岩溶地区水库渗漏分析及帷幕灌浆防渗处理探讨

2014-01-19谢政

黑龙江水利科技 2014年5期

关键词：压水坝基帷幕

谢政

(遵义市绥阳县水利局，贵州遵义563000)

岩溶地区水库渗漏分析及帷幕灌浆防渗处理探讨

谢政

(遵义市绥阳县水利局，贵州遵义563000)

麻湾洞洞水库所在流域发源于海拔1330.8～1 340.5 m的王家凼一大消坑一带。坝址以上集水面积经复核为0.53 km2。库盆地层为可溶岩，属中等含水岩组，据调查岩溶发育较弱，无大规模的岩溶现象，仅靠库尾有一出水溶洞(麻湾洞洞)出露。区内岩溶的发育主要受构造影响，由于断层破碎带、裂隙发育密集带，岩体破碎透水性较好，为岩溶发育提供了水动力条件，故岩溶常沿此带发育。水库存在岩溶管道渗漏问题和沿坝基与坝体接触面及岩体浅层风化带的严重渗漏，导致库区未能蓄满水，同时坝体与放水管接触带存在渗漏问题，建议对坝址区进行灌浆处理，灌浆线路沿坝轴线布置，两端头向坝肩延伸20 m;下限进入坝基以下15 m，拟采用单排孔，孔距3 m。因此必须进行必要的渗漏分析以及进行有效的帷幕灌浆防渗处理。

岩溶;地区;水库;渗漏;分析;帷幕;灌浆;防渗

1 工程概况

麻湾洞洞水库位于绥阳县西南部的蒲老场镇儒溪村，水库距绥阳县城28 km。所在河流属湘江上游蒲老场河支流板仓坝沟。工程主要以灌溉为主，兼有人蓄饮水。设计灌溉面积64 hm2，实际灌溉面积33.3 hm2。水库区内海拔1 000～1 350 m，位于山盆期一级剥夷面上。区域地势为南西高北东低，区内地势起伏，相对高差50～200 m寒武系娄山关群白云岩地貌类型以侵蚀、溶蚀峰丛一槽谷为主;桐梓、红花园组地貌类型以灰岩为主的地层则以峰丛一谷地、落水洞为主。

由于原设计资料严重缺失，洪水标准根据本次复核成果确定。麻湾洞水库总库容16.3万m3，属小(2)水库，大坝等级为V等5级。大坝设计洪水标准为20 a一遇，校核洪水标准为200 a一遇。水库枢纽建筑物由大坝、溢洪道、放水涵管等建筑物组成。

经查证库区中后段有F1断层穿过，消水溶洞位于库尾F1断层上，消水溶洞侧上方30 m处(高程1040m)有K1(麻湾洞)溶洞出露，库水经溶洞进入岩溶管道渗入库外，库外漏水点高程为978.7 m，使水库不能蓄水故该工程需要进行调整。水库存在岩溶管道渗漏问题和沿坝基与坝体接触面及岩体浅层风化带的严重渗漏。大坝坝体与基岩接触带、坝基浅层、大坝放水涵管与坝体接触带等存在渗漏问题，是大坝坝基渗流性态均存在严重安全隐患，采取帷幕灌浆解决坝基渗漏问题，采取对上游坝坡进行防渗处理措施或坝体充填灌浆措施，解决坝体渗漏问题［1］。

2 水库渗漏分析

2.1 坝基渗漏分析

本工程1974—1976年由当地群众投劳修建，坝体修建于全、强风化层上，存在沿裂隙、层面、接触带之间等不良结构面的渗漏问题。

本次复核勘察，在库水位993.3 m时，坝体未见明显渗漏。但下游坝脚建基面处见有渗流现象，渗漏流量为Q=2.0～5.0 L/s，高程978.70 m(散流一最低点)，分析存在坝体与基岩接触面，以及坝基裂隙渗漏问题，须对坝体、坝基进行防渗处理。

2.2 坝肩绕渗

由于坝肩及两岸山体宽厚，裂隙发育规模小，无断层通过，出露地层为寒武系娄山关白云岩，属中等岩溶含水层，据地表地质调查，两岸无低邻谷分布，坝下游两岸未见泉水出露，存在绕坝渗漏的可能性较小，由于水库长期低水位运行，目前坝肩两岸未出现渗漏现象。

2.3 坝体渗漏评价

大坝坝体取样试验成果表明，坝体为黄褐色黏土夹风化碎石、黏土，其天然容重为1.82 g/cm3，干容重为1.79 g/cm3，之渗透系数为3.96 ×10-5cm/s，坝体质量基本满足设计要求。

本次据现场直观检查，坝体未发现不均匀沉降变形迹象，迎水面地表未发现塌陷架空现象，仅在大坝背坡截水沟附近出现小规模的塌坑。分析认为，大坝(土石体)经30多年的自身固结，已达到密实稳定。

由于存在坝体与坝基及放水管的接触带渗漏，需进行灌浆处理。另外，大坝放水铸铁管与坝体接触带存在渗漏现象(出口有浸水现象)，故存在放水管与坝体接触带渗漏。由于库盆存在断层、岩溶管道渗漏，需进行灌浆处理［2］。

