体填筑分两期工程:第一期工程黏土心墙平均干容重1.63t/m3,虽然与设计(1.65t/m3)要求相近,但合格率仅33%,坝壳合格率小于50%。坝体填筑质量不够理想,施工期间存在许多问题,如黏土含水量不均匀、夯压不实、大部分甚至没有碾压或者夯压速度过快、铺层厚度未加控制、高坡倒料造成离析现象等。坝壳砂砾料大部分为高坡堆积,未经碾压,反滤层材料也未严格筛分,混有草根、树根等杂物。心墙有时因停工日久,没有遮盖保护,经常阳光曝晒、雨水浇淋。以上诸多原因造成心墙多次发生大小纵向裂缝,最大缝宽10cm,深度2～3m,先采用灌黄泥浆补救无效,后改为裂缝处挖槽回填处理。在心墙上游侧砂砾料帷幕灌浆时,心墙也曾出现多次冒浆现象。

第二期工程,整个心墙大致可分为3层:

①Ⅰ层为路面:上部0.2m为砂砾,粒径5～20mm,下部为碎石类黏土,块径一般 10～20cm,层厚 0.7～0.8m,稍密;

②Ⅱ层为坝体心墙填土,根据土质可划分为2个亚层:Ⅱ1层为红褐色～棕红色含碎石粉质黏土,稍湿,可塑～硬塑,碎石粒径 2～5mm,含较多全风化母岩,层厚6.0～7.0m;Ⅱ2层为灰～灰黄色含碎石粉质黏土,稍湿,可塑～硬塑,含少量风化碎石,粒径 3～30mm,大的可达 80mm,层厚大于28.0m;

③ Ⅲ层为强风化岩厚约3.2m,弱风化岩厚约133m。

2002年大坝安全鉴定时,对心墙0+077,0+157,0+197m3处开挖探槽发现,心墙上中下游多处纵向裂缝,宽0.5～5mm,深达3m左右,缝垂直、左右延伸。通过上述原坝体心墙填筑情况的分析,认为此次防渗墙除险加固施工漏浆系原坝体心墙为粉质黏土、分散性强,心墙的多处纵向裂缝导致施工槽段串通漏浆;同时因粉质性黏土固型能力差,容易造成扩孔、坍孔,导致防渗墙施工平台坍塌沉降。

[1]白永年，中国堤坝防渗加固新技术[M].

[2]赖江，中小型水库帷幕劈裂灌浆加固技术[M].

[3]冯远船，对土坝劈裂灌浆设计与施工中几个问题的认识[J].