刘忠雨
中国水电建设集团十五工程局有限公司 710065
摘要：针对贵州黔中水利枢纽混凝土面板堆石坝所处的岩溶地质，分析岩溶地质条件下坝基透水性强的特点，认为在坝基帷幕灌浆施工前勘查岩溶地区岩石渗漏情况和渗流规律，并提出合理的防渗处理措施，是进行岩溶地质条件下帷幕防渗处理的先决条件。分析岩溶基础帷幕灌浆特点，同时总结出岩溶地区设置防渗帷幕应遵循的原则，是做好岩溶地区帷幕灌浆的先决先决条件。
关键词：岩溶地区；坝基；帷幕灌浆；防渗处理；裂隙
1 引言
岩溶的形成主要是透水的石灰岩、白云岩等可溶性岩石受到有溶解能力的地下水溶蚀的结果，而岩溶的发育程度和形态主要与地质构造、地下水动力条件、气候及岩性等因素有关。
岩溶地区，特别是岩溶比较发育的地区，地基最大特点就是透水性极强。
在岩溶发育的基岩上筑坝，大坝坝基、水库周边和库区渗漏通道的处理极为重要，施工技术也比较复杂。因此，施工前查清岩溶基岩的渗漏情况、渗流规律，并提出合理的防渗处理措施是做好岩溶地区大坝基岩帷幕灌浆的先决条件。在岩溶地区进行帷幕灌浆防渗施工，其岩性性质确定了该地段防渗灌浆施工具有明显的特点。故在岩溶地区设置防渗帷幕时，应遵循一定的原则，才能取得更好的效果。
2.工程简介
2.1工程简介
黔中水利枢纽工程位于贵州中部黔中地区、云贵高云苗岭宽缓山脊、两江分水岭河源地带、岩溶峡谷山区。工程以灌溉、城市供水为主，兼顾发电等综合利用以及改善当地生态环境创造条件的Ⅰ等大⑴型水利枢纽工程。枢纽钢筋混凝土面板堆石坝工程区出露地层有三叠系下统永宁镇组灰岩、泥岩、泥质灰岩、泥灰岩和白云岩等。右岸KS7岩溶系统发育在T1yn3中，底部受T1yn2隔水层阻隔，存在高水位区。坝区渗漏途径一是沿岩溶管道、溶洞向坝址下游渗漏，二是沿地表岩体裂隙绕坝渗漏。
2.2设计布置
大坝下游截流墙基础原计划进行帷幕灌浆，在墙体自基础向上浇筑到 3m 时进行灌浆，采用单排灌浆,孔距 3m、孔深根据钻孔压水试验资料由设计根据实际情况确定，分为三序灌浆施工，并按 q≤5Lu 控制。
大坝左趾板上层、右趾板及河床趾板及右坝肩帷幕灌浆最大深度达 162m，趾板段的固结灌浆在大坝 666m 长的趾板段上布置了 3 排孔，排孔间距为1.5m，孔深 10m，呈梅花型布置，趾板上的固结灌浆孔与帷幕灌浆孔错开布置。
2.3业主要求及岩溶帷幕施工
2.3.1业主细则要求
为贯彻工程业主“灌浆遇岩溶现象的处理”的相关细则要求，做好防渗帷幕工作，在洞挖揭示有溶洞处，除设计有要求外需在衬砌前进行处理。灌浆施工中遇脱空1m以上溶洞，及时、尽可能的查明其形态、规模及充填情况，并详细、准确记录钻孔情况，及时报告监理、设计，确定是否采用孔内录像、电磁CT处理等手段进一步探明溶洞情况。
2.3.2 帷幕施工
2.3.2.1脱空小于0.5m的无充填溶洞或主要有充填物的大型溶洞，没有脱空但钻孔及压水无回水的大耗浆量、灌浆不起压也段，可直接采用水泥粉煤灰浆灌注，可按以下方法和程序进行处理。
a.灌当灌注总量达2t干料，仍不起压、不回浆时，采用限流（限制吸浆率不超过15L/min），间歇灌注法（每限流灌注30～50min后，暂停不超过30min后恢复灌注），灌注不小于5t，可待凝8h后灌注。b．复灌时能起压0.3MPa以上，可采用间歇、限量灌注法，灌注时宜采用高压，注入干料总量达3t以上不能结束，可待凝6h后复灌。若复灌后压力在逐渐升高，应持续灌注至达到结束标准按注入量达5t待凝。c.若复灌压力达不到0.3MPa，可在采手限流、限压、间歇灌注法灌注3t后待凝，有回浆待凝6h，无回浆待凝8h。
