浯溪水电站一期闸坝基坑涌水处理

熊太岘

（湖南省水利水电工程总公司长沙市410007）

1 基坑涌水情况简述

浯溪水电站位于湖南省祁阳县，湘江干流的上游段，装机4×2.5万kW，坝址属典型的喀斯特地形区。2005年11月，浯溪水电站一期基坑开始下河做围堰，闭气之后抽水，便发现在一期上游围堰的坡脚有3个不规则的向上汩汩喷水的圆形洞口，经三角堰测定，这三处涌水量达2 800 m3／h,后来基坑中间部位开挖后，又发现了数处大小不一的溶洞，在枯水期河床水位▽76 m左右的情况下，岩面高程73 m左右的基坑每小时涌水量达8 000 m3。经施工人员现场简易测试，很多溶洞通过地下通道相互连通，并穿过围堰基础与河床相通，基坑内主要的来水源为围堰基础下的溶洞溶槽渗涌水及基坑内的溶洞与外河床连通后进水。

2 现场确定的应对策略

因基坑涌水量过大，严重阻碍施工的正常进行，现场业主、设计、监理及施工单位紧急商讨应对办法。初步措施为：

（1）对基坑范围内的溶洞涌水，先进行洞口堵漏，将明水压于基岩之下，然后逆向灌浆，将水流挤压出施工区。

（2）对基坑内涌水量过大的区域，只能采用导引措施，先保证混凝土的干地施工，再在已浇混凝土的基础面上对水流进行处理。

（3）针对围堰坡脚发现的三处大的涌水点，在坡脚做子围堰，抬高涌水点的水位，保持静水状态，然后在围堰上钻孔进行灌浆处理。

3 溶洞口冒水的处理

3.1 逆向灌浆

在基坑中，除少量溶洞洞口不冒水外，大多的溶洞洞口是有一定水头的，一般有（20～30）cm高，当外河涨水时，最高的有50 cm，在溶洞口冒水的情况下，进行钻灌是比较困难的，首要的问题是要将水憋住，再进行内注灌浆处理。

因为溶洞口是不规则的，所以用堵的办法很难凑效，但溶洞不是孤立的，它纵横交错连通，一个有效的办法是在溶洞口的附近用地质钻机钻孔，此时水从钻孔中冒出来，相应地在溶洞口的水头会降下来，这时对不规则的溶洞口用棉絮、木头等进行封堵，在洞口涌水明显减弱后，再用掺了速凝剂的混凝土将孔口封堵。待封堵混凝土到一定强度后，用孔口塞将附近钻孔封住，再向孔内灌注双液浆。

3.2 导引后灌浆

10＃坝块有4个集中的、比较大的冒水点，位置及高程为（－12.774，662.74，66.978）、（－13.199，663.23，66.899）、（－11.525，662.83，66.81）、（－12.114，663.79，66.796）。这4个涌水点曾采取灌浆的方式进行封堵，但因涌水点压力太大，效果不佳，从涌水量需4台37 kW抽水机来强排的情况推测冒水流量在1 600 m3/h左右。经讨论，采取导引后灌浆的方法。

第一步，用粘土编织袋子围堰，将冒水点围住，同时用4根引水钢管将冒水引入集水坑，引水钢管在仓外适当位置各安装1个闸阀。集水坑用4台37 kW抽水机强排，1台40 kW抽水机备用。

第二步，在编织袋围堰的外侧周边装模，浇筑涌水点范围以外的混凝土，并安装插筋。

第三步，拆除模板及子围堰，涌水点安装Φ800 mm预制半圆排水管，排水管套住引水钢管的孔口，水流顺着半圆管流入引水钢管进入集水坑。再在半圆排水管顶部竖向安装Φ219 mm钢管，钢管顶部固定焊接法兰盘并固定。

第四步，对拆模后的混凝土凿毛，然后冒水点整体回填C25混凝土，至▽68.5 m。

第五歩，浇筑层混凝土前，在施工缝处布设一层并缝钢筋网。在上部混凝土浇筑至堰顶高程后，关闭4根引水钢管的闸阀，然后在预埋的Φ219 mm钢管内回填一级配的C30混凝土，待回填混凝土具有一定强度后再在灌浆管内进行固结灌浆，完成冒水点的封堵施工。

4 静水状态下在围堰上灌浆

4.1 探明溶洞涌水通道情况

对围堰坡脚的涌水点，首先用粘土编织袋平粘土将涌水范围围住，使水位上升，直至不再上涌为止，然后在坡脚对应的围堰顶面上开孔，寻找渗漏通道。

根据招标文件提供的勘察资料，在其相应的范围内布置先导孔进行补充调查，进一步查明岩溶渗漏通道的范围桩号与高程、充填物性状、透水性；凡直接揭露的溶洞，钻孔时一次性揭穿其底板，查明溶洞的高度，同时详细记录钻进的回水情况（回水大小、颜色），进尺快慢，有无掉钻（若掉钻，则记录其高度），揭穿底板后，进行简易压水试验，确定本孔内溶洞的规模和渗漏状况。

