黔中水利枢纽一期工程桂松干渠C1标

霍黎明

摘要：结合黔中水利枢纽工程桂松干渠C1标所在地喀斯特地貌岩溶发育区帷幕灌浆的特点，对溶洞段帷幕灌浆的处理及成果进行浅析。

关键词：黔中水利；涌水；岩溶；溶洞；帷幕灌浆

1概况

1.1工程概况

黔中水利枢纽工程是贵州省首个大型跨地区、跨流域长距离水利调水工程，是贵州省西部大开发的标志性工程。我标段施工的黔中水利枢纽工程桂松干渠C1标为桂松干渠起始点，起点为与桂家湖水库相连的桂家湖取水口，沿途经过8.6km的大山哨隧洞及350m的暗渠为止，全长9km。

1.2施工概况

桂家湖取水口基岩为三叠系中统关岭组第二段（T2g2）白云质灰岩，岩层产状为19。∠7。，该段岩溶发育，溶洞、地下河较多见，水文地质复杂。我标段在桂家湖取水口井筒段开挖施工至高程 1264m 时，出现直径50cm的圆形溶洞，且该溶洞与桂家湖水库相连，大量的溶洞涌水造成井筒段基坑淹没，我标段初期采用150WQ180-20型水泵（排水量180m3/h，扬程20m，功率18.5kw）5台、WQ80-22-7.5型水泵（排水量80m3/h，扬程22m，功率7.5kw）3台进行抽排水，无法将基坑水排出。出现此情况后，我标段调整施工方案，决定采用帷幕灌浆。

2帷幕灌浆设计

桂家湖取水口井筒段的大量渗水、涌水主要通过桂家湖水库沿岸岩溶通道的涞水及岩层面的渗水。处理方案为先堵岩溶通道再灌浆，底界按桂家湖正常水位（1271m）与桂家湖取水口底界（1259m）水头的1倍考虑，灌浆底界高程为1247m，边界沿取水口延伸，延伸按桂家湖水位（1271m）与桂家湖取水口底界（1259m）水头的1.5倍考虑，两侧各延伸18m，采取两排灌浆，间距2m，排距2m。

3施工工序

帷幕灌浆施工工序：测量放线→灌浆孔定位→下导孔施工→Ⅰ序孔施工→Ⅱ序孔施工→Ⅲ序孔施工→检查孔施工。单孔灌浆施工工序：钻机就位→钻进第一段→下塞→洗孔→灌前压水试验→灌浆→埋设孔口管→待凝72h→钻进第二段→安装孔口封闭器→下入射浆管→洗孔→压水试验→灌浆→不待凝钻进第三段→压水→灌浆→封孔。

4施工方法

4.1 测量放线及布孔

用全站仪严格按照设计图进行测量放线，测量误差控制在±1cm 以内。布孔的间排距符合设计要求，误差在±2cm 以内。

4.2 钻孔

以部分Ⅰ序孔为先导孔，先进行先导孔施工，边灌边试验，取得成功经验后，再指導Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔施工。由于该段岩溶发育且地质条件复杂，决定采用套管跟进的方法来解决钻孔困难的问题。孔深按设计孔深控制，误差控制在±10cm 以内。

4.3 钻孔冲洗及压水试验

帷幕灌浆孔的冲洗按照规范或设计要求的方法进行操作，钻孔完毕后，采用灌浆泵进行清洗，清洗时水量开至最大进行孔内冲洗，直至回水澄清10min为止，且总的时间要求单孔不得小于30min。对于回水达不到澄清的要求继续冲洗，孔内残存的沉淀物不得超过20cm。冲洗顺序先冲洗钻孔再冲洗岩石裂缝。压水压力采用同孔段灌浆压力的80%，若压力超过1MPa，则采用1MPa，以免造成岩石裂隙扩张或岩体松动。

4.4 灌浆

灌浆严格按照三序孔进行灌浆，灌浆浆液拌制不均匀或水灰比达不到设计水灰比要求不允许进行灌浆，灌浆浆液由稀到浓。全孔段采用一次性灌注，当外界因素或特殊情况影响中断时，采用扩孔再灌浆的补救措施。

灌浆采用水灰比为：5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1、0.5：1 七个比级。灌浆浆液浓度变换条件有三个：①当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或注入率不变，而压力持续升高时，不得改变水灰比。②当某一级浆液的注入量已达到300L 或灌注时间达1h，压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级。③当注入大于30L/min 时，可根据具体情况越级变浓。

5 灌浆中特殊情况的处理

5.1 灌浆中断处理

灌浆工作一般连续进行，若因其它外在因素导致灌浆中断应尽快恢复。中断时间超过30min，立即设法冲洗钻孔，或必要时进行扫孔，然后恢复灌浆，灌浆恢复后采用最稀配合比制浆。

