張 玲,鄭 羽

(1.江西省贛西土木工程勘測設(shè)計院,江西 宜春 336000;2.宜春市人才交流服務(wù)中心,江西 宜春 336000)

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江西省宜春市開發(fā)區(qū)景觀湖壩基巖溶處理技術(shù)

張 玲1,鄭 羽2

(1.江西省贛西土木工程勘測設(shè)計院,江西 宜春 336000;2.宜春市人才交流服務(wù)中心,江西 宜春 336000)

石灰?guī)r地區(qū)在工程建設(shè)中常見巖溶發(fā)育，如何處理巖溶一直困擾著工程建設(shè)者，在對巖溶技術(shù)處理中以灌漿技術(shù)最為常見，根據(jù)具體情況不同常輔以其他工藝，通過處理使巖溶部位的承載力、防滲性能達到工程要求的設(shè)計指標，以滿足工程建設(shè)需要。文章從工程實際出發(fā)闡述了對土石壩壩基巖溶實施灌漿及其他處理工藝的處理技術(shù)。

壩基巖溶;塌洞處理;巖溶處理;灌漿技術(shù)

1 工程概況

江西省宜春市開發(fā)區(qū)景觀湖壩址位于江西省宜春市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)內(nèi)，屬袁河水系三陽河支流下村水。流域中心地理位置為東經(jīng)114°24′35″，北緯27°53′02″，壩址以上控制流域面積2.0 km2，正常蓄水位113.8 m，水面面積為23 hm2，總庫容228萬m3，是一座以防洪、景觀、蓄水為主的?、逍退畮?。景觀湖樞紐工程主要由擋水建筑物、泄水輸水建筑物和提水站等組成。擋水建筑物位于宜春市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)管委會辦公樓附近，采用黏土斜墻壩型，斜墻下壩基設(shè)混凝土防滲墻，混凝土防滲墻槽孔軸線位于黏土斜墻截水槽軸線處，防滲范圍為0-064.0～0+303.6 m，全長367.6 m。壩軸線長420 m，壩頂高程115.10～116.10 m，寬26 m，最大壩高26.0 m。

2 壩基巖溶情況

壩址范圍內(nèi)地表均被覆蓋層覆蓋。壩基表層靠左巖溝谷部位為灰色黏土層，厚一般為0.7～1.5 m,中部為洪沖積含砂粉土，層厚為6.8～9.5 m,下部為殘坡積含礫粉土，一般為4.6～16.0 m；壩基右岸及兩壩肩主要為殘坡積含礫粉土，層厚為15～22.3 m,下伏基巖為白堊系全、強風化砂礫巖，二迭系強風化石灰?guī)r層、弱風化灰?guī)r層，其中弱風化石灰?guī)r巖溶較發(fā)育。

據(jù)鉆孔資料分析，壩址巖溶發(fā)育主要以隱伏型溶洞為主，主要成因為：①砂礫巖與灰?guī)r不整合接觸面地下水活動強烈，沿兩種巖體接觸帶溶蝕而形成管狀通道，溶洞多分布于基巖的淺層，其頂板厚度較小，一般為0.5～1.6 m。②地下水沿巖體裂隙或斷層破碎帶在灰?guī)r較深部溶蝕而形成管狀通道。溶洞充填物一般飽水，可塑，鉆進較快，其承載力為90～110 kPa。碎石粉質(zhì)黏土取高值，黏土取低值。

壩基在砂巖與灰?guī)r的接觸部位巖溶極發(fā)育，溶洞頂板厚度一般較薄且破碎，承載能力較低；溶洞充填物松散，承載力低，且局部溶洞為半充填或全空，溶洞內(nèi)漏水嚴重；因此在物探巖溶發(fā)育帶內(nèi)經(jīng)鉆孔證實有溶洞部位，壩基防滲墻先導孔發(fā)現(xiàn)有巖溶的槽段，及前期勘察鉆孔發(fā)現(xiàn)有溶洞的部位，均須進行技術(shù)處理，處理范圍主要為A、B、C、D、E五個區(qū)，見圖1。