2.3.2.2钻孔时脱空0.5～3m无充填物或少量充填物溶洞，埋深小于10m或露天帷幕，宜扩孔灌注。初灌可采用自流式灌注水泥粉煤灰砂浆或细石混凝土，水泥粉煤灰砂浆灌注量8～10t或更大后不起压，可待凝8h，扫孔复灌；细石混凝土灌注量可根据现场情况确定。复灌时每次灌注量可按3～5t控制，直到孔口浆面不再下降时，待凝6h以上改用孔口封闭灌注。若扫孔复灌次数超过3 次，应考虑更稠的砂浆、细石混凝土或填入适量碎石再灌浆。灌注砂浆应采用砂浆泵灌注。
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2.3.2.3脱空大于3m的无充填或少量充填物溶洞，由设计确定是否采用大口径钻、扩孔，用孔内录像查明溶液洞规模。具备条件的情况下应当灌注细石混凝土，灌满后待凝8h，再改用水泥粉煤灰混合浆液灌注。若无条件灌注砼，应先填碎石再用水泥粉煤灰浆液灌注或边填碎石边灌浆液，初次及复灌的灌注量应不小于上述（2）条要求，灌满至孔口待凝8h后再灌水泥粉煤灰砂浆。
2.3.2.4溶洞内有水流，应尽可能采用大径钻孔，灌注砼；若无条件灌注砼，应在扩孔后先填粗碎石、级配料或采用“模袋灌浆”技术等，再灌注砂浆或水泥粉煤灰浆回速凝剂双液浆，灌注至孔口返浆后再进行正常灌浆。无回浆时每次灌注待凝时间至少24h，有回浆时则可待凝8h.
2.3.2.5对于全部充填，宜采用高压灌注。但若在开始灌注不能起压或一段时间内不能达到规定的压力时，应采用低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等措施，待注入率减少到一定程度后，再逐渐升压，依照技术要求直至达到结束标准为止”。
3.该地区帷幕灌浆特点
经施工观察发现，由于该枢纽工程钢筋混凝土面板堆石坝所处地区为岩溶地质条件，在其坝基帷幕灌浆施工过程中有以下6个特点：
① 灌注材料量多
岩溶地区溶洞、溶蚀裂隙多，漏水性很大，确定了其具有灌注材料量多的特点。
② 防渗帷幕深
岩溶地区的帷幕深度比一般岩石地区的帷幕深，能够使该地段帷幕防渗效果更好。
③防渗帷幕轴线长
岩溶地区渗漏性大，除把坝基部分设置为防渗帷幕外，为防止坝肩和水库周边的漏水，在坝肩和水库周边也需要设置防渗帷幕，因此确定了其帷幕线长度要比一般岩石地区帷幕线长的特点。
④灌浆量很大
由于岩溶地区防渗帷幕一般深度较大，帷幕线长，所以具有灌浆量很大的特点。
⑤施工难度大
由于岩溶地区地质情况复杂多变，防渗处理时多根据岩石情况采取对应的方法进行施工，以达到有效防渗的目的。
⑥ 帷幕造价较高
因灌浆工程量大，耗用灌浆材料多，施工复杂，历时较长，故造价较高。
4 岩溶地区设置防渗帷幕应遵循的原则
根据黔中水利枢纽工程钢筋混凝土面板堆石坝帷幕施工过程来观察，结合岩溶地区灌注特点以及岩溶地区基岩设计总的指导思想，一个是要保证大坝安全；二是要防止大量渗漏；三是考虑经济和效果，这三者综合考虑，相辅相成，既要保证安全可靠，又要注意节约资金，同时还要老驴防渗措施易于施工、现实和适度。
考虑到岩溶地区地质条件因素，在该地区布设防渗帷幕要遵循以下七条原则，才能取得良好的施工效果。
首先，要加强前期调查与勘测工作。调查与勘测工作做的越详细，防渗帷幕灌浆工作就会越主动，效果也会更好。
其次，要尽量利用有利的岩层和其他有利条件。岩溶地区坝基和库区防渗处理，要尽量利用基岩中常有的较深厚的不透水岩层或者其他渗透性小的岩层作为相对隔水层，并尽量寻找有利的库区地形加以利用，这样可以减少防渗帷幕的深度，减少或免除水库周边的防渗设施，降低处理费用，防渗效果也易于保证。