3 帷幕灌浆防渗处理方法

3.1 灌浆孔布置

按设计要求在防渗墙轴线上布置灌浆孔，分Ⅲ序，孔距2 m，孔位轴向偏差≤10 cm，孔深为防渗墙混凝土底部5～10 m不等，均超过设计帷幕灌浆底线。

3.2 钻孔

3.2.1 孔位测放与钻机就位

试验孔的孔位严格按设计图纸要求布孔施工，并采用全站仪测量孔位，开孔孔位误差控制在允许误差(10 cm)之内。钻机安装平整牢固，用仪器调整使天车、立轴、钻孔在一条铅垂线上。

3.2.2 钻进

3.2.2.1 钻孔方法

检查孔孔径为Ф 91 mm，均采用金刚石回转取芯钻进，岩芯保存，及时编录、装箱和照相。其它试验孔孔径均为Ф 91 mm，金刚石回转取芯钻进或采用复合片全面钻进。

3.2.2.2 钻进

在钻进过程中，严格按照操作规程，合理掌握钻进参数，遇到特殊情况需采取措施时，上报监理批准后，再进行实施。开孔钻进时，根据地层选择合适钻头，轻压慢转钻进1 m后，再按正常情况钻进。每个钻段结束，立即进行冲孔，直至回水变清后提钻。

3.2.2.3 成孔质量控制

灌浆孔孔位与设计孔位偏差值≤10 cm，终孔孔深按设计深度，残留岩芯长度或岩粉厚度≤20 cm。钻孔孔底最大偏差值符合设计规定值。

为保证钻孔质量，在施工中采取了以下防斜、纠斜措施:①钻进前钻机锚固稳定，按设计角度用专门仪器定好立轴角度;②钻进时合理掌握好钻进参数，钻压不要过大，根据不同地层采用适宜钻头。

3.2.2.4 钻孔取芯

检查孔钻进中，作好详细记录，包括钻进回水情况、芯样状况以及孔内涌水等特殊情况。取出的芯样按次序统一编号，填牌装箱，终孔后岩芯按要求拍照保存，并描述岩芯绘制钻孔柱状图。按监理指定的地点存放应予保存的岩芯，防止散失和混装［3］。

3.3 钻孔冲洗、压水试验

灌浆前对所有灌浆孔段进行裂隙冲洗和压水试验。

1)冲洗压力:压水试验和裂隙冲洗并作一起，水压采用80%的灌浆压力，压力为0.24 MPa。

2)检查孔按施工图纸要求采用单点法。其它各次序孔的各灌浆段，可进行简易压水。

3)简易压水结合裂隙冲洗进行。压力为灌浆压力的 80%，该值若＞1 MPa时，采用1 MPa;压水20 min，每5 min测读1次压水流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。

3.4 灌浆

3.4.1 灌浆压力、灌浆方法

1)初始灌浆压力采用0.3 MPa，最大灌浆压力≤0.5 MPa。灌浆压力尽快达到设计值。

2)灌浆方法采用自下而上法灌浆，试验孔灌浆压力第一段为0.35 MPa，第二段为0.32 MPa，第三段0.3 MPa，第四段0.25 MPa最大≤0.5 MPa。灌浆压力包括孔内浆柱压力，并随现场情况而调整。

3)帷幕灌浆采用循环法灌浆，灌浆管距孔底≤0.5 m。

4)按灌浆试验确定的或监理批准的水灰比进行施灌，灌浆浆液由稀到浓逐级变换。开灌的水灰比根据灌浆试验结果确定。当灌浆压力保持不变时，注入率持续减少时，或当注入率不变而灌浆压力持续升高时，不改变水灰比。

3.4.2 灌浆浆液水灰比和变换标准

浆液变换标准为:①当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不改变水灰比;②当某一比级浆液注入量已达300L以上，或灌注时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，改浓一级水灰比;③当注入率＞30 L/min时，根据具体情况越级变浆。

3.4.3 灌浆中特殊情况处理

1)灌浆过程中遇吃浆量大难以结束时，选用下列措施处理:低压、浓浆、限流、间歇等，或按现场监理下达的指令处理。

2)透水率和灌浆吃浆量都大且不起压的孔段，一次灌注水泥量接近2t时，将采取积极的措施进行控制，并报现场监理。

3.5 灌浆结束标准和封孔

1)帷幕灌浆在规定压力下，注入率≤1 L/min后，继续灌注60 min，注入率≤0.4 L/min后，继续灌注30 min灌浆即可结束。长期达不到结束标准时，报请监理共同研究处理措施。

2)灌浆结束后，封孔采用“全孔灌浆封孔法”封孔。

3.6 灌浆材料、浆液配比及其使用

3.6.1 灌浆材料

3.6.1.1 水

用于钻孔、取芯、压水试验及浆液拌和用水将符合《混凝土拌和用水标准》JGJ638-89关于施工用水的规定。做到新鲜、洁净，不被油污染，不含土、粉砂、有机物、酸、碱、盐等其他有害杂质。浆液拌和时所用水的温度≤40℃。本工程所用水，水源均来自于沁河水，水质优良，满足灌浆用水要求。

3.6.1.2 水泥

帷幕灌浆水泥采用普通硅酸盐水泥P.C32.5级，本试验采用的是海南牌产品，水泥到货后经监理见证取样后，送质检单位检验合格，均符合规定。所使用水泥符合GB175—1999质量标准。水泥在储运过程中加强管理，采取防潮措施，缩短储运时间。为防止水泥失效，水泥将以其运到工地的时间先后顺序使用。灌浆用水泥在使用前，每批水泥均有厂家提供的出厂合格证及检验报告单。