勘察中12個鉆孔，有8個鉆孔發(fā)現(xiàn)巖溶洞穴或溶蝕裂隙發(fā)育現(xiàn)象，遇洞率75%；前期勘察時在BK7、BK5中亦發(fā)現(xiàn)有巖溶發(fā)育現(xiàn)象，巖溶發(fā)育情況見表1。

圖1 巖溶處理部位

孔號位置埋深(頂板/底板)/m充填物洞高/m分布高程/m頂板厚/m備注CK1B區(qū)21.5～27.3含碎石粉質(zhì)黏土5.881.39～75.391.1充填物較密實37.0～40.7空洞,無充填3.765.89～62.199.7掉鉆CK2E區(qū)23.7～31.4黏土夾少量碎石7.779.81～72.110.6CK3B區(qū)23.0～24.2黏土夾少量碎石1.280.59～79.391.227.8～35.40黏土夾少量碎石7.675.79～68.193.6CK4C區(qū)25.9～34.70含碎石粉質(zhì)黏土8.876.38～67.580.8鉆進塌孔CK5D區(qū)29～30含碎石粉質(zhì)黏土1.073.2～72.21.131～38.4黏土夾少量碎石7.471.2～63.81.0極軟CK6D區(qū)16.6～18.1含碎石粉質(zhì)黏土1.580.28～78.781.619.8～25.8下部黏土夾少量碎石充填6.077.08～71.081.7上部2m為空洞CK8A區(qū)39.1～42.6含碎石粉質(zhì)黏土3.565.13～61.636.6CK11B區(qū)(防滲墻)23.9～28.3下部黏土夾少量碎石充填4.471.87～67.475.3上部3.6m為空洞BK5B區(qū)12.5～13.9含碎石粉質(zhì)黏土1.479.82～78.421.4BK7E區(qū)14.0～15黏土夾少量碎石1.078.2～77.20.5

3 巖溶及塌洞處理

3.1 全充填巖溶處理

A區(qū)、C區(qū)、E區(qū)及B區(qū)上層溶洞為全充填溶洞。處理采用巖溶灌漿方案。

巖溶灌漿技術(shù)指標：根據(jù)《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》(DL/T 5148-2012)，巖溶灌漿為單排灌漿[1]，分三序孔施工，孔距3 m；采用自上而下分段循環(huán)灌漿，同一排上相鄰的兩個次序孔之間，在巖石中鉆孔灌漿的間隔高差大于15 m。

巖溶灌漿漿液采用純水泥漿，水泥為P.C32.5普通硅酸鹽水泥。灌漿壓力通過灌漿試驗確定；設(shè)計灌漿壓力暫擬定如下：第一段(即基巖面以下0.5 m接觸段)采用0.15～0.2 MPa，第二段(即基巖面以下0.5～3m段)取0.25 MPa，第三段(即基巖面以 下3～6m段)取0.3 MPa，以下各灌漿段長度為5.0 m，灌漿壓力按巖石厚度每增加1 m增加0.03 MPa；當巖溶灌漿不能起灌時，采用高壓水泥灌漿。灌漿注入率大時采用分級升壓方式。灌漿漿液的濃度由稀到濃，逐級變換。巖溶灌漿漿液變換：當灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或當注入率不變而壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比；灌漿過程中發(fā)現(xiàn)漏漿、冒漿，應(yīng)根據(jù)具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法進行處理。在規(guī)定的壓力下，當注入率不大于0.4 L/min時，繼續(xù)灌注60 min；或不大于1 L/min時，繼續(xù)灌注90 min，灌漿可以結(jié)束；灌漿孔封孔采用“分段壓力灌漿封孔法”。

灌漿過程中如回漿變濃，換用相同水灰比的新漿進行灌注，若效果不明顯，延續(xù)灌注30 min，即可停止灌注。

3.2 混凝土防滲墻處巖溶處理

防滲墻軸線處巖溶灌漿范圍為樁號0+000.000～0+114.503，全長114.503 m，布置雙排，分別位于混凝土防滲墻軸線上下游1.0 m處，排距2.0 m， 孔距2.0 m，灌漿頂線與混凝土防滲墻搭接2.0 m，灌漿底線伸入溶洞底線0.5 m。

