□（河南省水利第二工程局）

盤石頭水庫巖溶處理專項技術(shù)方案探討

□張 林（河南省水利第二工程局）

盤石頭水庫雞冠山滲水已嚴(yán)重影響該水庫正常蓄水，在進(jìn)行帷幕灌漿施工中，由于遇到盤石頭水庫斷層、強(qiáng)透水帶、巖溶等復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境，實際施工中針對灌漿材料進(jìn)行分類選擇，同時優(yōu)化施工方案，制訂了模袋灌漿施工、溶洞回填等具體專項技術(shù)方案，以便減少灌漿損失，達(dá)到防滲效果。

盤石頭水庫；防滲帷幕；專項技術(shù)

1 工程概況

盤石頭水庫位于鶴壁市西南約15 km的衛(wèi)河支流淇河中游盤石頭村附近。是一座總庫容為6.08億m3的大（2）型水利樞紐工程，主要建筑物包括混凝土面板堆石壩、左岸非常溢洪道、右岸兩條泄洪洞，輸水洞及電站。雞冠山滲水是盤石頭水庫遺留問題，根據(jù)雞冠山工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，通過布置防滲帷幕減少雞冠山滲水，防止其對壩基、庫岸和泄洪洞產(chǎn)生不利影響。防滲帷幕采用封閉式，帷幕底線伸入基巖相對隔水層，以截斷滲流通道。雞冠山帷幕設(shè)計為前后兩排，孔排距1.50 m，孔距1.50 m，斷層帶及滲水嚴(yán)重地段加強(qiáng)灌漿，帷幕加密至三排。

2 斷層、強(qiáng)透水帶及巖溶處理采用專項技術(shù)措施

雞冠山帷幕灌漿需帶水頭施工，前期水流造成斷層帶細(xì)顆粒流失，水處于流動狀態(tài)，導(dǎo)致漿液無法凝固，出現(xiàn)灌漿量大情況，對下游排孔段根據(jù)工程實際采用灌注速凝漿液、灌注混合漿液或膏狀漿液，降低造價，以免不必要的浪費(fèi)。

3 工程中使用漿液的分類

3.1 水玻璃－水泥混合漿液灌注

采用SGB6-10型灌漿泵、JJS-2B攪拌桶、孔口混合器、灌漿自動記錄儀配套使用。采用的水玻璃模數(shù)應(yīng)在2.40～3.20之間，濃度≥40波美度（使用前加水稀釋至20～35波美度備用）。采用的水泥漿水灰比根據(jù)現(xiàn)場試驗確定，宜選擇0.70∶1～1∶10之間的單一配合比。注漿壓力根據(jù)現(xiàn)場試驗確定，水泥漿與水玻璃漿液的體積比根據(jù)室內(nèi)試驗確定，一般取值為1∶0.10～1∶1。

3.2 砂漿灌注

為了節(jié)約灌漿材料，當(dāng)發(fā)現(xiàn)裂隙通道很大時，采用3SNS（B）砂漿泵視情況可以改灌水泥砂漿等。

3.3 膏狀穩(wěn)定漿液灌漿

螺旋灌漿泵與灌漿孔之間通過直徑32 mm的高壓灌漿管連接，采用孔口封閉器向孔內(nèi)純壓式灌漿。前期灌漿按每孔段定量灌注，采用多次復(fù)灌法處理，后期灌漿孔可根據(jù)灌漿情況單孔單次灌注量進(jìn)行增加。灌漿和結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在0.05～0.80 MPa的壓力下，單位吸漿量＜2 L/min時，繼續(xù)灌注30 min；若下游排孔灌入干料累計量達(dá)5 t/m時，單位吸漿量仍較大，并難以達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，間歇待凝6-8 h后再進(jìn)行掃孔灌漿。

3.4 混合穩(wěn)定漿液灌漿

材料性能和配合比：混合穩(wěn)定漿液析水率＜5%，抗剪屈服強(qiáng)度τ0≤20（Pa），塑性粘度η＜0.30（Pa·s）；結(jié)石抗壓強(qiáng)度R28≥12.50 MPa，滲透系數(shù)K≤1×10-6cm/s。現(xiàn)場施工擬使用配合比見表1。

