浯溪水电站岩溶地质的固结与帷幕灌浆

李晶莹

（湖南省水利水电工程总公司 长沙市 410007）

1 浯溪水电站岩溶地质情况

浯溪水利水电枢纽工程以发电为主，兼有航运、灌溉、旅游、交通等综合效益，属于Ⅲ等中型工程。水库校核水位▽92.43m，相应库容2.757亿m3，正常蓄水位▽88.50 m，相应库容1.778亿m3，电站总装机10万kW。

坝址区地表岩溶形态以溶沟、溶槽为主，地下发育溶洞。据钻孔揭露坝址河床、两岸多为灰岩，浅部岩溶较发育，线岩溶率5%～28%，主要为溶蚀裂隙、溶洞，洞高一般（0.2～3.0）m，岩溶发育深度河床较浅，左岸较深。规模较大的溶洞洞高达8.2m，除个别溶洞无充填外，大部分半充填或全充填砂、砂砾石及少量泥质物，结构松散，钻进时带出大量砂及泥质物，强透水性；大多数溶洞沿层面发育，少数规模较大的溶洞系沿断裂构造线方向发育。充填性溶洞以中粗砂为主，含泥量少，松散。半充填溶洞主要为黄色粉质粘土，软塑状半充填，钻进有掉钻现象，无回水，内含少量砂砾石、黄褐色的砂及碎石灰色砂质粘土。

2 固结灌浆的调整

根据勘测资料，揭露出基坑基础岩溶空洞孔隙较多，设计对整个的溢流坝基础进行全范围的固结灌浆处理。溢流坝基础范围长32.25m，宽20m，设计为全部基础面布孔，间距3m，呈梅花状，除上游第一排孔深8m外，其余全部6m。

2006年3月份，首先对作为一期基坑纵向围堰一部分的溢流坝10#坝块的右侧溢流面基础进行了固结灌浆，钻灌孔数为45孔，钻灌深度为533.5m，灌浆31.5t。在钻灌过程中发现，有的孔钻至设计深度，全是致密的石灰岩，基本无吸水情况，有些孔有串珠状的大小溶洞存在，内有充填或半充填物，灌浆不起压，有的孔灌浆时甚至孔位附近的洞隙中冒浆，后采用封堵冒浆点和掺速凝剂的方法完成灌浆。在完成10#坝块的固结灌浆后，设计方与施工方对灌浆中的情况进行分析，最小的16#孔单米吸浆量只有20kg，对有溶洞的24#孔位进行了静压充填，耗浆16.5t，待凝后重复扫孔灌浆起压，但后来在布置在24#孔附近的检查孔中又钻到溶洞，将检查孔的孔位向下游移动20cm，钻孔取出又是致密的石灰岩芯。为此认为：

（1）对那些全孔段都是坚硬致密完整的石灰岩岩芯的孔位无须进行固结灌浆。

（2）对有溶洞裂隙的孔位进行灌浆，因溶洞的连通性，浆液很难起压，或采用速凝剂也只能在速凝的范围内起压，对加固地基而言意义不大。

（3）石灰岩地区的岩溶地质，就承载力而言，不会影响地基的稳定性，无须再进行固结灌浆处理；但在岩溶地带进行固结固结灌浆可在灌浆的一定范围内将岩溶洞穴充填固结，为帷幕灌浆提供条件，因此帷幕线的上、下游侧各进行一排固结灌浆，以更好地形成帷幕。基于这种总结，在后来的11#～14#以及二期施工的1#～9#坝块中均取消了整个溢流面基础的固结灌浆，而只在帷幕线的前后各1.5 m范围内进行固结灌浆，为防水帷幕的施工创造条件。

3 岩溶区固结灌浆

3.1 堵 漏

11#坝块下有两个水流通道，建基面上的各处涌水被半圆管覆盖、引导，最后集中到两个通道进入前齿槽上游的集水井，这样保证了混凝土的干地浇筑。通道内水流较急，固结灌浆时浆液压入通道后均流入了集水井，必须封堵这两个流水通道，固结灌浆才能正常进行。

当混凝土浇筑到一定高程后，拆除集水井的抽水机，将集水井以砂卵石封闭，并在顶层浇2m厚的混凝土盖重，这样使将通道内的水流不发生明显流动。然后在通道顶部钻150mm的大孔，每个通道钻2个孔，孔距1m，钻孔完毕后向孔内灌注掺水玻璃的水下细石混凝土，进一步将水流基本封住，然后再在两个孔之间进行充填灌浆，这样将水完全阻隔在固结灌浆与帷幕灌浆范围之外，为灌浆施工创造了条件。

3.2 固结灌浆孔的溶洞的处理

在坝轴线上游L0-28.8部位，为帷幕线的设计部位，在帷幕线的上、下侧各1.5m处，即L0-27.55与L0-30.05设计了二排固结灌浆孔，上游孔孔深8m，下游孔孔深6m。固结灌浆钻孔的过程中，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。因基坑属于喀斯特地质区，此种情况出现较多，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，待基本充填密实后，再进行正常的固结灌浆。

