大茅水库岩溶管道涌水帷幕灌浆技术浅析

王布云

（贵州省习水县重点水源工程建设管理局，贵州 遵义 564600）

帷幕灌浆对岩溶管道涌水现象有良好防渗效果，通过地质钻机设备在需要进行注浆封堵的地层进行钻孔，形成帷幕形孔洞，然后在钻孔内灌注水泥浆形成防水帷幕，达到封堵涌水、防止渗透的效果。大茅水库由于运行时间较为久远，工程中发现右岸出现多处渗漏点，针对此种现象，工程采用帷幕灌浆技术进行处理，以提高大茅水库的安全性。本文主要针对岩溶管道涌水帷幕灌浆技术在大茅水库的应用及应用效果进行分析，旨在探究帷幕灌浆技术在岩溶管道涌水问题中的发展趋势。

1 大茅坡水库工程概况

1.1 工程概况

大茅坡水库工程位于习水县良村镇境内习水河左岸一级支流官渡河上，坝址以上流域面积21.1 km2，属IV 等小（1）型工程，主要建筑物大坝、溢洪道、取水（放空）进水口、取水隧洞为4 级建筑物，面板堆石坝按50 年一遇洪水设计，500 年一遇洪水校核。水库正常蓄水位1068 m，死水位1030 m，总库容603 万m3，兴利库容485 万m3，主要任务是为习水县城供水，设计年供水量869 万m3。工程主要建设内容包括：砼面板堆石坝一座，最大坝高63.5 m，坝顶宽7 m，坝顶长168 m；提水泵站一座，装机1890 kW（3×630 kW，两用一备）；输、供水管道长12943 m。工程概算总投资26316 万元。

1.2 工程地质概况

大茅坡水库库盆岩石组成从库首至库尾依次为奥陶系湄潭组页岩，红花园组生物碎屑灰岩，桐梓组白云岩、泥质白云岩，寒武系中上统娄山关群白云岩。而库区位于桑木背斜北西翼，岩层缓倾下游，基本为横向谷，左岸平行河谷发育F2 断层，沿该断层发育K3 至K4 长约1.7 km 岩溶管道。坝址为横向谷地质结构，由上游到下游分别出露奥陶系桐梓组、红花园组、湄潭组地层，具有软硬相间分布的地质特点，两岸及河床覆盖层不均匀分布；坝址处左右岸岩溶发充较强，开挖完成后右岸河床与岸坡交界1013.51 m 处有泉点出露，枯期流量11 m3/s，坝体施工期间，利用DN300 钢管将泉水引出坝体，拟通过帷幕灌浆封堵渗漏通道。

2 工程现状分析

大茅坡水库在2017 年4 月底完成下闸蓄水验收，5 月中旬开始蓄水，6 月9 日由于遇强降雨库区来水量增大，库水位急剧上涨，坝体下游引排管和梯形量水堰水流量增大，总流量约0.5 m3/s，其中量水堰堰上水深超过最大量程0.4 m，流量超过0.235 m3/s，量水堰和引排管流量相对稳定。通过在帷幕线上钻孔投放荧光素观察分析，判断右岸形成了经过147#和178#帷幕孔的渗漏通道，并与量水堰和引排管的水流存在水力关系，147#孔钻孔至孔深65.2 m 处时，孔内出现涌水，涌水流量约0.6 m3/s。在147#孔和178#孔部分孔段灌浆时，灌浆压力表无压力，因渗漏通道内水流流速太大，浆液50 分钟后从下游引排管排出。在浆液中加入水玻璃后孔内出现堵孔现象，扫孔花费大量的时间和精力，反复数次没有明显效果。采用水泵抽排完死水位以下库水，发现右岸多处渗漏点。施工中拟从178#孔和147#帷幕孔同时灌浆，直到各项技术指标达到规范要求后结束灌浆。

3 帷幕灌浆

帷幕灌浆技术施工流程如图1 所示。

图1 帷幕灌浆技术的流程

3.1 施工前准备

施工测量是帷幕灌浆技术实施中进行钻孔进度控制的必要步骤，在开展施工测量时必须对相关数据进行详细检查，使得测量数据的精确性更有保障。通过对灌浆孔高程、钻孔深度进行控制，确保钻孔孔位与设计孔位偏差在可控的范围之内。

3.2 钻孔

钻孔是帷幕灌浆技术的重要环节，本工程灌浆孔位置示意图如图2 所示。

图2 大茅坡水库帷幕灌浆孔布置示意图

（1）场地清理。进行施工之前需清理出一块适合进行作业的场地，搭设好所需钻孔平台，并安装桩架，选择合适的位置摆放钻机设备。摆放钻机时保证钻机平台、灌浆孔以及钻杆的中心点处于同一支线上。

（2）试机及试钻。在完成钻机安放工作后应进行试钻以及试机工作，以便全面把握钻机的动力、供水以及供电情况，确保相关设备和系统能够正常运行之后才能进行钻进施工。

（3）钻进零部件检查。为防止出现钻具或者钻杆弯曲变形，确保钻机的各个部位接头都处于牢固的状态，并且具有良好的同心度，应对钻机零部件进行仔细核查，确保钻进过程安全可靠。

3.3 压水试验和缝隙冲洗

岩溶管道中可能存在填充物，会影响注浆封堵的质量。因此在完成钻孔后必须进行必要的缝隙冲洗工作，通过导管导入高压水流进行冲洗，确保沉渣厚度小于20 cm。冲洗完成后立即开展灌浆，因故中断24 h 后应再次冲洗。压水试验在缝隙冲洗完成后进行，可以通过单点法、简易压水和五点法进行。

3.4 灌浆施工

通过自下而上分段的高压灌浆工艺进行灌浆施工。在灌浆施工规定压力下，确保1 m3/min 的注入率,持续灌注一小时。灌浆施工过程中实时监测回浆以及进浆比值，当回浆变浓时, 通过与进浆配合比材料一致的新浆重新实施灌注施工。

3.5 封孔

帷幕灌浆孔终孔段灌浆作业完成后通过置换和压力灌浆封孔法封孔，即通过水灰比为0.5 的新鲜水泥浆液置换孔洞里部的积水以及稀浆，等到孔内的水泥浆液完全干缩后再通过浓浆把孔口下的部分填满。

4 帷幕灌浆存在及措施

灌浆施工过程中，因渗漏通道内流速太大浆液很快从下游排出，导致垮孔，灌浆孔段涌水等问题层出不穷。

（1）灌不住浆、吃浆量大，采取0.5∶1 或0.6∶1 的浓浆堵漏；以浓浆冲灌细砂的方法，即以0.1 mm～0.25 mm 细砂和0.5∶1 或者0.6∶1 的浓浆灌入孔内至出现返浆。

（2）垮孔先用渣土料回填到塌孔1.5 m 的位置，然后通过冲击钻机进行夯实并将孔壁挤密，垮孔严重的情况下通过直升导管法进行重新回填再造孔。

（3）根据灌浆孔段出现涌水的具体情况采取综合处理措施：进行降压处理，通过在灌区设置排水孔来减小涌水量和压力；增加屏浆和闭浆的时长，在灌浆结束后采取屏浆措施确保屏浆时间大于90 min；进行复灌直到涌水孔段没有再次出现涌水为止。

5 结语

大茅水库灌浆工程于2018 年2 月10 日全面完成并下闸蓄水，10 月4 日，水库蓄水到正常蓄水位1068 m 并首次溢洪，下游量水堰和引排管流量合计0.026 m3/s。经实践证明，帷幕灌浆技术可以有效解决岩溶管道涌水问题，为整个工程的建设和正常运行提供良好的技术保障。