表1 現(xiàn)場擬用混合穩(wěn)定漿液配合比表

制漿和灌注設(shè)備：除利用膏漿設(shè)備拌制設(shè)備外，混合穩(wěn)定漿液還可采用高速制漿機(jī)配螺旋輸送機(jī)拌制所需的膨潤土漿液，再與集中制漿站配制的水泥、粉煤灰漿兌制而成混合漿液。阻塞及灌漿壓力控制：采用孔口封閉器、循環(huán)式灌漿，翻漿管均下至距孔底0.50 m。灌漿壓力范圍取0.10～1MPa，以回漿管壓力表中值控制。壓力表指針擺幅不超過所使用最大壓力值的20%，壓力表處加裝穩(wěn)壓器。灌漿及結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：混合穩(wěn)定漿液變換按由稀到濃的原則進(jìn)行，混合穩(wěn)定漿液采用水膠比2∶1的漿液開灌。在0.10～1MPa的灌漿壓力下，單位吸漿量＜0.40 L/min時，繼續(xù)灌注30 min，即可結(jié)束灌漿。

4 專項技術(shù)分類

4.1 模袋灌漿施工方案

4.1.1 模袋灌漿特性

模袋灌漿技術(shù)是近年來為解決巖溶地區(qū)溶洞或巖溶通道內(nèi)在動水條件下灌漿難題而由土工模袋混凝土衍生而來的一種新的灌漿技術(shù)。模袋灌漿作用原理是：在充分探明地下滲水通道或溶洞的位置、形態(tài)、大小和地下水流量流速的條件下，向溶洞鉆孔，通過鉆孔向其中下設(shè)特制的、大小與溶洞通道相適應(yīng)的模袋，再向模袋中注入速凝漿液。

模袋灌漿技術(shù)具有以下特性：一是模袋材料通常采用尼龍、聚酯或聚丙烯等材料用特殊的紡織工藝織成，織物強(qiáng)度高；二是灌漿特性，在灌漿壓力作用下，模袋內(nèi)水泥漿中的水分可由袋內(nèi)析出，而水泥顆粒不會外漏，這樣可以降低水灰比、提高固結(jié)強(qiáng)度、縮短固結(jié)時間。耐高速水流，在高速水流下，保證水泥不分散，不被沖走；三是空間的適應(yīng)性，模袋在壓力作用下能產(chǎn)生變形，通過控制灌漿壓力和注入速率可適應(yīng)不同形狀的溶洞或通道空間，有利于堵塞；模袋灌漿漿材可針對工程情況采用多種漿材，有明顯的經(jīng)濟(jì)性。

4.1.2 模袋灌漿施工程序

模袋灌漿施工程序如下：開始→鉆孔探險→模袋制作、安裝→注漿系統(tǒng)準(zhǔn)備→模袋灌漿→控制待凝→模袋灌漿→待凝→檢查→完成。

4.1.3 模袋制作

施工準(zhǔn)備：先準(zhǔn)確測量空腔深度、尺寸及鉆孔孔內(nèi)水流速度。模袋制作：根據(jù)探測的空腔深度及尺寸，按設(shè)計的模袋形狀進(jìn)行手工縫制。針腳要緊密、縫制要結(jié)實。模袋綁扎：模袋按“之”字形對稱折疊，合綁扎在灌漿花管上，并用電工膠帶固定形狀，直徑不宜＞15 cm。綁扎不宜太緊，以免影響模袋充漿后的張開形狀。墊底：為防尖石扎破模袋，模袋下放前先向孔底投入3～5 m3砂，并用水、風(fēng)吹平做模袋墊底。模袋入孔：模袋下入孔底前，用絲扣與鉆桿連接，并將模袋袖口緊扎于鉆桿上，采用地質(zhì)鉆機(jī)下入灌漿部位。在初次灌漿前，在現(xiàn)場進(jìn)行模型灌漿試驗。模袋材料、形狀、綁扎方式等與孔內(nèi)模袋一致，按照計算的灌漿量限流灌漿，驗證模袋張開方式、漿液充填情況、泌水情況等。