5.2 漏冒浆处理

灌浆过程中发现冒浆、漏浆时视具体情况采用嵌缝、表面封堵灌注浓浆、降低压力、限流、限量和间歇灌浆等方法处理。

5.3 串浆处理

灌浆过程中发生串浆时，若串浆量不大，在被串浆孔内采取冲洗处理，使水泥浆不至于填充孔内，可继续灌注。若串浆量大，可与被串浆孔同时灌浆，可适当减少灌注压力；当不采取同时灌浆时，采用灌浆塞封堵被串浆孔，继续实施对灌浆孔灌浆，灌浆结束后，立即将被串孔的灌浆塞取出，并扫孔清洗，进行补灌。若被串浆孔正在钻进，立即停止钻进。

5.4 特大耗浆孔段的处理

在正常变浆，且浆液稠度已达到水灰比0.6：1后，如孔段吸浆率仍然很大，灌浆难于结束应采取以下措施：①降低压力，使吸浆率不大于1～2L/min灌注，在此情况下如灌入的干料已达到限定数量后吃浆量仍不减少，采用间歇式灌浆。②灌浆液中参入速凝剂灌注，速凝剂的参量根据速凝剂品种由试验确定。③灌注水泥砂浆。

5.5 有涌水的灌浆处理

灌浆施工中，部分钻孔出现涌水，涌水水压最大涌水量、水压、涌水是由于井筒段岩体裂隙在桂家湖湖水水压传递下对钻孔的涌水。对涌水严重部位，增加灌浆孔深，改单排灌浆为双排灌浆，加密灌浆孔，对涌水孔段，提高灌浆压力、设计压力、涌水压力。当达到灌浆结束标准时屏浆30min，再适当延长一段灌浆时间，灌浆结束后封闭灌浆孔12h，检查后发现该孔段仍有漏水，再重复扫孔，如此重复，达到正常孔灌浆要求。

6 灌浆成果分析

6.1 灌浆主要工程量汇总

6.2 灌浆前压水透水分析

第一排灌浆孔布设了26个灌浆压水孔，其中I序孔15个，II序孔5个，III序孔6个，加密孔11个，检查孔5个。

I序孔平均透水率q= 145.7 Lu，II序孔平均透水率q= 65.0 Lu，III序孔平均透水率q= 17.5 Lu，且qI>qII>qIII，且II序孔的透水率相对于I序孔透水率递减 55.4%，III序孔的透水率相对于II序孔透水率递减 73.1%。

井筒帷幕灌浆各序孔随着孔序的加密，透水率递减趋势明显，同时通过I序孔、II序孔、III序孔及加密孔透水率递减的对比可知，透水率在灌浆孔间排距减少递减明显，符合灌浆一般规律。

6.3 帷幕灌浆单位注入量分析

I序孔单位注入量CI= 949.581kg/m，II序孔单位注入量CII= 719.012kg/m，III序孔单位注入量CIII= 266.898 kg/m，加密孔单位注入量CJM=250.272 kg/m，CI>CII>CIII>CJM，且II序孔的平均灌入量相对于I序孔灌入量递减 24.3%，III序孔的平均灌入量相对于II序孔平均灌入量递减 62.9%。

井筒帷幕灌浆各序孔随着孔序的加密，单位灌入量递减趋势明显，同时通过I序孔、II序孔、III序孔及加密孔單位灌入量递减的对比可知，单位灌入量在灌浆孔间排距减少递减明显，符合灌浆一般规律。

通过对井筒帷幕灌浆透水率及单位注入量资料统计表分析，各序孔之间平均透水率和单位注入量均随孔序增加呈明显递减，平均透水率和单位注入量之间有较强的关联性，符合灌浆的一般规律。

7 岩溶发育区、溶洞段帷幕灌浆处理及成果分析

由于岩溶地层的特殊性，其灌浆规律与其它地层有所不同，在此总结为以下几点：

①在岩溶较发育的地区，帷幕灌浆施工工艺参数应根据工程实际进行试验来研究确定，并在施工中根据具体情况做适当调整，才能保证灌浆质量与效果。

②岩溶发育区岩体的透水率与水泥单位注入量存在一定的关系，对于这种关系要不断总结完善才有研究意义。

③在灌浆过程中遇到特殊情况，要及时根据相关规范及要求进行采取降压、浓浆、灌注粗骨料、限流、限量、间歇、复灌等处理措施是妥当的，保证了灌浆质量和灌浆施工的顺利进行。

8 结语

本次帷幕灌浆在钻孔过程中未发现大型的岩溶通道，通过灌注水泥浆-水玻璃液圆满的完成了灌浆堵水任务，但在下一步工作中可能会遇到较大型的岩溶通道，例如：空间大、渗水量大、流速大等情况。在此次施工过程中，考虑了若出现大型溶腔等情况，计划采用灌注混凝土或者灌注碎石再灌浆等方式进行堵水，但最终没有实施，在今后的施工过程中，如遇到类似工程，以上灌浆方式也是我们研究的对象。

参考文献：

[1]DL/T5148-2012，水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].

[2]SL31-2003，水利水电工程钻孔压水试验规程[S].

[3]SL176—2007，水利水电工程施工质量检验与评定规程[S].