江西省宜春市开发区景观湖坝基岩溶处理技术

张 玲,郑 羽

(1.江西省赣西土木工程勘测设计院,江西 宜春 336000;2.宜春市人才交流服务中心,江西 宜春 336000)



江西省宜春市开发区景观湖坝基岩溶处理技术

张 玲1,郑 羽2

(1.江西省赣西土木工程勘测设计院,江西 宜春 336000;2.宜春市人才交流服务中心,江西 宜春 336000)

石灰岩地区在工程建设中常见岩溶发育，如何处理岩溶一直困扰着工程建设者，在对岩溶技术处理中以灌浆技术最为常见，根据具体情况不同常辅以其他工艺，通过处理使岩溶部位的承载力、防渗性能达到工程要求的设计指标，以满足工程建设需要。文章从工程实际出发阐述了对土石坝坝基岩溶实施灌浆及其他处理工艺的处理技术。

坝基岩溶;塌洞处理;岩溶处理;灌浆技术

1 工程概况

江西省宜春市开发区景观湖坝址位于江西省宜春市经济开发区内，属袁河水系三阳河支流下村水。流域中心地理位置为东经114°24′35″，北纬27°53′02″，坝址以上控制流域面积2.0 km2，正常蓄水位113.8 m，水面面积为23 hm2，总库容228万m3，是一座以防洪、景观、蓄水为主的小㈠型水库。景观湖枢纽工程主要由挡水建筑物、泄水输水建筑物和提水站等组成。挡水建筑物位于宜春市经济开发区管委会办公楼附近，采用黏土斜墙坝型，斜墙下坝基设混凝土防渗墙，混凝土防渗墙槽孔轴线位于黏土斜墙截水槽轴线处，防渗范围为0-064.0～0+303.6 m，全长367.6 m。坝轴线长420 m，坝顶高程115.10～116.10 m，宽26 m，最大坝高26.0 m。

2 坝基岩溶情况

坝址范围内地表均被覆盖层覆盖。坝基表层靠左岩沟谷部位为灰色黏土层，厚一般为0.7～1.5 m,中部为洪冲积含砂粉土，层厚为6.8～9.5 m,下部为残坡积含砾粉土，一般为4.6～16.0 m；坝基右岸及两坝肩主要为残坡积含砾粉土，层厚为15～22.3 m,下伏基岩为白垩系全、强风化砂砾岩，二迭系强风化石灰岩层、弱风化灰岩层，其中弱风化石灰岩岩溶较发育。

据钻孔资料分析，坝址岩溶发育主要以隐伏型溶洞为主，主要成因为：①砂砾岩与灰岩不整合接触面地下水活动强烈，沿两种岩体接触带溶蚀而形成管状通道，溶洞多分布于基岩的浅层，其顶板厚度较小，一般为0.5～1.6 m。②地下水沿岩体裂隙或断层破碎带在灰岩较深部溶蚀而形成管状通道。溶洞充填物一般饱水，可塑，钻进较快，其承载力为90～110 kPa。碎石粉质黏土取高值，黏土取低值。

坝基在砂岩与灰岩的接触部位岩溶极发育，溶洞顶板厚度一般较薄且破碎，承载能力较低；溶洞充填物松散，承载力低，且局部溶洞为半充填或全空，溶洞内漏水严重；因此在物探岩溶发育带内经钻孔证实有溶洞部位，坝基防渗墙先导孔发现有岩溶的槽段，及前期勘察钻孔发现有溶洞的部位，均须进行技术处理，处理范围主要为A、B、C、D、E五个区，见图1。

勘察中12个钻孔，有8个钻孔发现岩溶洞穴或溶蚀裂隙发育现象，遇洞率75%；前期勘察时在BK7、BK5中亦发现有岩溶发育现象，岩溶发育情况见表1。

图1 岩溶处理部位

孔号位置埋深(顶板/底板)/m充填物洞高/m分布高程/m顶板厚/m备注CK1B区21.5～27.3含碎石粉质黏土5.881.39～75.391.1充填物较密实37.0～40.7空洞,无充填3.765.89～62.199.7掉钻CK2E区23.7～31.4黏土夹少量碎石7.779.81～72.110.6CK3B区23.0～24.2黏土夹少量碎石1.280.59～79.391.227.8～35.40黏土夹少量碎石7.675.79～68.193.6CK4C区25.9～34.70含碎石粉质黏土8.876.38～67.580.8钻进塌孔CK5D区29～30含碎石粉质黏土1.073.2～72.21.131～38.4黏土夹少量碎石7.471.2～63.81.0极软CK6D区16.6～18.1含碎石粉质黏土1.580.28～78.781.619.8～25.8下部黏土夹少量碎石充填6.077.08～71.081.7上部2m为空洞CK8A区39.1～42.6含碎石粉质黏土3.565.13～61.636.6CK11B区(防渗墙)23.9～28.3下部黏土夹少量碎石充填4.471.87～67.475.3上部3.6m为空洞BK5B区12.5～13.9含碎石粉质黏土1.479.82～78.421.4BK7E区14.0～15黏土夹少量碎石1.078.2～77.20.5

3 岩溶及塌洞处理

3.1 全充填岩溶处理

A区、C区、E区及B区上层溶洞为全充填溶洞。处理采用岩溶灌浆方案。

岩溶灌浆技术指标：根据《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(DL/T 5148-2012)，岩溶灌浆为单排灌浆[1]，分三序孔施工，孔距3 m；采用自上而下分段循环灌浆，同一排上相邻的两个次序孔之间，在岩石中钻孔灌浆的间隔高差大于15 m。