三是慎重选定帷幕灌浆线路。选择帷幕线路，是保证多、快、好、省而又安全完成帷幕灌浆任务、确保帷幕灌浆施工效果、达到防渗标准的关键。确定帷幕线路，首先要根据多次地质勘探取得的各项地质资料和调查资料，采取最有力的防渗措施，以及避开岩溶发育的强透水带和大型溶洞等一系列问题来综合考虑、慎重选泽。
四是做好帷幕灌浆试验。在地质条件复杂地段，灌浆工程量较大时，选定灌浆试验地段，制定灌浆试验方案，先进行灌浆试验，分析研究试验所取得的资料，再进行帷幕设计，这样的设计方案可以符合实际情况，也比较稳妥可靠，在岩溶地区建坝更应如此，以进一步摸清地质情况的一般规律及特殊规律，以便掌握和对症下药。
五是确定帷幕结构形式及有关参数。一般地，根据地质条件和坝体设计的要求，参考灌浆试验取得的成果，确定合理、有效的帷幕灌浆结构。
一个是关于帷幕灌浆孔的深度。在岩溶地区，坝基帷幕灌浆深度以深入相对不透水层内3-5m以上为宜。当相对不透水层埋藏较深时，帷幕灌浆深度也较大。岩溶发育严重地区，要求帷幕深度深至侵蚀基准面高程一下，加大了帷幕的深度。
其次是关于帷幕灌浆孔的排数。重要部位的防渗帷幕多采用两排或者三排，一般的，三排排孔灌浆质量好，先灌边排后灌中排，起到了先围堵、后压密的作用，同时中排孔可使用较大的灌浆压力，易于保证质量，帷幕耐久性也好。从工程量上考虑，三排孔孔距3m和两排孔2m及一排孔1m其工程量相同，但帷幕效果和帷幕厚度有异。因此，在岩溶发育、透水性大的地段重要部位防渗帷幕采用三排孔为妥，也能保持帷幕厚度。
六是确定帷幕灌浆孔的方向。灌浆孔的方向是根据岩层裂隙及层理方向结合主要裂隙系统来考虑的，一般情况下，为便于施工和易于保证帷幕的连续性和完整性，帷幕灌浆孔多采用铅直孔。但在陡倾角裂隙发育地段或岩石裂隙复杂情况下，为了提高帷幕灌浆防渗可靠性，个别或局部地段有时可布置成斜孔或孔向交错的钻孔系统。
七是选用合宜的灌注材料。一般的，在岩溶发育比较弱的地区帷幕灌浆多采用水泥浆灌注，因采用集中制浆，输浆和配浆均比较简便且帷幕稳定性好。但在岩溶发育、有大溶洞、大溶蚀裂隙的地段，所用灌注材料要根据灌注情况和效果确定。通常的，为了节约水泥，在水泥浆液中加入砂、粉煤灰等掺和料，有时候为了改善浆液性能，加入稳定剂（如膨润土）和速凝剂（如水玻璃）等，溶洞较大时可向孔内投入小粒径干净碎石，然后再灌注混合浆液的措施。
灌注浆液的组成和配比一般通过室内浆材试验和工地灌浆试验所得到的资料和成果指导设计和施工，遵循的原则是经济、有效、施工方便。
5 结束语
根据岩溶地区坝基帷幕灌浆灌注材料量多、防渗帷幕深、防渗帷幕轴线长、灌浆量大、施工难度大和帷幕造价较高的这六个特点，岩溶地区大坝基础设置帷幕灌浆防渗时，要针对前期调查与勘测工作展开，充分利用有利的岩层和其他有利条件，慎重选定帷幕灌浆线路，做好帷幕灌浆试验，根据岩层裂隙及层理方向结合主要裂隙系统来考虑帷幕孔向，在确定好帷幕结构形式（孔深和排数）的基础上，选择合宜的灌注材料进行施工。
在岩溶地区帷幕灌浆施工时，严格遵循防渗帷幕原则，既能保证大坝安全、防止大量渗漏，又保证了大坝的安全运行，同时又能节约了资金，达到了防渗效果。
论文作者:刘忠雨
论文发表刊物:《基层建设》2015年28期供稿
论文发表时间:2016/4/6
标签：帷幕论文; 岩溶论文; 防渗论文; 地区论文; 坝基论文; 溶洞论文; 裂隙论文; 《基层建设》2015年28期供稿论文;