浅谈注浆技术在者甸水库坝基地质缺陷处理措施中的应用

杨立兵

摘 要：文章对者甸水库工程地质缺陷处理作了简单介绍和总结，通过注浆对坝基存在的局部强卸荷带的宽大裂隙及空腔洞穴进行充填，消除了地质缺陷问题，达到地基稳定、减小渗漏的要求，为今后坝基岩石地质缺陷处理积累了经验。

关键词：灌浆;掉钻;地质缺陷;物探高密度电法勘查

中图分类号：TV554                               文献标识码：A                               文章编号：2096-6903（2022）03-0007-03

1工程概况

者甸水库位于弥勒市竹园镇东北方向，距者甸村委会8 km。水库总库容185.08万m3，设计灌溉面积3 898亩，设计年供水量185.4万m3，是一座以农业灌溉为主，兼顾乡镇供水的小（1）型水利工程，工程等别为IV等，主要建筑物大坝级别为4级，次要建筑物输水及灌溉工程级别为5级，其他临时性水工建筑物级别为5级。大坝坝型为粘土心墙堆石坝，最大坝高36.3 m，坝顶长107.9 m、坝顶宽5.0 m。

为解决心墙与坝基的结合问题，防止结合面的集中渗漏与冲刷，在防渗粘土与坝基间设置宽度5.0～20.5 m渐变、厚0.5 m的C20混凝土，既满足心墙与岸坡连接的平顺要求，又可将其作为灌浆的压浆盖板。灌浆采取先固结灌浆结束后进行帷幕灌浆。固结灌浆沿着帷幕灌浆轴线上下游5.0 m范围内进行，灌浆孔呈梅花形布置，孔、排距分别为2.5 m，孔深深入基岩5.0 m，按两序加密的原则施工，灌浆质量检查采用单点法压水试验，数量按灌浆孔数的5%布置，合格标准为透水率q≤10.0 Lu。固结灌浆检查合格后沿着帷幕线上进行帷幕灌浆防渗，帷幕灌浆采用单排孔，孔距1.5 m，自上而下分段纯压式灌浆，土层灌注粘土水泥浆，基岩灌注纯水泥浆，合格标准为透水率q≤10.0 Lu。

工程于2014年11月28日开始大坝基础开挖，2014年12月31日大坝基础开挖全部完成;2015年1月开始帷幕灌浆试验;2015年2月开始坝基固结灌浆施工。在坝基开挖中发现有过去隐伏的采矿老洞3个，坝基灌浆施工时，部分钻孔存在异常即掉钻深度1.35 m，针对坝基出现的地质缺陷，工程建设单位要求设计单位及时派出相关技术人员，汇同其他参建单位对其进行了分析和补充勘探，并协商制定了处理方案[1]。

2地质平洞及探矿洞的处理

要求设计单位在者甸水库设计阶段按规范要求，对工程进行详细的地质勘探，在勘探中，枢纽区共布置了3个平洞，分别位于大坝里程0+025.0 m、0+051.75 m和0+127.12 m处。2014年12月，大坝清基完成后，3个平洞分别剩余16.3 m、4.0 m和8.8 m洞体。枢纽区除3个地质平洞外，还有3个20世纪90年代建的探矿洞，其中第1个位于左岸上游坝里程0+046.13 m处，洞口略高于原河床，长约79.3 m;第2个位于左岸下游坝里程0+038.456 m处，洞口高程1 541.7 m，长约10.6 m;第3个位于左岸下游坝里程0+052.73 m，洞口高程1523.9 m，洞长约48.21 m。对于地质平硐和探矿洞要求采用C20混凝土回填，并预留灌浆管和排气管，灌注M10.0砂浆充填。