防滲墻處巖溶灌漿在壩基覆蓋層混凝土防滲墻檢驗合格后進行[2]，按分序加密的原則進行。混凝土防滲墻處巖溶灌漿后的排水孔和揚壓力觀測孔必須在相應(yīng)部位充填灌漿檢查合格后開始鉆進。施工中不得在混凝土防滲墻線上進行可能導致不良后果的灌漿試驗。

3.3 半充填溶洞及空洞處理

D區(qū)溶洞型式為半充填溶洞，技術(shù)處理時先充填細砂，再采用水泥灌漿; B區(qū)下層溶洞為空洞；技術(shù)處理時先對下層空洞充填細砂，再采用水泥充填灌漿方案對溶洞進行處理。

鉆孔孔徑采用φ150 mm，水泥灌漿參數(shù)及指標同全充填溶洞。

3.4 塌洞處理

對塌洞采用碎石土回填至現(xiàn)有填筑面高程，塌洞填平后，先對其壩基巖溶進行水泥充填灌漿，再采用沖抓鉆取土；每10個沖抓鉆孔組成1個半徑2 m加強井，加強井根據(jù)塌洞大小進行布置，該項目在B區(qū)壩基偏下游側(cè)存在1個塌洞，塌洞寬6 m，長7 m，采用1個加強井。

沖抓鉆開孔直徑1.1 m，鉆孔采用黏土回填夯實，回填土壓實度不小于0.96，回填黏土滲透系數(shù)小于1.0×10-5cm/s[3]。

壩體加高培厚在塌洞處進行完沖抓回填土后進行。

3.5 裂隙處理

庫區(qū)裂縫加固采用黏土填筑方案，黏土填筑頂高程102.00 m，頂寬5.0 m(裂縫左右兩側(cè)各2.5 m)，兩側(cè)坡比1∶2，壓實度不小于0.90，滲透系數(shù)≤1.0×10-4cm/s。

4 壩基巖溶處理效果

巖溶處理A區(qū)灌漿全長42.022 m，共布孔14個，灌漿59 m，B區(qū)灌漿全長193.574 m，共布孔65個，灌漿803 m，C區(qū)灌漿全長42.022 m，共布孔14個，灌漿136 m，D區(qū)灌漿全長144.885 m，共布孔48個，灌漿462 m，E區(qū)、BK5區(qū)巖溶灌漿各布3孔，分別灌漿8 m、9 m，混凝土防墻軸線處壩基灌漿全長114.503 m，共布孔114個，灌漿2006 m。帷幕灌漿檢查孔28個，均采用分段5點法壓水方式進行壓水試驗，極個別段透水率為6.2 Lu，分布不集中，其余段透水率均小于5 Lu，合格率93.1%，從巖溶處理整體質(zhì)量檢查效果看，壩基巖體有較好的可灌性，平均單位耗灰量59.15 kg/m，各序孔單位注灰量隨灌漿次序的遞增而逐漸減小，灌漿效果明顯，帷幕灌漿總體施工質(zhì)量良好，工程質(zhì)量符合設(shè)計要求，已順利通過驗收。

5 結(jié) 語

巖溶地基處的帷幕灌漿處理為隱蔽工程，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，很難采取補救措施，故要求在勘察設(shè)計階段應(yīng)充分查明地質(zhì)成因及類型，施工階段應(yīng)嚴格按照規(guī)范要求進行施工，并記錄好現(xiàn)場原始資料，詳細繪制各類統(tǒng)計表，為今后的施工提供理論參考?？傊?，壩基巖溶灌漿施工質(zhì)量關(guān)系著大壩的運行安全，在施工過程中應(yīng)對各個環(huán)節(jié)加大監(jiān)管力度，及時發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的問題，并提出補救措施，確保工程質(zhì)量。

[1] 中華人民共和國國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會.水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范：DL/T 5148-2012[S]. 北京：中國電力出版社, 2012.[2] 萬怡國，周云水. 反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆法造混凝土防滲墻在水利工程中的應(yīng)用[J]. 江西水利科技,2009,35(4):249-252.

[3] 關(guān)志誠. 水工設(shè)計手冊第6卷土石壩[M]. 北京：水利電力出版社, 2013.

張 玲(1980-),女，工程師，主要從事水利水電工程設(shè)計方面工作。

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