高拱坝地质勘探平洞封堵原则及施工方法

王立群 胡剑超 叶凯敏

地质勘探平洞是勘察的主要手段，尤其针对高拱坝，勘探平洞规模大、数量多、分布广，对勘探平洞的合理利用及封堵设计就显得尤为重要。另外勘探平洞洞身长，开挖断面小，洞内高低不一，所以施工中会遇到一些系列难题。

西北某高拱坝勘探平洞总共85条，主要分布于大坝基础上下游及左右岸坝肩，勘探平洞纵横交错，分布广泛。最高高程平洞与最低高程平洞高差高达260 m，勘探平洞总长达9 100 m，单洞最长210 m，最短50 m。

在大量的勘探平洞中，需要对每条平洞一一甄别，梳理与各建筑物的空间相互关系，分析每条勘探平洞的重要性，并对其进行差异化设计。本文结合西北某高拱坝勘探平洞设计工作积累了一些经验教训，探讨高拱坝地质勘探平洞的封堵原则及施工方法。

1 勘探平洞封堵原则

一般水利工程对勘探平洞的设计原则只针对穿过坝基或者帷幕洞线的平洞进行混凝土封堵，并在顶拱120°范围内进行回填灌浆。

针对西北某高拱坝勘探平洞的封堵原则如下：

（1）梳理每条勘探平洞，选出可以利用的勘探平洞进行利用。西北某拱坝将PDX08勘探平洞前期作为灌浆排水洞的施工支洞后期进行封堵。

（2）勘探平洞封堵原则：建基面部分、影响边坡稳定部分及下游100 m抗力体范围内平洞全部进行封堵。其余位置仅对洞口10 m进行封堵。所有封堵部位均需回填灌浆。对建基面范围内平洞需要进行洞周固结灌浆。针对大坝帷幕影响范围内的洞段需要进行洞周加强固结灌浆。西北某拱坝总计封堵混凝土量达2.0万m3，回填灌浆面积9 000 m2，固结灌浆为4 000 m。

（3）如若遇到影响边坡稳定的平洞，需要先进行平洞封堵后再开挖。西北某拱坝PDX12-8就是先进行平洞封堵后进行边坡开挖。

（4）勘探平洞封堵需要在帷幕灌浆前进行。

一般勘探平洞只针对穿过坝基或者帷幕洞线的平洞进行混凝土封堵，并在顶拱120°范围内进行回填灌浆。本文对建基面及帷幕影响范围内的洞段进行固结灌浆，提高拱坝建基面及坝肩勘探平洞周围岩体质量，对建基面的承载力和坝基（肩）防渗起到一定的保障，提高大坝的安全性。

2 勘探平洞封堵施工方法

勘探平洞封堵的主要施工方法有3种。

2.1 泵送混凝土封堵法

绝大多数的勘探平洞封堵一般采用泵送混凝土施工方法。采用混凝土泵输出混凝土压力要达到5 MPa以上，封堵混凝土采用C25F250W10（二级配）微胀混凝土，坍落度需满足泵送和常态混凝土施工方法。膨胀率要求微膨胀混凝土后期膨胀率能补偿混凝土的收缩，膨胀率按（1.0～1.5）×10-4控制，3 d龄期以后的膨胀率不小于70%，并在3个月内基本完成膨胀，以后不收缩，最大膨胀率不大于1.5×10-4。封堵混凝土分段为15～20 m，采用免拆的钢模板。此种封堵方法可以保证质量，西北某高拱坝绝大多数的勘探平洞都采用这种方法。这种施工方法要求混凝土泵就布置于洞口，混凝土运输方便，质量有保证，但成本相对较高。

2.2 人工运送混凝土封堵方法

人工运送混凝土封堵需要将封堵平洞分成若干段，分段长度为15～20 m。用浆砌石做挡墙。砂浆拌制后再顶拱埋设灌浆管。混凝土用罐车运送至洞口后用手推车运送至仓位，人工铲入仓内进行浇筑。这种方法不能保证施工质量。主要原因是：混凝土在浇筑过程中受施工条件限制，入仓混凝土无法充分的振捣，出现大量蜂窝。这种施工方法不建议采用，施工速度慢且对防渗尤其不利。

2.3 注浆混凝土封堵方法

注浆混凝土封堵方法是交叉使用浆砌石和干砌石进行分段封堵，5 m左右砌筑一道浆砌石挡墙，挡墙应密实封堵。在干砌石和挡墙浆砌石砌筑过程中，埋设数层进浆管和出浆管。如果遇到不规则的平洞段，需要增适当的增加一些进浆管和出浆管。进浆管布置于平洞底部，以便浆液均匀渗透到整个干砌石区域。出浆管布置在平洞顶部。这种施工方法的优点为：最优间断级配的粗骨料填入模板，然后用砂浆泵流动度大和易性好的砂浆填满粗骨料间的缝隙，形成密实混凝土。这种施工方法适用于工程量小或者大型设备难以到达的地方。

3 质量检查措施

（1）钻孔压水法：每个封堵段需要布置检查孔，压水通过钻孔进行，然后全段单点法进行压水检查。

（2）挖坑法：挖出的注浆混凝土必须密实，抗压强度不小于龄期28 d抗压强度。

（3）计算法：以孔隙率计算需要注入砂浆体积，实际注入量大于计算量表明粗骨料间孔隙填冲完全。

4 结语

地质勘探平洞的封堵对工程的安全、进度及投资都有非常重要的影响。本文结合某高拱坝地质勘探平洞施工设计，详细介绍了勘探平洞的封堵原则及3种施工封堵方法，并提出了针对建基面及帷幕影响范围内的洞段进行固结灌浆保证工程安全。