关于利用人工填土成坝相关工程地质问题浅析

邹旭 李邦伟

摘要： 大麦西水库副坝因受到制约性问题影响，需对其进行变更设计，副坝位置地貌为一垭口，岩土成分复杂，表层主要分布高速公路弃渣，无规律性，任意堆填，未经压实，较松散，具低密实度和低强度特征，变更方案为对坝顶及上下游坝面进行修整找平，再加上控制性充填灌浆及帷幕灌浆形成幕墙起到防渗效果。结果表明，该方案防渗效果较好，坝体未见渗漏现象。

关键词： 大麦西水库;副坝;控制性充填灌浆;实施效果评价

【中图分类号】TU19【文献标识码】A【文章编号】1674-3733（2020）15-0148-01

1工程概况

大麦西水库位于清镇市麦格乡，坝址位于长江流域乌江水系猫跳河的支流麦西河上。拟建水库包括主坝、副坝、取水口、泵站等建筑物。本工程具有灌溉用水、人畜饮水、工业供水、和调节下游河道水环境等功能的小（1）型水利工程。总库容为419m3。在设计阶段，位于库首右岸存在一单薄垭口，高程仅1267.5m，低于正常蓄水位，需布设一副坝，原设计坝型为重力坝。

施工阶段，由于高速公路建设，原垭口位置已堆放大量的高速公路工程弃渣，堆置高度2～13m，垭口现状高程为1277.3～1280m，已超原拟定坝顶高程。

副坝位置岩土构成从上至下依次为人工填土、粘土及下伏基岩。

①人工填土：主要为贵黔高速公路土石方开挖土石混合废弃料，杂色，组成物质杂乱，其成分主要为粘性土、碎块石、砼块、及少量建筑垃圾，粒径0.5～100cm，该层土层均匀性较差，分布缺乏规律性，任意堆填，未经压实，较松散。厚度3.2m～14.8m。

②粘土：残坡积，褐黄、褐红色，土质较均匀，致密细腻，有粘性，可塑状，含风化岩屑或块石，土体结构较致密。钻探控制厚度约4m，厚度较起伏。

③基岩：为寒武系清虚洞组第一段（∈1q1）之深灰色中厚层至厚层块状灰岩，强风化厚度2～4m。

根据调查，副坝垭口位置无断层、褶皱构造通过，岩层产状较稳定，呈单斜构造，为N26°E/NW∠17°。据钻孔揭露，垭口下伏岩体节理裂隙较发育，溶蚀裂隙较发育，裂隙宽度0.3～10cm，多为方解石充填，少量为泥质充填。

2原方案存在的制约性问题

若采用原拟定重力坝方案，则存在以下问题：第一、工程量过大问题，回填土厚2～13，原始覆盖层厚4～6m，若开挖至基岩，开挖深度接近20m，形成深基坑，随之带来一系列的工程地质问题;第二、边坡稳定问题，场地回填土较厚，成分复杂，未经压实，松散，具有低密实度和低强度的特征，稳定性极差，开挖后将形成人工填土高边坡，需采取相应的支护措施以满足稳定要求;第三，施工条件问题，副坝位置距高速公路不足20m，大开挖放坡后将涉及到高速公路边坡及桥墩、台基础，受场地限制不具备放坡条件。

基于上述客观条件存在，对副坝坝型重新进行研究、设计，提出若干个变更方案，最终采用土石混合坝方案，即是不进行开挖处理，仅对坝顶及上下游坝面进行修整找平，再加上控制性充填灌浆及帷幕灌浆形成幕墙起到防渗效果。

3新方案主要工程处理措施

3.1控制性充填灌浆

副坝充填灌浆采用3排灌浆孔布置，排距1.5m，上下游排孔距控制1.5m，中间排孔距1m，先灌注下游排，再灌注上游排，最后灌注中间排，三排孔均分3序施工。本工程校核洪水位为1272.23m，充填灌浆上限高程控制在1272.5m，下限需进入基岩1m，坝顶至上限之间需下套管。副坝充填灌浆共设计179个充填灌浆孔，总进尺2910m，其中充填灌浆进尺1300m，无效进尺1610m。

灌浆压力控制：起始灌浆不应施压，以浆液自重压力进行充填，待空隙充填到一定程度后方可加压，压力应达到30～50Kpa，具体数值应以灌浆试验为准。上下游排可不起压，中间排必须起压。

灌浆材料控制：灌浆材料为粉煤灰水泥砂浆，在吸浆量特大的灌浆段可加入适量促凝剂，材料配比宜根据现场灌浆试验确定，水泥砂浆应达到C10混凝土标号的强度;覆盖层灌浆材料宜用粉煤灰水泥浆。水泥采用P.O42.5号普通硅酸盐水泥。促凝剂掺用量为水泥重量的3～5%。

灌浆浓度控制：考虑到堆积体内空隙较大，上下游排充填灌浆宜采用浓浆灌注，待上下游排灌浆压力达到要求后中间排灌浆可由稀到浓逐级变换。灌浆浆液水灰比可采用2∶1，1∶1，0.5∶1三个级别。浆液浓度变换标准：当单位吸浆量在5L/min以上时，每灌入600L即变濃一级，当单位吸浆在5L/min以下时，每灌注2h变浓一级。

3.2帷幕灌浆

大麦西水库副坝防渗帷幕线平面投影总长236m，灌浆上限为正常蓄水位1269.5m，帷幕下限为地下水位以下15m并保证连续两段压水吕荣值<5Lu，左侧接主坝右岸灌浆端点，右侧接稳定地下水位并嵌入15m，最终需根据先导孔资料确定。设计副坝帷幕灌浆共119孔，总进尺5390m，其中灌浆进尺2420m，无效进尺2970m。

4新方案主要工程地质问题及实施效果初步评价

目前，控制性充填灌浆已完成，帷幕灌浆正在施工。控制性充填灌浆施工过程中，存在以下几点问题：

第一、局部钻孔存在掉钻现象，最大掉钻深度约1.5m，表明回填土成分及结构的复杂性，因局部块石较大而形成架空现象，遇到架空区一般耗浆量较大，最大可达1000～1500kg/m，让架空区充分吸收浆液后用速凝剂止浆，通过复灌的方法让该坝段中间排灌浆孔能够升压;

第二、因灌浆过程中存在浆注自重压力，在遇到填土较深部位灌浆时存在一定的压力，浆液流动性较强，从而在副坝下游面发生串浆，这种情况就需要考虑减压灌浆。如加设减压阀或缩短注浆管与孔底之间的距离。

目前副坝与主坝之间虽还未形成连续的幕墙，但是今年降雨量较大，6月份连续一周的强降雨致库水位达到正常蓄水位1269.5m。从现场勘察来看，目前副坝坝体未见渗漏点，且表明控制性充填灌浆起到了较好的防渗作用。

坝基存在一定渗漏且副坝上游至下游发育一条岩溶通道，在进行帷幕灌浆施工时，一定要加强覆盖层与基岩之间的灌浆处理和对岩溶管道的处理。

5结论

受制约性因素影响，本工程不得不对副坝进行方案变更，由原方案的重力坝变更为土石坝，其中土石坝大部分坝体是由工程弃渣堆积而成，通过控制性充填灌浆等工程处理，目前副坝防渗效果良好，下一步需加强对副坝帷幕灌浆的处理。