大藤峡工程下游围堰岩溶基础防渗处理设计

冯吉新

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021）

1 工程概况

1.1 导流方式

大藤峡水利枢纽工程分二期进行施工，一期导流先围左岸，江水由束窄后的右岸主河床过流。在一期围堰的保护下，施工河床20孔泄流低孔、1孔泄流高孔、左岸厂房、左岸挡水坝、船闸等建筑物。二期导流围右岸，江水由一期建成的20孔泄流低孔、1孔泄流高孔过流。在二期围堰的保护下，施工主河床4孔泄流低孔、1孔泄流高孔、右岸厂房、右岸挡水坝等建筑物。

1.2 一期下游围堰基础地质条件

一期导流建筑物由纵向混凝土围堰及上下游横向土石围堰组成，其中一期下游围堰位于黔江左岸一级阶地和漫滩。一级阶地地形平坦，地面高程一般40～45 m；阶坡高约10 m，坡角约15°；漫滩地形起伏呈锯齿状，地面高程一般15～30 m。黔江左岸一级阶地，覆盖层厚度一般20～30 m，溶沟溶槽处可达40 m。自上而下可分为三层，第一层为上部冲洪积红粘土，厚度一般10～15 m；第二层为冲洪积卵石混合土、粘土质砾、含砾粘土等，分布不连续，厚度一般5～12 m；第三层为溶塌堆积的碎（块）石混合土，厚度不均，分布于溶沟溶槽内。基岩为泥盆系下统郁江阶下段（D1y1）和中段（D1y2）地层，岩性主要灰岩和白云岩。岩质坚硬，岩石较完整。岩层走向N15°E，倾向SE，倾角20°～22°。其中D1y1-3、D1y2层岩性为灰黑色白云岩，以中厚层状和薄层状为主，岩溶溶沟发育，其中白云岩表层强烈溶蚀风化带岩层厚一般为4～12 m，岩溶发育，属强透水岩层。

2 岩溶基础防渗处理特点

2.1 岩溶发育特点

工程区主要发育两组陡倾角结构面，将岩体切割成网状。岩溶发育受构造控制，沿这两组构造面，呈线状或串珠状展布。形成溶沟、溶槽、溶洞等岩溶现象，充填软塑状粘土和角砾，少数无充填或半充填。基岩面以下15 m内多为表层强烈溶蚀风化带，溶蚀强烈，溶槽、溶沟、溶洞、小型落水洞发育，地下水活动强烈。基岩面以下15～25 m，多为裂隙性溶蚀风化上带，溶隙较发育，局部发育溶洞，地下水主要在溶隙中运移。

2.2 岩溶防渗处理难点

1）由于一期下游围堰基础岩溶发育强烈、深度大，岩溶防渗处理工程量大，由于该工程为临时工程，在满足基坑抽水强度要求的前提下，需要尽量降低投资。主要考虑在岩溶集中渗漏通道处设置双排帷幕，其余部位采用单排帷幕。

2）地下水对岩溶防渗处理工程的施工产生较大的不良影响，防渗处理材料需要考虑具有较好的抗水流冲刷性能，并且尽量利用枯水期水位较低的有利施工时段。

3 一期下游围堰岩溶基础防渗处理设计

一期下游围堰轴线沿左岸一级阶地边缘布置，围堰与左岸高地相接，沿围堰轴线对堰基进行帷幕灌浆处理，考虑尽量降低江水渗流绕渗的影响，对围堰以外左岸滩地部分将防渗处理轴线进行延伸，直至灰岩强烈溶蚀风化带影响范围以外，防渗帷幕线总长2 648 m。

根据一期下游围堰地质勘察成果，表层强烈溶蚀风化带岩层内发育有大量的岩溶管道，透水性多属于强透水岩体，是防渗漏的重点。考虑该工程属超大基坑工程，中等透水岩体渗流量也较大，因此防渗处理范围下限至中等透水下限。考虑岩层与覆盖层接触面处岩石风化严重，透水性较大，为彻底截断渗漏通道，防渗处理范围上限至岩土分界线以上2.0 m。