在查明有管道状溶洞分布区范围内，钻孔孔径采用Φ75 mm～Φ110 mm，钻孔时，对钻孔内岩石分层情况（灰岩、洞穴物、空洞等）、渗透性、充填物性状，均应进行有效分层取样和压水试验、连通试验等，为溶洞充填施工方法选择提供可靠选择依据；其它要求同相应帷幕灌浆孔。

4.2 堵漏灌浆方法

根据漏水量大、漏水途径短、且工期要求紧迫等特点，采用水泥-水玻璃双液灌浆或膏浆灌注方法处理。

在灌浆钻孔的过程中，出现过掉钻卡钻现象，说明遇到了溶洞或大的裂隙。此时灌浆时无压力，因此要使溶洞能够得到有效充填。考虑到溶洞内充填的不同情况，即全充填、半充填、无充填等不同情况，选用堵漏灌浆方法如下：

（1）半充填条件下灌浆方法：在孔内灌注塑性黏度和屈服强度高的膏状浆液或粗骨料，膏状浆液成分：水泥、膨润土等，水灰比0.4～0.47，加入膨润土1%～3%，塑化剂0%～1.5%；浆液密度（1.75～1.90）g/cm3，浆液析水率小于1%，屈服强度（10～35）Pa，塑性黏度（100～400）MPa/s。

（2）全充填溶洞堵漏灌浆方法。对于沿断层或层间溶蚀后全充填洞穴物的溶洞，并且与其它部位无连通的条件下，采用高压挤密灌浆，尽量提高洞穴物的防渗性能，此外，加密灌浆孔间距，后序孔可适当提高压力，进一步扩充灌注的有效半径，增强帷幕体的强度，保证帷幕的有效形成。

4.3 溶洞堵漏灌浆材料

（1）砾石：必须选择质地坚硬，砾径（1～2）cm，（0.5～2）cm两级配的砾石，保证无泥质物混杂。

（2）砂：必须选择质地坚硬清净无泥粗径2.5 mm的天然砂或人工砂，含泥量＜3%，SO3含量＜1%，有机物含量＜3%。

（3）水泥：PO32.5普通硅酸盐水泥，质量满足《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB 175-1999中的规定。

（4）水玻璃：模数为2.4～3.0，浓度（30～45）Be；

（5）其它填充材料（如减水剂、膨胀性材料等）根据实际情况而定，其质量满足相关规范要求。

4.4 堵漏施工工艺

凡遇半、无充填溶洞，须先充填粗骨料或膏状浆液，待粗骨料预计填灌空洞后，最后充填水泥浆液，若流失量较大或从地表冒出浆时，采取的办法是加浓配比，使用双液泵，并掺加细砂与水玻璃。灌注一段时间后停止灌浆，待凝一段时间后扫孔复灌，重复数次，直到填满孔洞，待堵体有一定强度后，增大灌浆压力灌至相应结束标准。

因为溶洞和裂隙的存在，有些孔洞吸浆量很大，在11#、12#坝块的固结钻孔灌浆中，有些孔有3～4个大小不一的溶洞，个别孔洞灌浆达10 t水泥以上，而且水玻璃最大配比达到25%。

钻孔中出现较大岩溶情况，如空洞、半充填溶洞时，注浆难以填充时，扩大孔径钻进，一般为（Φ91～Φ127）mm或至Φ150 mm，直接向溶洞内灌入砂卵级配混合料，全填充后再进行注浆处理，灌浆压力可增大至1 MPa。

对灌入量大，难以结束的灌段采用以下方法：低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆；对于灌段吸浆量大，而又具有一定压力和回浆量者，在浆液中掺加适量的速凝剂，加速浆液凝固，减少浆量损失。

灌浆时发现围堰坡脚附近涌水点出现水泥浆液时，停止灌浆，调整水灰比，采用0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1逐级加浓，如仍不能凑效则改换泵型，采用双液高压注浆泵灌浆，添加剂为水玻璃，模数2.3～2.5，浓度（35～40）Be，按水泥量的5%～30%掺入，双液分别配制，分开搅拌，双管孔内混合压入。

5 结语

在喀斯特地形发育的地区，基坑涌水一般都比较严重，如何保障混凝土的干地施工，是水电站施工中的一个重要环节。在浯溪水电站这个涌水情况罕见的基坑，总结出如下创造干地施工条件的办法：

（1）抬高涌水点的水位，使其保持静水状态，然后寻找通道进行灌浆，此方法适用于围堰坡脚附近漏水点的处理，因为围堰顶面高于水面，可提供静水灌浆工作面。

（2）逆向灌浆。用地质钻机在渗涌水区域钻孔，然后下孔口塞，再外接注浆管。采用双液注浆法，水玻璃与水泥砂浆通过不同的管路运行，在距孔中5 m距离处会合，混合液进入渗水溶洞，在短时间内凝结，从而不断缩小溶洞溶槽的空间。这种方法适用于基坑内冒水点的处理。

（3）导引后灌浆。导引针对小流量的渗水或经处理后仍存在的少量涌水。通过在建基面上凿流水通道（小流量）或接引水管的方式，让涌水沿着固定的通道流出主体浇筑区，进入集水坑，然后再用预制拱形盖板将水流通道罩住，再在拱形盖板之上浇注混凝土。待混凝土浇筑后，再对排水通道进行灌浆封堵、充填。