岩溶灌浆浆液采用纯水泥浆，水泥为P.C32.5普通硅酸盐水泥。灌浆压力通过灌浆试验确定；设计灌浆压力暂拟定如下：第一段(即基岩面以下0.5 m接触段)采用0.15～0.2 MPa，第二段(即基岩面以下0.5～3m段)取0.25 MPa，第三段(即基岩面以 下3～6m段)取0.3 MPa，以下各灌浆段长度为5.0 m，灌浆压力按岩石厚度每增加1 m增加0.03 MPa；当岩溶灌浆不能起灌时，采用高压水泥灌浆。灌浆注入率大时采用分级升压方式。灌浆浆液的浓度由稀到浓，逐级变换。岩溶灌浆浆液变换：当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比；灌浆过程中发现漏浆、冒浆，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。在规定的压力下，当注入率不大于0.4 L/min时，继续灌注60 min；或不大于1 L/min时，继续灌注90 min，灌浆可以结束；灌浆孔封孔采用“分段压力灌浆封孔法”。

灌浆过程中如回浆变浓，换用相同水灰比的新浆进行灌注，若效果不明显，延续灌注30 min，即可停止灌注。

3.2 混凝土防渗墙处岩溶处理

防渗墙轴线处岩溶灌浆范围为桩号0+000.000～0+114.503，全长114.503 m，布置双排，分别位于混凝土防渗墙轴线上下游1.0 m处，排距2.0 m， 孔距2.0 m，灌浆顶线与混凝土防渗墙搭接2.0 m，灌浆底线伸入溶洞底线0.5 m。

防渗墙处岩溶灌浆在坝基覆盖层混凝土防渗墙检验合格后进行[2]，按分序加密的原则进行。混凝土防渗墙处岩溶灌浆后的排水孔和扬压力观测孔必须在相应部位充填灌浆检查合格后开始钻进。施工中不得在混凝土防渗墙线上进行可能导致不良后果的灌浆试验。

3.3 半充填溶洞及空洞处理

D区溶洞型式为半充填溶洞，技术处理时先充填细砂，再采用水泥灌浆; B区下层溶洞为空洞；技术处理时先对下层空洞充填细砂，再采用水泥充填灌浆方案对溶洞进行处理。

钻孔孔径采用φ150 mm，水泥灌浆参数及指标同全充填溶洞。

3.4 塌洞处理

对塌洞采用碎石土回填至现有填筑面高程，塌洞填平后，先对其坝基岩溶进行水泥充填灌浆，再采用冲抓钻取土；每10个冲抓钻孔组成1个半径2 m加强井，加强井根据塌洞大小进行布置，该项目在B区坝基偏下游侧存在1个塌洞，塌洞宽6 m，长7 m，采用1个加强井。

冲抓钻开孔直径1.1 m，钻孔采用黏土回填夯实，回填土压实度不小于0.96，回填黏土渗透系数小于1.0×10-5cm/s[3]。

坝体加高培厚在塌洞处进行完冲抓回填土后进行。

3.5 裂隙处理

库区裂缝加固采用黏土填筑方案，黏土填筑顶高程102.00 m，顶宽5.0 m(裂缝左右两侧各2.5 m)，两侧坡比1∶2，压实度不小于0.90，渗透系数≤1.0×10-4cm/s。

4 坝基岩溶处理效果

岩溶处理A区灌浆全长42.022 m，共布孔14个，灌浆59 m，B区灌浆全长193.574 m，共布孔65个，灌浆803 m，C区灌浆全长42.022 m，共布孔14个，灌浆136 m，D区灌浆全长144.885 m，共布孔48个，灌浆462 m，E区、BK5区岩溶灌浆各布3孔，分别灌浆8 m、9 m，混凝土防墙轴线处坝基灌浆全长114.503 m，共布孔114个，灌浆2006 m。帷幕灌浆检查孔28个，均采用分段5点法压水方式进行压水试验，极个别段透水率为6.2 Lu，分布不集中，其余段透水率均小于5 Lu，合格率93.1%，从岩溶处理整体质量检查效果看，坝基岩体有较好的可灌性，平均单位耗灰量59.15 kg/m，各序孔单位注灰量随灌浆次序的递增而逐渐减小，灌浆效果明显，帷幕灌浆总体施工质量良好，工程质量符合设计要求，已顺利通过验收。

5 结 语

岩溶地基处的帷幕灌浆处理为隐蔽工程，一旦出现质量问题，很难采取补救措施，故要求在勘察设计阶段应充分查明地质成因及类型，施工阶段应严格按照规范要求进行施工，并记录好现场原始资料，详细绘制各类统计表，为今后的施工提供理论参考。总之，坝基岩溶灌浆施工质量关系着大坝的运行安全，在施工过程中应对各个环节加大监管力度，及时发现施工过程中存在的问题，并提出补救措施，确保工程质量。

[1] 中华人民共和国国家经济贸易委员会.水工建筑物水泥灌浆施工技术规范：DL/T 5148-2012[S]. 北京：中国电力出版社, 2012.[2] 万怡国，周云水. 反循环回转钻法造混凝土防渗墙在水利工程中的应用[J]. 江西水利科技,2009,35(4):249-252.

[3] 关志诚. 水工设计手册第6卷土石坝[M]. 北京：水利电力出版社, 2013.

张 玲(1980-),女，工程师，主要从事水利水电工程设计方面工作。

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