防渗帷幕采取孔口封闭、自上而下灌填结合的处理方式，一般部位采用单排帷幕，局部存在溶槽部位由于透水性大，采用双排帷幕，帷幕灌浆孔间距2.0 m，排距1.0 m。在岩石破碎带、断层带，充填性溶洞及动水条件下，水泥膏浆的灌浆效果优于水泥砂浆，此类地层采用水泥膏浆进行帷幕灌浆处理施工，为避免灌入量较大，可采用水玻璃速凝膏浆。对于半充填型及空洞型溶洞，先进行扩孔回填细石混凝土，再灌注膏浆进行挤压密实。对于空洞型大溶洞，采用冲击钻造大口径钻孔，并灌注水下自密实混凝土或膜袋混凝土。对一般小裂隙可采用1∶1、0.5∶1两个比级水泥浆进行帷幕灌浆处理。膏浆灌浆压力宜控制在0.5 MPa，水泥浆灌浆压力最大可为1.0 MPa。防渗处理完成后，要求透水率不大于0.1L/（min.m.m）。

4 帷幕灌浆施工

4.1 开工前准备工作

4.1.1 施工测量、钻先导孔

沿防渗处理轴线每16 m布置1个先导孔，先导孔深度超过处理深度5 m，先导孔内进行物探CT测试，根据CT测试成果，选择合适的灌浆方案。先导孔要求取芯，并做压水试验或注水试验，绘制钻孔柱状图，并留岩心照片。

4.1.2 现场灌浆试验

1）根据先导孔揭露的地质条件，选择地质条件具有代表性的地段，采取有针对性的防渗处理方法，进行现场生产性试验。

2）现场灌浆试验结束后，应对试验成果进行分析。应整理分析对各次序孔和检查孔的单位吸水率、单位耗灰量，以及水泥膏浆、回填砂浆、回填混凝土配合比等试验资料，以便获得合理的灌浆程序、良好的灌浆工艺以及高效的灌浆参数。

4.2 钻孔

1）帷幕灌浆孔可根据不同地段的地质条件选用适宜的钻机和钻头钻进。土层钻孔直径不小于170 mm，基岩钻孔直径不小于150 mm。覆盖层应尽量干法成孔，基岩采用压缩空气（泥浆或清水）冲洗。

2）帷幕灌浆孔宜采用分序加密法进行钻孔灌浆，Ⅰ序孔孔距为4.0 m，Ⅱ序孔加密达到基本孔距为2.0 m。

3）所有灌浆钻孔应统一进行编号，实际开孔位置应有记录；钻孔的孔位、深度、孔径、钻孔顺序和孔斜等应满足施工图纸要求，孔斜不大于1%。

4）钻灌浆孔时应对岩层、岩性以及孔内各种情况进行详细记录。遇岩层、岩性变化，发生掉钻、坍孔、钻速变化、回水变色、失水、涌水等异常情况应详细记录。

5）钻进结束等待灌浆或灌浆结束等待钻进时，孔口均应堵盖，妥善加以保护，防止污物掉入而影响下一工序的实施和灌浆质量。覆盖层、有充填物溶洞内应下套管进行保护。

5 灌浆

对中等透水以上岩体及有充填溶洞进行帷幕灌浆，帷幕灌浆采用孔口封闭、自上而下分段灌浆工艺。根据实际吸浆量情况，灌浆压力可在0.5～1 MPa之间选取，帷幕灌浆材料采用水泥浆、水泥膏浆（或水泥砂浆）。水泥浆液浓度由稀到浓，水灰比可采用1∶1、0.5∶1两个比级，开灌水灰比采用1∶1。浆材变换一般顺序：1∶1水泥浆、0.5∶1水泥浆、水泥膏浆（或水泥砂浆），水泥采用普通硅酸盐水泥（P.o42.5）。帷幕灌浆浆液变换按下列要求进行。

1）当灌浆压力不变，注入率持续减少时，或注入率不变，压力持续升高时，不得改变浆液水灰比。

2）当某一比级浆液注入量达到300 L以上时，或灌注时间已达30 min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不明显时，应改浓一级。

3）当注入率大于30 L/min时，可根据具体情况越级变浓。

当达到灌浆压力标准，并且注入率持续减小，继续灌注5～10 min即可结束灌浆。

6 结论

2016年5月完成一期下游围堰填筑，2016年7月完成一期下游围堰防渗处理帷幕灌浆。目前主体建筑物已全部完成基础混凝土覆盖，基坑总体渗漏量处于可控范围，没有发生较大的基坑涌水事故，该工程岩溶防渗处理方案基本可行。由于该工程岩溶地质条件较为复杂，在施工中需要针对不同的地质条件采取有针对性的灌浆措施，这对施工人员的素质提出较高要求，如处理得当，能够达到事半功倍的效果。