3灌浆中出现的异常及处理

者甸水库坝基固结灌浆和帷幕灌浆试验生产孔施工中，部分钻孔出现耗浆量大、掉钻、孔口不翻水等异常情况，具体如下：

（1）帷幕灌浆试验一试区12#孔。2015年1月29日下午16：30分，帷幕灌浆一试区12#孔自溢洪道底板1 552.24 m钻至深18.7 m时孔口不翻水，发生掉钻问题，重新下钻桿量测后发现孔深20.05 m，落差1.35 m。后进入左岸坡上游侧长67 m矿洞后未发现打穿迹象。2015年1月30日下午，对帷幕灌浆一试区发生掉钻的12#孔进行量测，其深度20.0 m，底板水深0.2 m， 5 min注水量共0.4 m3，量测孔底水位未上涨，16：20至19：20持续注水，注水量共14.4 m3，孔底水位上涨2.05 m，停止注水。2015年1月31日上午，对帷幕灌浆一试区发生掉钻的12#孔水位进行量测，30日晚注水孔内水深2.08 m，至31日上午08：30停止注水，近12小时，量测后孔内水位下降0.8 m，水深1.28 m。注水过程中，对上下游探矿洞进行观察，两个探洞孔壁均无滴渗水情况发生。对12#孔进行0.5：1的水泥浆液注入，注10.0 t水泥后停歇，后注入1.8 t水泥后从加1#、2#满出孔口后停歇，扫孔后加深12#孔至25.2m灌浆正常结束。

（2）左岸坡固结灌浆2-4#、2-5#孔。左岸坡2-5#固结灌浆孔自2015年2月26日晚开始固结灌浆，灌至2月28日仍未结束灌浆，水泥耗量25.0 t。采用低流速注浆，孔内浆面无变化。采用高流速注浆，浆液能溢出孔口，但停止注浆后浆面下降很快，速度约6.0 m/min。

2015年3月1日左岸坡固结灌浆2-4#孔钻至5.0 m（1 539.38）时发生掉钻现象，掉钻后实测孔深6.3 m，掉钻深度1.3 m。7月28日对2-4#孔重新钻孔，钻至8.5 m（1 539.3）时掉钻至10.0 m。8月11日对本孔进行注浆，注入15.0 t后停歇。8月12日继续注浆，注入10.05 t后停歇。8月14日注入6 t后停歇。8月15日注入7.25 t后停歇。8月16日注入4.65 t后停歇。8月14日注入6.0 t后停歇。8月17日反复注入3.3 t后浆液满出孔口，共注入水泥46.25 t。8月18日扫孔至10.1 m后灌浆正常结束。8月20日钻2-5#孔至11.06 m没发现异常情况，灌浆正常结束。85454AC5-B838-4A4F-943D-55FA438B7EE3

鉴于大坝坝基为泥质粉砂岩夹石英砂岩及粉砂岩，在该类岩体中不存在大规模的溶蚀空腔，故初步判断该地质缺陷为未发现的探矿洞或局部强卸荷带宽大裂隙。经研究决定，采用以下补充勘探措施进一步探明其成因及规模：（1）对左岸山体进行仔细的巡查，查明是否存在未发现的探矿洞;（2）对已知3个探矿洞进行排查，查明是否有支洞;（3）在出现掉钻的帷幕灌浆孔12#孔至13#孔（轴线里程0+034.50 m）上下游0.75 m处增加两孔（+1#、+2#），钻孔深度20.0 m，用于初步判断空洞沿上下游的走向;（4）在固结灌浆孔2-2#～2-3#之间增加钻孔（固结加1#），孔深11.5 m，用于查明该处空洞的大致规模[2]。

施工单位按照会议决定的措施，及时的开展了补充勘探。通过巡查和补充勘探，在左岸山体地表并未发现新的探矿洞洞口。在已知的3个探矿洞中也未发现有支洞存在，未发现打穿迹象。随后对12#孔进行注水，注水过程中，对上下游探矿洞进行观察，两个探洞孔壁均无滴渗水情况发生。新开的3个钻孔钻进正常，压水正常，未出现异常情况，故判断存在的掉钻现象为局部强卸荷带宽大裂隙的可能性较大。为尽量减少对后续施工工期的影响，经建设、设计、监理和施工协商后决定，对出现掉钻情况的固结灌浆孔2-4#、2-5#孔和帷幕灌浆12#孔重新钻孔，并加深5～6 m穿过掉钻区域。钻孔完成后按灌浆压力不间断注入水泥浆，封堵宽大的裂隙。同时，在灌浆过程中密切关注管段吃浆量的大小和变化情况，采取注浆、停歇、待凝、继续注浆的循环工作，直至灌浆压力达到设计压力后正常结束[3]。