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9t水泥以上，而且水玻璃最大配比达到30%。

3.3 固结灌浆

浯溪水电站固结灌浆采用从上至下灌浆法，施工顺序为：接触带钻孔、洗孔、压水试验、灌浆、待凝、扫孔、钻下一段孔、洗孔、压水试验、灌第二段、封孔。

10#坝块的固结灌浆在2006年9月份进场后即开始进行。10#闸墩左侧的堰体因处于基坑外，为河水覆盖，不具备钻孔灌浆的条件，故只能进行闸墩右侧即基坑内部分的灌浆施工，按当时未修改的设计布孔，坝基底部梅花状布孔，孔距2m，排距3m。3台钻机同时开钻，先钻一序孔，灌浆，再钻二序孔，灌浆。灌浆采用从上至下灌浆法，分2段灌浆，先钻接触段2m，进行接触段灌浆，待凝后扫孔，钻第二段，再灌第二段，最后终孔。灌浆压力接触段为0.25MPa，第二段为0.3MPa，当孔内灌浆20min内吸浆量低于1L时完成灌浆。

10#坝块闸墩宽度为3.2m，灌浆施工前闸墩已达到85m，距岩基面有13m，不宜在闸墩上开孔灌浆。为保证闸墩下岩基的固结灌浆孔能达到设计的密度，在闸墩左侧距闸墩边线50cm的位置进行了补钻斜孔，钻孔高程73.5m，孔斜度75°，孔深按与对侧斜孔间底部距离保持3m计算确定，孔底插入到了闸墩的正下部，保持与二期施工的斜孔的底部间距为2m。斜孔灌浆方法与竖孔一致。

11#～13#坝块的固结灌浆均分2排布置，间距3m，钻孔跳孔分序布置，已具备钻孔条件的一序孔均先钻完2m段，灌浆待凝后再进行下段施工。

每个单元固结灌浆完成后要进行灌浆成果检验，检查孔布置在岩石较为破碎、固结施工时吸浆量较大、施工时相对困难的部位，并布置在前后2排孔的中间。检查孔作压水试验，合格标准为吕荣值低于5.0Lu。

11#～13#固结灌浆的检查孔因正好布置在帷幕线的位置，故固结灌浆检查孔同时可作为帷幕灌浆的先导孔。

4 岩溶段帷幕灌浆

帷幕灌浆采用分3序加密，自上而下分段，孔内循环法施工。对布置有双排的10#坝块段先灌下游排，后灌上游排。坝体混凝土和基岩接触段单独灌浆并待凝；其它孔段当孔口无涌水时，灌浆结束可不待凝；有涌水孔段和地质条件复杂地区的孔段，灌浆结束应待凝，待凝时间应根据具体条件确定。

灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变浆液水灰比；当某一比级浆液的注入量已达到300L以上或灌注时间已达30 min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不明显时，应变浓一级；注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。灌浆过程中发现冒浆、漏浆，根据具体情况按工程采取嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。

11#坝块帷幕孔在灌浆过程中发生串浆，暂停灌浆，将串浆孔用塞塞住，待灌浆孔灌浆结束后，串浆孔再行扫孔、冲洗，而后继续钻进和灌浆。

虽经堵漏和固结处理，但在有此帷幕孔开孔时仍有少量渗涌水从孔口出来。对孔口有涌水的孔段，灌浆前测记涌水压力和涌水量，根据涌水情况，采取缩短段长、提高灌浆压力、浓浆结束、屏浆、闭浆、浆液中掺入速凝剂、待凝等措施综合处理。

灌浆注入量大，灌浆难以结束时，选用低压、浓浆、限流、限量、间歇、浆液中掺入速凝剂、改变浆液等措施处理。该段经处理后进行扫孔，重新按技术要求进行灌浆，直至结束。

5 固结灌浆与帷幕灌浆材料消耗对比

在岩溶地区的帷幕灌浆，是在固结灌浆完成后的范围内进行的，因此，帷幕灌浆的钻孔与灌浆的完整性均较固结灌浆要好，在材料的消耗上也要少很多。在溢流坝的帷幕线前后的固结灌浆孔共117个，基岩钻孔979.2m，帷幕灌浆孔27个，基岩钻孔423.6m，固结灌浆耗用水泥328.25t，帷幕灌浆耗用水泥24.95t。固结灌浆单米砂浆量335kg，帷幕灌浆单米耗浆量58.9kg。

6 结 语

（1）喀斯特地形区，因灰岩结构致密，性状坚硬，属Ⅵ级岩，在地基鉴定中，属承载力比较理想的基础，因此除对显露的溶槽与断裂带进行处理外，对岩体结构上的洞穴可不进行固结灌浆处理。这样在保证了工程安全的前提下，既有利于节省工期，又节约了工程投资。

（2）在固结与帷幕灌浆的钻孔工序中，有冲洗的要求，但喀斯特地形区的地质结构本身存在大的空隙与孔洞，如将这些空隙与孔洞中有些充填或半充填物悉数洗净，在灌浆过程中会加大凝浆困难，灌孔不起压等情形。因此，更好地保证灌浆的成功率，对喀斯特地形区的灌浆孔可不用冲洗。

（3）在喀斯特地形地区，因渗漏通道的普遍存在，防渗帷幕的施工是保障库区蓄水安全的关键所在。在进行帷幕灌浆前，先对帷幕线区域前后一定范围内进行灌浆封闭，有利于消除帷幕灌浆中的跑漏浆现象，然后再实施帷幕灌浆，这样才能形成比较理想的防渗线。