强岩溶地区库区防渗处理设计与施工

□伍承驹（贵州省水利水电勘测设计研究院）

强岩溶地层库区渗漏系统十分复杂，在强岩溶地区建造水库，就必须使用大量的勘察手段，调查清楚可能存在的渗漏通道，并针对不同渗漏方式采用行之有效的防渗措施，才能达到良好的防渗效果。

1 工程概况

马家水库工程位于贵州省威宁县迤那镇境内，水库所在河流底革小河为长江流域金沙江水系三级支流，工程区距迤那镇约5km，距威宁县城约69km。工程区内有威宁至昭通102省道通过，交通十分便利。初定库容108万m3，正常蓄水位2198.0 m，因水库为天然水塘改造而成，无拦水建筑物，主要建筑物仅有一条输水隧洞。工程主要功能为人畜饮用、灌溉等，是可以综合利用的小（1）型水利工程。

2 岩溶发育特征及不良地质

2.1 岩溶发育特征

测区内各碳酸盐岩地层岩溶发育不均，即岩溶发育随地层分布在空间上的不同而存在差异。据统计，测区内共发育落水洞11个，主要发育于C1b地层中，其中C1b地层中有10个，C1s地层中有1个；岩溶洼地29个，主要发育于C1s、C1b地层中。

据统计具有方向岩溶洼地共29个，岩溶洼地在N10～60°W方向最为发育,其次在N10～60°W较为发育,其他方向规律不明显。

2.2 不良地质

碳酸盐岩分布区岩溶发育，岩溶洼地及漏斗附近偶尔发生小规模覆盖层塌陷，深切河谷的谷坡较陡，坡脚常见崩塌堆积物。碎屑盐岩分布区河谷切割一般较深，坡谷较缓，偶见较缓斜坡地带产生小规模滑坡及泥石流等不良物理地质现象。

3 水库渗漏评价及水库防渗设计

3.1 水库渗漏评价

从水库库区的工程地质条件及钻孔资料探明，水库库尾分部的地层岩性为石炭系下统祥摆组（C1x）、旧司组（C1j2）碎屑岩相对隔水层，且无低邻谷分部，地表分部的4个泉点高程分别为2193.20m、2199.60m、2230.80m、2250.70m，不存在渗漏问题；水库左岸岩性为石炭系下统上司组（C1s）灰岩、泥质灰岩，摆佐组（C1b）白云岩、白云质灰岩、灰岩等，洼地、落水洞、溶洞极其发育。102省道公路穿越段为库周最低处，出露地层岩性为石炭系下统旧司组第二段第一层（C1j2b）钙质粘土岩、粘土岩及炭质粘土岩夹状泥晶灰岩和泥质灰岩，石炭系下统上司组（C1s）灰岩、泥质灰岩，根据钻孔资料表明，ZK1、ZK5、ZK6钻孔地下水位分别为2182m、2183.20m、2190.10m，均低于现库水位，该段也存在渗漏问题；水库右岸山体雄厚，出露地层岩性为石炭系下统上司组（C1s）灰岩、泥质灰岩，石炭系下统旧司组（C1j2）粘土岩、砂岩。水库靠近102省道位置发育泉点S09和S11，两泉点出露高程分别为2199.70m和2199.50m，而且从钻孔ZK4-1、ZK4-2资料，两钻孔地下水位高程分别为2241.70m和2196.00m，高于现库水位。由此推断水库右岸地下水补给库水。水库蓄水后不会产生邻谷渗漏问题。

综上所述，水库渗漏带主要集中在水库左岸及102省道穿越段，必须进行防渗帷幕灌浆处理。

3.2 水库防渗设计要点

水库存在左岸邻谷及库首渗漏问题，须通过防渗帷幕进行处理。①帷幕灌浆线总长度1614m。由于桩号帷0+029.178～0+793.796帷幕灌浆段山体较高，为减少无效进尺，该段采用地表灌浆方式。根据天然坝体工程地质条件和帷幕灌浆试验，结合水利部专家组咨询意见，设计帷幕轴线长1614m，单排孔，相邻2排排距为2.00m，设计帷幕孔724孔，帷幕孔深入坝基岩体1.00m。帷幕灌浆孔分三序施工，先进行Ⅰ序孔灌浆，再进行Ⅱ序孔灌浆，最后进行Ⅲ序孔灌浆。②设计灌浆压力：两边排Ⅰ、Ⅱ序孔灌浆压力为0.20～0.80MPa，两边排Ⅲ序孔灌浆压力为0.20～1.20MPa，中间排各序孔灌浆压力为0.30～1.40MPa。③灌浆材料及浆液配比：灌浆材料为普通硅酸盐水泥和粘土为主，遇大漏浆及大通道时使用砂子和水玻璃。灌浆浆液采用水泥粘土浆。④质量标准：因坝体防渗帷幕的主要目的是减少渗漏，确保坝体安全，故根据坝体结构特征不同区段选取不同的防渗标准，即：帷幕灌浆试验区桩号坝 0+000～0+873.068段、0+873.068～1+244.406段透水率＜10Lu；桩号坝1+244.406～1+459.218和桩号坝1+459.218～1+614段透水率＜15Lu。