在地质平洞、探矿洞回填封堵和掉钻处的宽大的裂隙注浆封堵完成后，为进一步查明大坝坝基下伏是否还存在有未发现的隐伏采矿弃洞，委托昆明南方地球物理技术开发有限公司，对整个坝基进行了物探高密度电法勘查。2015年9月，昆明南方地球物理技术开发有限公司提交了《红河州弥勒市者甸水库工程物探勘查报告》。据其报告结论显示，除12#钻孔处沿北西300度方向可能为采矿弃洞外，其余地段未发现坝基下伏有隐伏的洞体，故根据报告提出的疑似人工探洞的位置，又布置了4个钻孔加以探明，4个钻孔参数参见表1。

施工单位根据补孔坐标表，于2015年9月28日至2015年10月对4个孔进行钻孔施工，在钻孔施工中未发现有掉钻现象，也未见到有水泥芯样，其岩芯体均为紫红色泥岩，压水正常，故由此判断区间无采矿弃洞体。

综上所述，通过施工中的巡查、调查、钻孔补勘以及对整个坝基段的物探高密度电法勘查，左岸坝基下伏尚未发现新的采矿弃洞体。通过注浆将坝基存在的局部强卸荷带的宽大裂隙进行充填，其地质缺陷已消除。

4处理后的质量检查情况

4.1 固结灌浆

固结灌浆工程共完成生产孔122孔，灌浆结束后，布置检查孔对固结灌浆效果进行检查。布置检查孔7孔，压水试验7段次，检查孔压水试验成果见表2。

从表2中可以看出，压水试验各段透水率均小于设计固结灌浆防渗标准10 Lu。其中最小值为0.22 Lu，最大值仅为8.63 Lu。说明固结灌浆质量满足设计要求。

4.2 帷幕灌浆

帷幕灌浆工程共完成生产孔102孔，帷幕灌浆结束后，布置检查孔对帷幕灌浆效果进行检查。检查孔的检查，主要是利用钻孔压（注）水试验，得出各试段透水率的大小，检查其是否满足设计要求的防渗标准，借此对帷幕灌浆效果进行评价。布置检查孔10个，压水检查43段次，各检查孔压水试验成果见表3。

本次质量检查共进行压水试验43段次，透水率在 0.22 Lu～7.49 Lu之间，全部满足设计防渗标准q≤10.0 Lu。

由检查孔压注水试验结果可以看出，通过先固结灌浆后帷幕灌浆，在帷幕区已经形成一道有效的阻水帷幕，帷幕防渗标准满足设计要求。经过水库多年蓄水运行观察发现，防渗效果达到了预期设计要求，水库可正常、安全运行[4]。

5结语

对于新建水利水电工程来说，回填固结灌浆技术的应用对于水库坝基处理重要性不言而喻。在实际应用过程中，一定要根据工程所在地质情况及其一些影响因素做好详细勘测，并且根据这些勘测结果及地质实际情况，制定合理的灌浆计划及顺序，认真执行，同时通过科学的检测方法检验处理后的效果，分析隐患是否得以解决，切实保证工程质量。

参考文献

[1] 工程地质手册（第四版）.《工程地质手册》编辑委员会[M].中北京：国建筑工业出版社，2007.

[2] 水工设计手册（第二版）.《水工设计手册》编委会[M].北京：中国水利水电出版社，2014.

[3]《水工建筑物水泥灌漿施工技术规范》DL/T5148-2012[M].北京：中国电力出版社，2012.

[4] 孙钊.大坝基岩灌浆[M].北京：中国水利水电出版社，2003.

Discussion on the Application of Grouting Technology in Treating Geological Defects of Dam Foundation of Zhidian Reservoir

YANG Libing

（Yunnan Water Conservancy and Hydropower Engineering Co. Ltd.， Kunming  Yunnan  650000）

Abstract： This paper is a survey reservoir engineering geological defect treatment were simply introduced and summarized， through local strong unloading zones in dam foundation grouting of fissure and cavity cave filling， eliminates the geological defects， to achieve the requirement of the foundation stability， reduce the leakage， the dam foundation rock geological defect treatment has accumulated experience for the future.

Keywords： grouting; drills; geological defect; high density electrical geophysical exploration

收稿日期：2021-12-20

作者简介：杨立兵（1973—），男，云南马龙人，本科，高级工程师，研究方向：水利水电工程施工、运营、管理。85454AC5-B838-4A4F-943D-55FA438B7EE3