围堰及基坑岩溶防渗帷幕灌浆技术

魏礁

摘要：大藤峡水利枢纽工程一期下游围堰为土石围堰，围堰基础存在表层强烈溶蚀风化带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。防渗处理采取灌、填结合的处理方案。如孔内遇有溶洞，首先对溶洞采用水下混凝土进行回填处理，然后在对孔内强烈溶蚀风化带基岩进行帷幕灌浆处理;如孔内未遇溶洞，可直接对孔内强烈溶蚀风化带基岩进行帷幕灌浆处理。帷幕灌浆压力0.5Mpa，帷幕灌浆完成后，要求透水率不大于10Lu。在基坑开挖过程中，不出现有压岩溶管道流，工程实体就达到了防渗目的。

关键字：围堰、岩溶处理、帷幕灌浆

分类号：U455.49

一、概述

1、工程概况

大藤峡水利枢纽工程位于珠江水系西江流域黔江干流大藤峡出口处弩滩上，距下游广西壮族自治区桂平市黔江彩虹桥约6.6km，属于红水河梯级规划中最末一个梯级。一期下游围堰位于左岸下游，围堰地址条件复杂，岩溶发育，因此做好围堰防渗是保证主体工程正常施工的关键。

2、一期下游围堰地质概况

一期下游土石围堰位于河床岩滩、左岸漫滩及Ⅰ级阶地，岩滩基岩裸露，漫滩覆盖层为粘土，厚0m～2.5m;Ⅰ级阶地覆盖层主要为粘土，局部见有中细砂、卵石混合土及含砾石粘土，厚8m～32m。下部基岩为为第D1y1-3层和第D1y2层的灰岩、白云岩，表层强烈溶蚀风化带岩层厚一般为4m～12m，岩溶发育，属强透水岩层。

3、防渗处理方案

防渗处理采取灌、填结合的处理方案。首先沿一期下游围堰及船闸预留岩埂轴线进行一次性钻孔，钻孔穿过基岩溶蚀风化带，孔间距2.0m，钻孔直径不小于150mm，土层钻孔采用套管进行保护。视孔内地质条件，如孔内遇有溶洞，首先对溶洞采用水下混凝土进行回填处理，然后在对孔内强烈溶蚀风化带基岩进行帷幕灌浆处理;如孔内未遇溶洞，可直接对孔内强烈溶蚀风化带基岩进行帷幕灌浆处理。帷幕灌浆压力0.5Mpa，帷幕灌浆完成后，要求透水率不大于10Lu。在基坑开挖过程中，不出现有压岩溶管道流，工程实体就达到了防渗目的。

二、施工措施

1、施工程序

防渗帷幕灌浆施工总体程序：施工准备→先导孔施工→钻灌施工→质量检查→资料整理及施工报告提交。

2、钻孔方法

采用MDL-135履带式钻机、中风压空压机供风跟管冲击钻进，钻孔直径Φ170mm，钻孔过程中套管跟进作为孔口封闭器。

跟管钻进至基岩面后，取出钻具和钻杆，换直径φ150mm钻头沿原钻孔继续向下钻至终孔深度。钻进过程中认真观察和详细记录孔内岩溶起止深度、充填状态和充填物类型，以便作为灌浆控制的依据。