4.1.4 模袋灌漿施工

漿液制備：模袋灌漿漿液在現(xiàn)場制備。先制備0.50～0.60∶1原漿，再加砂拌制成砂漿，然后在雙層攪拌桶中加入3%水玻璃調(diào)制，初凝時間控制在30-40 s，再通過灌漿向模袋定量灌注。模袋灌漿：①為防止模袋快速充脹破裂，采用限流灌注。在灌入量＜1 000 L以前進(jìn)漿流量控制在20 L/s以內(nèi)，在確保模袋張開后，進(jìn)漿速度控制在30～50 L/s。在灌漿總量達(dá)計算總?cè)萘康?0%左右，控制進(jìn)漿流速在15～20 L/s，必要時采用間歇法灌注。②在灌漿過程中，對模袋灌漿孔上、下游鉆孔進(jìn)行水位測量，并觀察出水口水量、顏色等變化，以判斷灌漿效果。③灌漿時按先中間孔后上游孔的順序，各孔逐個下設(shè)模袋進(jìn)行灌漿，每個模袋灌漿時間間隔≥4 h。

4.2 溶洞回填處理方案

溶洞回填以流態(tài)混凝土、砂漿材料為主。

4.2.1 鉆孔

拌制前，對原材料和外加劑檢驗和做配合比試驗，并經(jīng)試驗室檢驗合格和監(jiān)理工程師認(rèn)可后方可進(jìn)行生產(chǎn)。細(xì)石混凝土塌落度要求≤14 cm，細(xì)石粒徑≤20 mm，砂漿塌落度要求≤14 cm。

拌制時，必須對原材料嚴(yán)格計量，布置攪拌時間；攪拌順序必須按照粗骨料、細(xì)骨料、水泥、外加劑的順序依次投料，用量偏差控制在規(guī)范允許偏差值內(nèi)。采用機(jī)械拌制，各種材料要混合均勻，攪拌時間滿足規(guī)定。拌制好的混合料必須以最快速度運(yùn)至現(xiàn)場使用。

4.2.3 細(xì)石混凝土及砂漿回填

施工中若遇到大溶蝕空腔、落洞時，用細(xì)石混凝土回填；溶隙、裂隙用砂漿充填。鉆進(jìn)過程中遇到巖溶通道是，即停止鉆進(jìn)，從孔口對該溶洞、溶隙、斷層進(jìn)行細(xì)石混凝土或砂漿回填。

導(dǎo)管安裝：提前分段拼裝好，并仔細(xì)檢查，對變形和漏水的導(dǎo)管不能使用；內(nèi)壁和接頭沖洗干凈，接頭處密封完好有效；導(dǎo)管人孔后須居中，沉放穩(wěn)定；導(dǎo)管底口距孔底高度一般50 cm左右；對放入孔內(nèi)的導(dǎo)管做好測量，準(zhǔn)確記錄總長度和每節(jié)導(dǎo)管的長度及排列順序；導(dǎo)管頂端安裝φ600 mm左右直徑的漏斗，以便下料。細(xì)石混凝土及砂漿灌注過程中，盡量保持導(dǎo)管底口埋入混凝土或砂漿中，不應(yīng)將導(dǎo)管提出混凝土面，導(dǎo)管埋入深度一般2 m左右。溶管、裂隙股狀涌水根據(jù)涌水形狀制作模帶，實施模帶注漿。待凝：待混凝土或砂漿將巖溶充填密實后，待凝24-48 h，然后繼續(xù)鉆進(jìn)，遇到溶洞、溶隙時繼續(xù)以上步驟，直至終孔。

5 結(jié)語

盤石頭水庫帷幕防滲施工中斷層、強(qiáng)透水帶及巖溶處理，是整個工程的核心和難點，其專項技術(shù)方案的合理性和有效性對整個工程質(zhì)量、進(jìn)度起著重要作用。

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TV543.5

B

1673-8853（2017）01-0053-02

2016-11-14

（編輯：韋詩佳）

張林（1983-），男，工程師，主要從事施工企業(yè)項目建設(shè)管理等工作。