浅谈盘石头水库鸡冠山单薄分水岭绕坝渗漏处理

刘强 李小勇

1、项目背景

盘石头水库位于鹤壁市西南约15km 的卫河支流淇河中游盘石头村附近。是一座以防洪、供水为主，兼顾农田灌溉、结合发电、养殖等综合利用的大（2）型水利枢纽工程。水库总库容为6.08亿m3，主要建筑物包括混凝土面板堆石坝、左岸非常溢洪道、右岸两条泄洪洞，输水洞及电站。

盘石头水库工程于1999年底开工兴建，2007年6月底下闸蓄水。工程蓄水7年多时间里，尽管采取了降低水库水位运行措施，但右岸鸡冠山单薄山体仍存在明显的绕坝渗漏问题，严重威胁了右岸两条泄洪洞的结构安全。鸡冠山渗水是盘石头水库遗留问题，1999年水利部批复初步设计时指出：对鸡冠山单薄分水岭渗漏水问题，应在工程运行后，观测其渗漏水程度，确定处理范围及措施。为保证水库的安全运行和防洪、供水等正常功能的发挥，对右岸鸡冠山进行渗水处理及对泄洪洞进行加固是十分必要和迫切的。

2、坝区渗漏问题的地质结论

右岸鸡冠山河间地段分水岭较单薄，坝趾区内发育有数条与坝轴线平行并纵贯河间地块南北两岸的断层，且沿F12、F13断层在右坝肩岩坡199m高程左右发育有充填型水平小溶洞，其水文地质条件复杂，断层带将是库水向外渗漏的主要通道。蓄水后在高水头压力的长期作用下，库水有沿断层破碎带向坝体内部产生渗漏的可能性，将对堆石坝体的渗透变形带来不良影响。

3、处理方案设计

⑴本工程范围：鸡冠山渗水处理（桩号：0+541～1+017.75）。

⑵主要施工内容：灌浆平台开挖及边坡喷护、防渗帷幕、鸡冠山永久管理道路等。

⑶渗漏处理方式：防渗帷幕灌浆。

采用封闭式帷幕，底线伸入基岩相对隔水层，以截断渗流通道。鸡冠山帷幕设计为前后两排，排距1.5m，孔距1.5m，断层带及渗水严重地段帷幕加密至三排。

为加强新老帷幕连接，确保库岸防渗效果，由帷幕起点沿岸幕大坝方向延伸幕线，增加布置双排帷幕，共计15个灌浆孔，帷幕深度伸入相对隔水層。

帷幕桩号0+000～0+450 沿现有通往1、2#泄洪洞278m高程道路布置，+278m道路作为灌浆平台；帷幕桩号 0+450～1+026根据现有地形修建临时施工道路作为灌浆平台，路面高程278m～264m，后期为永久管理道路。

防渗帷幕施工按轻重缓急分段实施，首先封堵地质断层带，根据防渗效果进一步优化或加强防渗工程布置。

4、主要施工方法

4.1基本流程

灌浆平台开挖及支护→边坡锚喷支护→坡积体段框格梁支护→框格梁底注浆加固处理→防渗帷幕灌浆施工。

4.2防渗帷幕灌浆施工

（1）孔口管段钻孔及孔口管镶铸

按施工图纸要求进行孔位放样，开孔孔位与设计图纸偏差≦10cm。

孔口管段采用跟管钻机钻孔，钻孔孔径为φ130mm，一次性钻进至设计深度，下设预先焊接好的φ89mm钢管，立直放正，固定牢固后使用0.5：1浓浆自重压力灌浆，待凝三天后进行后续钻孔灌浆施工。

（2）帷幕钻孔

帷幕钻孔使用XY-2型地质钻机进行钻孔，取芯孔（先导孔和检查孔）钻孔孔径为φ76mm，一般灌浆孔孔径为φ76mm或φ56mm。每段次钻孔深度按5m控制，终孔段深度≦10m，终孔深度≧设计孔深。孔底偏差≦1.5m。

（3）钻孔冲洗

灌浆段钻孔结束后，进行钻孔冲洗，孔底沉积厚度≦20cm。

（4）压水

帷幕灌浆先导孔、检查孔采用单点法压水，一般灌浆孔采用简易压水。

（5）制浆

浆液采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，由集中制浆站配制水灰比为0.5：1浓浆泵送至各机组，各机组根据施工需求，配制水灰比为5：1、3：1、2：1、1：1、0.7：1、0.5：1浆液逐级变浆进行施工。

（6）防渗帷幕灌浆

帷幕灌浆主要采用“孔口封闭、孔内循环、自上而下分段灌浆”，在后序排灌浆过程中根据地质情况，部分孔段采用“综合灌浆法”或“自下而上分段灌浆”进行施工。

（7）封孔

每个灌浆孔全孔灌浆结束后，经验收合格后进行封孔。

采用全孔灌浆封孔法封孔，封孔压力为3Mpa。封孔灌浆时间≧1小时，上部空余段使用水泥砂浆封填密实。

（8）特殊情况处理

灌浆过程中，发现冒浆、漏浆，采用镶缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。

5、针对宽大裂隙和溶腔的处理

（1）常规处理法

部分孔段打钻失水、灌浆量大等情况，采用低压、浓浆、限流、限量、间歇、待凝复灌等措施进行处理，部分孔段存在宽大裂隙，在以上措施基础上使用砂浆混合水玻璃进行灌注后使用纯水泥浆液进行灌注。

（2）专项处理

针对宽裂缝或溶腔灌浆多次待凝复灌导致水泥材料浪费过多，同时处理周期较长等情况，自制发明一种应用钻杆冲击进行堵漏处理的装置（专利权在审核中），该工法包括投掷于存在宽裂缝的帷幕灌浆孔内的多个水泥砂球，帷幕灌浆孔内设置有堵头，堵头与水泥砂球相配合的下部为平口椎体，堵头上部为圆柱体并通过钻杆与帷幕灌浆孔外的钻机连接。本装置提供的一种应用钻杆冲击进行宽裂缝堵漏处理的装置及其方法，可以解决大溶腔，宽裂缝的帷幕灌浆易出现浪费、需重复待凝复灌等问题，减少劳动强度和材料投入，提高施工工效。

6、防渗灌浆处理效果

防渗帷幕灌浆共布置了39个检查孔，进行单点法压水722段次，其中两个段次大于3Lu，但小于防渗标准的150%，其余段次均小于3Lu，单孔合格率100%，满足设计及相关规范要求。本分部工程共划分为38个单元工程，分部工程质量等级为优良。

7、经验与建议

（1）因山体陡峻，帷幕轴线紧临库岸，通过先施工上游排帷幕封堵临水库面的临空面，截断动水水源及封闭临空面，为后序排灌浆施工过程中尽快达到设计压力创造有利条件，提高防渗幕体质量，同时，达到节约成本。

（2）根据先导孔及Ⅰ、Ⅱ序孔灌浆施工揭露的地层条件，Ⅲ序孔有选择性的采取自下而上孔内循环相结合的灌浆方法，提高施工工效，降低施工成本。

（3）通过对进行孔内有大溶腔，宽裂缝的帷幕灌浆施工方法采用投掷砂球的施工方法能较快的形成大的渗漏通道封堵，避免水泥浆液浪费，减少复灌待凝次数，节约了工期，类似工程可借鉴使用。

参考文献：

[1]谭进轩.水库大坝混凝土防渗墙施工技术探究[J].中国水能及电气化.2015（08）

[2]黄华龙.有关水库渗漏检测的实例分析[J].水利科技与经济.2015（02）