临沧花岗岩岩体全风化的基础防渗处理方案思考

孔昭荣

(云南省临沧市临翔区水务局，云南临沧 677000)

1 临沧花岗岩体概况

临沧花岗岩体南起双江县的太平区，向北经蒙化寨、热水塘、公干进入临沧县(现更名为临翔区)的完招、扎房村，南北长68km，东西宽6～10km，最宽处12km，分布面积约587.1km2。是一个以二长花岗岩为主的斜长花岗岩、花岗闪长岩、二长花岗岩岩类组合的岩体。临沧花岗岩SiO2含量较高，一般大于66%，属于硅酸过饱和岩石，主要为黑云二长花岗岩。由于矿物成分、含量的不均匀，致使岩性很不均一，尤其在东西方向上，岩性变化较频繁，有花岗闪长岩、斜长花岗岩，也有石英闪长岩。每种岩石的成分变化也很大，虽以黑云二长花岗岩为主，但也有含黑云二长花岗岩、二云二长花岗岩、白云母花岗岩及浅色二长花岗岩;在南北方向还有一定的不甚明显的延续性［1］。

2 临沧花岗岩体全风化特点

2.1 地基承载力不均一

全风化花岗岩为灰黄、灰白色含砾中粗砂土，砾石组成包括:10～2mm粒组含量25.2% ～38.7%，2～0.075mm粒组含量57.1% ～70.9%，0.075～0.005mm粒组(粘、粉粒)含量3.9% ～4.2%，0.005mm以下粒组(粘粒)含量一般小于3%，大多为不良级配的砂土。成分以石英为主，强度坚硬，呈棱角状，表层结构松散，手搓即碎，中下部结构稍密～中密，残余母岩结构。地基承载力不均一，偏差较大，最低 100kPa，最高达400kPa，大多为100 ～150kPa。

2.2 渗透性不均一，可灌性差，灌浆存在“吃水不吃浆”现象

全风化花岗岩的渗透性不均一，据某工程基础帷幕灌浆统计分析，在1585段帷幕灌浆灌前压水试验统计中，透水率最低4.1Lu，最高917.5Lu，其中:1～10 Lu之间209段，占总数的13.2%;10～50 Lu之间993段，占总数的62.6%;50～100 Lu之间186段，占总数的12.7%;超过100 Lu的197段，占总数的12.4%。按照《中小型水利水电工程地质勘察规范》(SL 55—2005)附录D 岩土渗透性分级［2］，透水率5≤q＜10为弱透水，10≤q＜100为中等透水，100≤q为强透水和极强透水，全风化花岗岩大多为弱透水～中等透水层。

根据《碾压式土石坝设计规范》(SL 274—2001)6.2.9“在砂砾石坝基内建造灌浆帷幕前，宜先按可灌比(M)判别其可灌性:M＞15可灌注水泥浆;M＞10可灌注水泥黏土浆。可灌性应通过室内及现场试验最终确定。”

式中 D15——受灌地层中小于该粒径的土重占总土重的15%，mm;

d85——灌注材料中小于该粒径的土重占总土重的85%，mm。

可灌比M可按上式计算，全风化花岗岩D15经试验为0.1～0.4mm，故若要可灌，必须灌注d85为6.7～26.7 um的水泥材料。

同时条文说明中6.2.9～6.2.10“关于可灌性，除以可灌比M=D15/d85作判别标准外，也有用以下两种指标作为判别标准的。”

a.渗透系数(k)。k＞1×10－1cm/s，可灌注水泥浆;k＞1 ×10－2cm/s，可灌注水泥黏土浆。

b.小于0.1mm颗粒含量小于5%时，一般能灌注水泥黏土浆。对所有砂层和砂砾石层，采用化学浆材料都是可灌的。超细水泥可灌注k=1×10－3～10－4cm/s的砂层。