取出冲击钻具和钻杆，采用XY-2地质钻机配合下导管，导管下端安装钻头，遇到塌孔时扫孔直到设计孔深。

对于覆盖层较深，基岩溶蚀发育严重灌浆孔，可直接采用冲击钻进，套管跟进至设计孔深，利用套管做为灌浆封闭器进行灌浆。

3、钻孔要求

（1）钻孔需分序进行，先施工Ⅰ序孔，最后施工Ⅱ序孔。

（2）所有钻孔均为垂直孔，将钻机调平稳固后用地质罗盘检查钻机垂直度后方可开孔。开孔孔位与设计孔位偏差不得大于10cm，孔斜偏差不得大于1%。

（3）基岩采用压缩空气冲洗，全孔一次成孔。

（4）钻孔完成后由现场质检人员进行钻孔验收，监理有要求时，质检人员验收后通知监理复查。

（5）及时填写钻孔记录，对钻孔过程中遇到的各种情况如失水、掉钻、塌孔、掉块等情况如实进行记录。

一、灌浆成果资料统计分析

1、先导孔资料分析

截止目前下游围堰帷幕灌浆先导孔已完成66个孔，先导孔资料汇总可以看出，先导孔遇溶率比较高，平均每个先导孔遇溶洞4.77个，基岩线岩溶率平均为20.60%，压水注水透水率比较大，最大透水率为1198.6Lu， 最小为2.80Lu，平均透水率为147.82Lu，这就反映了地层的复杂性，主要为深厚覆盖层下多层岩溶发育，可灌性较好。

2、灌浆成果资料分析

下游围堰帷幕灌浆工程，总共划分为46个单元，目前已完成工程量的成果从表6.2-1可以看出，截止2016年6月30日整个大包帷幕总计完成钻孔44104.61m，灌浆33279m，灌注砂浆8886.53m³，混凝土14250.78m³，砂浆单耗为0.30m³/m，混凝土单耗为0.49m³/m。I序孔水泥单耗44.6Kg/m，砂浆单耗为0.30m³/m， 混凝土单耗为0.57 m³/m，II序孔水泥单耗43.9Kg/m，砂浆单耗为0.31 m³/m，混凝土单耗为0.40 m³/m。其灌注单位注入量分析如下：

（1）Ⅰ序孔混凝土单耗为0.57 m³/m，Ⅱ序孔混凝土单耗为0.40 m³/m，Ⅱ序孔比Ⅰ序孔递减了0.17 m³/m、Ⅱ序孔为Ⅰ序孔的70.18%，表明Ⅰ序、Ⅱ序孔之间，灌浆单位注入量随着灌浆孔序的加密呈现出递减的变化趋势，且递减明显，符合灌浆规律。递减的变化趋势较小，说明溶蚀地层段砂浆和细石混凝土的流动性及可灌性一般，扩散范围一般，地层的可灌性逐序减弱，表明通过Ⅰ序孔的回填、灌注，部分Ⅱ序孔的溶洞得到了有效的充填

（2）Ⅰ序孔水泥砂浆单注注入量为0.3m3/m，Ⅱ序孔水泥砂浆单注注入量为0.31m3kg/m，占Ⅰ序孔的104.5%，随着灌浆孔序的加密，单位注入量之间减少的变化趋势不明显，是由于岩溶地层耗浆量较大，通过限制耗浆量导致的，耗浆量处于受控状态。

（3）Ⅰ序孔水泥单注注入量为44.56kg/m，Ⅱ序孔水泥单注注入量为43.94kg/m，占Ⅰ序孔的98.6%，呈现出随着灌浆孔序的加密，单位注入量之间减少的变化趋势，符合一般灌浆规律，但极递减幅度不大，是由于岩溶地层耗浆量较大，通过限制耗浆量导致的，耗浆量处于受控状态。

4.结论

总体来讲，一期下游围堰及基坑岩溶防渗处理施工工艺较为复杂，难度较大，工期比较紧，通过设计前期的勘探孔、施工过程中的先导孔、灌浆孔以及最后的检查孔等资料分析，可以得出，本工艺基本上能满足该工程的岩溶处理防渗任务，本工艺采用的参数、钻灌设备与地质条件、施工条件基本相适应，可以为其他类似地质条件下的防渗处理工程提供施工参考。同時，通过对各次序孔的单位注入量分析、溶洞地质条件分析以及最后的检查孔压水结果分析登，我们可以继续加深对施工孔距、混凝土和砂浆的流动性等参数的探讨研究，努力改良此类施工工艺。

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