4 帷幕灌浆技术难点分析

4.1 钻孔

工程采用三台XY-1型钻机进行帷幕灌浆孔施工，钻机就位后，按照设计要求进行成孔施钻，钻孔直径为φ110mm，采用回转取心钻进工艺，先导孔和检查要保证岩心采取率，选择适合的转速，合理的压力和泵量，均匀的施钻，使用较长的粗径钻具，防止钻孔弯曲、偏斜，达到设计深度后复核孔深，待钻孔检查合格后，安装灌浆管和止浆密封装置，准备进行压浆。

成孔必须保证钻孔直径≥110mm，钻孔深度达到设计确定的深度，在工作中施工作业人员、现场管理人员必须严格认真，按操作规范作业和检查指导。帷幕灌浆孔，其孔底的偏差值不得大于表1中的规定。

表1 钻孔成孔的最大允许偏差值表

每一个钻孔完成后，用清水进行钻孔清洗，直到孔口返出清水或确认孔内无渣为止，钻孔结束后应及时对所有成孔进行验收，以便进入下一道工序施工。

灌浆钻孔必须保证孔向准确，如果钻孔方向发生偏斜将导致各孔灌浆的扩散范围不能互相搭接，从而留有渗漏水通道。在钻孔过程中，利用测斜仪分段进行孔斜测量，一般每钻进5～10 m进行一次测量，作好观测记录和资料分析，及时发现问题，纠正钻孔的方向，垂直或顶角<5°的帷幕孔，其孔斜偏差值不得大于表2的规定。

表2 帷幕孔孔低偏差值表

对于顶角>5°，最大允许偏差值按工程的实际情况根据设计图纸和监理工程师的要求确定。

4.2 制浆和灌浆设备选用

工程采用纯水泥浆液进行帷幕灌浆，水泥采用普通硅酸盐水泥，水泥标号为32.50级，水泥出厂检查出厂合格证。制浆材料在配制时必须进行称量，称量误差控制在5%范围内，水泥采用重量称量法，浆液采用机械搅拌，搅拌时间不少于3min，浆液进入压浆机前过筛，做到随制随用，从制备到用完时间不超过3h。

工程拟投入的浆液搅拌机和压浆机(N100/15压浆泵)均能满足施工要求的拌和能力和容许工作压力，灌浆管道能承受最大灌浆压力1.50倍以上的压力，能保证管路畅通。

4.3 灌浆

工程灌浆孔为单排帷幕，分三序施工。帷幕灌浆应自上而下分段进行压水试验，帷幕灌浆宜采用自上而下分段灌浆，各次序灌浆孔的各灌浆段在灌浆前宜进行简易压水试验，简易压水可结合裂隙冲洗进行，压力为灌浆压力（由先导孔灌浆确定）的80%，并≤1MPa。

压水试验成果计算公式：

灌浆采用自下而上分段灌浆法、综合灌浆法或孔口封闭灌浆法。根据工程特点，拟采用自下而上分段灌浆法。若采用分段灌浆法，分段长度控制在6m以内，灌浆浆液的浓度由稀到浓，逐级变换。灌浆过程中，灌浆压力或注入率突然改变较大时，应立即查明原因，采取相应的措施处理。

5 结语

基于水库岩溶渗漏问题的复杂性，研究库区岩溶渗漏的变化趋势显得十分必要。在强岩溶地质条件下进行水利工程施工是非常复杂的，必须掌握好岩溶发育规律，认识它的特点，在实践过程中去解决，了解和掌握基本资料，针对每一个具体问题进行有效的处理，才能达到满意效果。

[1]董俊瑞.岩溶地区水库防渗施工技术[C].科技情报开发与经济，2003（06）：23-24.

[2]肖贡元,刘秀英.天荒坪抽水蓄能电站上水库防渗方案的设计决策[C].土石坝与岩土力学技术研讨会论文集,2001(07）:67-68.