无论从可灌比还是渗透系数分析，临沧花岗岩体全风化层的可灌性较差，不宜灌注普通水泥浆，仅适宜灌注超细水泥或化学灌浆。由于多排孔灌浆中，往往是孔距1.5m，排距1.2m，但部分工程孔距需调整至1.0m，排距0.8m，局部地段孔距甚至要调整至0.75m才能形成帷幕，因此该地层大多可灌性差，“吃水不吃浆”现象比比皆是。

3 临沧花岗岩体全风化层常规基础帷幕灌浆缺点

3.1 耐久性差

灌浆机理是通过施加压力，使全风化层逐渐被挤压，被孔隙压缩，逐渐变密实，从而减少透水量，而不是浆液完全充填全风化砂层间的孔隙，因此浆液过浓会导致不吃浆，浆液过稀会导致防渗效果不好。在工程运行过程中，由于土的弹性变形和残余变形［3］等力学性质决定基础全风化层会产生应力矢放，导致基础的防渗帷幕耐久性下降，透水率会随时间推移而逐渐增大。通过对某小(1)型水库同一高水位(接近正常蓄水位)的渗流量对比分析，运行期2005～2013年，渗流量由12.2L/s增至14.1L/s，每年均呈上升均势，增幅总量达16%。

3.2 基础帷幕灌浆中存在薄弱带

在基础帷幕灌浆施工中，因灌浆过程不允许有灌浆盖板抬动变形，要严格控制在灌浆盖板抬动值设计规定允许范围内完成灌浆工作。在灌浆盖板以下5m内的第一、二段灌浆设计压力往往很小，一般在0.2～0.4MPa左右，且压水检查压力为设计灌浆压力的80%。虽然检查验收时达到工程质量检验标准，但是在运行管理过程中该灌段需承受较高水头压力，水头压力往往会大于灌浆压力，尽管目前尚未有水头压力是否对帷幕造成击穿影响的结论性研究，但从理论上分析在运行管理中这一段的透水率势必比完工检查时要大。在基础灌浆施工与运行中存在的这一矛盾，致使大多数基础灌浆工程都存在薄弱带，就目前而言，还难以解决。

4 临沧花岗岩体全风化层基础防渗处理思考

在某个项目实施过程中，拦河坝基础处理为帷幕灌浆，帷幕灌浆设计孔距为2.0m，排距1.0m，后经灌浆试验调整为孔距1.0m、排距0.8m。同一项目的输水隧洞工程施工中采取高压旋喷灌浆方式成功处理了一部分洞身段开挖过程中的流砂型坍塌，孔排距均为0.8m。两个单项项目均由同一家施工单位施工，施工单位投标单价为钻孔约130元/m，灌浆基础和岸坡综合单价约400元/m，高压旋喷灌浆614元/m。用两种方案做基础防渗处理对比，以长10m、孔深1m为例:常规灌浆需布设两排梅花形孔19个，造价为1007元/延米;高压旋喷灌浆需布单排12个孔，造价为893元/延米(地形相对平缓)。若采用混凝土防渗墙方案，按当地价格，需1400元/m2左右。由此看来，高压旋喷灌浆方案考虑地形因素后，造价较混凝土防渗墙低，与常规灌浆悬殊不大，若考虑长远经济效益，更经济。通过实践，高压旋喷灌浆孔距按0.8m布置，在全风化花岗岩中能形成直径为1.0m的连续桩，28d抗压强度为2～3MPa。该工程高压旋喷浆参数见下表。

从耐久性能方面看，高压旋喷灌浆较常规灌浆好，同时还解决了常规灌浆第一、二段薄弱带的问题。

在渗透性不均一、可灌性较差、“吃水不吃浆”的全风化花岗岩地层中，为提高工程的耐久性，建议在设计、施工中推行高压旋喷灌浆方案。但高压旋喷灌浆施工由于设备占地大，对地形要求相对较高，需分级开挖平台施工，应充分考虑移动设备耗时及施工难度。

某工程高压旋喷灌浆参数表