木龍水庫劈裂灌漿工程施工探討

楊澤義

（貴州省盤縣水利局，貴州 盤縣 553537）

1 引言

木龍水庫始建于1958年4月，由當(dāng)時(shí)區(qū)、鄉(xiāng)組織近千名民工，在木龍和毗田村之間的清地建庫，次年即建成壩高3m的大壩一座，水庫建成后，在庫內(nèi)發(fā)現(xiàn)有多處落水洞，且?guī)r溶發(fā)育，不能蓄水，僅能起到滯洪的作用。1963年2月，經(jīng)貴州省地質(zhì)局水文工程地質(zhì)隊(duì)查勘，提議改至下游500m處的一狹窄河谷地段重新建壩，1967年11月，貴州省興義地區(qū)水電局批準(zhǔn)盤縣水電局木龍水庫重選壩址建水庫的設(shè)計(jì)報(bào)告，列為省的基建工程。1972年3月，完成壩高llm，右干渠修至吳官屯。同年9月，省水利局批準(zhǔn)木龍水庫擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)報(bào)告，確定木龍水庫為均質(zhì)土壩，壩高45m，總庫容530萬m3，限于當(dāng)時(shí)的財(cái)力和技術(shù)條件,大壩施工靠的是肩挑、手推、牛拉,施工質(zhì)量不盡人意,心墻黏土為粉質(zhì)黏土,易變流塑,未經(jīng)碾壓,干密濕度不符要求,由于土質(zhì)差和壩坡稍陡以及砂殼壩沉降不穩(wěn)定等因素,造成了黏土心墻的多處縱向裂縫。此次防滲墻除險(xiǎn)加固施工時(shí),未能詳細(xì)分析心墻歷史施工資料,仍按常規(guī)施工,造成了施工平臺(tái)的嚴(yán)重塌陷沉降。通過成因分析和有針對(duì)性地采取了相應(yīng)的處理方案,以及適宜的施工方法,使防滲墻施工得以順利完成。

2 工程概況

盤縣木龍水庫位于盤縣南部水塘鎮(zhèn)境內(nèi)，距盤縣縣城59km。水庫壩址位于珠江水系北盤江流域?yàn)醵己釉搭^木龍河上，壩址以上集雨面積72km2（其中地表23.5km2，地下48.5km2）。地理位置位 104°36′20″-104°37′00″, 北緯 250°29′04″-25°39′50″,有公路直達(dá)壩頂，交通極為方便。

水庫大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高47.00m，總庫容530萬m3，死庫容22.3萬m3，興利庫容464.7萬m3。壩頂高程1577.00m，校核洪水位1576.88m，設(shè)計(jì)洪水位1574.87m，正常蓄水位1575.00m。根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL252-2000規(guī)定，本工程屬Ⅳ等小(I）型水庫工程，相應(yīng)的洪水標(biāo)準(zhǔn)為：設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇(P=2%)，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000年一遇（P=0.1%）。水庫主要以灌溉為主，兼有發(fā)電，防洪和水產(chǎn)養(yǎng)殖等功能，為一綜合利用的水利工程。水庫樞紐建筑物有大壩，溢洪道、發(fā)電放水涵洞及壩后電站(1級(jí)），二級(jí)電站及渠系建筑物等。

3 工程施工全過程

本工程基巖帷幕灌漿施工難點(diǎn)為右壩段29＃-34?？祝短?hào)為：O+124.2～0+139.2），此段正處于巖溶不整合接觸溶槽帶，在鉆進(jìn)過程中，難取巖心，其采取率基本上為0，易垮孔，成孔較困難。在施工Ⅰ序30＃孔時(shí)，遇到掉二次鉆的情況，第一次在鉆進(jìn)土壩時(shí)從12.30m時(shí)掉至22.6m，掉鉆空度lO.30m，第二次在鉆進(jìn)到27.30m還未見基巖就掉至38.62m，掉鉆11.32m。根據(jù)后序孔的施工情況，27.3～38.62m，應(yīng)為溶洞。在處理30?？讜r(shí)，卡塞很困難，采取下套管至土壩，將栓塞卡在套管內(nèi)，灌濃漿，加粉砂、加粉煤灰、加速凝劑的方法處理，耗水泥36.85噸、粉砂2.971噸、煤灰4.55噸、速凝劑2100公升。29?！?4?？祝短?hào)為：0+124.2-0十139.2）段從實(shí)際施工情況看，灌Ⅰ、II序孔時(shí)都需要多次待凝掃孔復(fù)灌，從I、Ⅱ序孔各段簡(jiǎn)易壓水方面看基本上升不起壓力，即壓力表壓力為“0”，說明O+124.2-0+139.2段末施工到相對(duì)隔水層。本施工段從三序孔施工情況來看，有明顯效果，壓水雖然透水率大，但能夠升壓，且在鉆31＃、33＃,35?？讜r(shí)都取到了水泥結(jié)石。該工程此段屬懸掛式帷幕。

4 盤縣木龍水庫灌漿工程施工

4.1 工程地質(zhì)

左壩肩、左壩段主要為淺層上二疊統(tǒng)峨眉山組玄武巖順坡向發(fā)育的風(fēng)化集柱狀節(jié)理的散滲，沿壩軸線方向向基巖深近20m的范圍，屬中透水層。20m以下巖石新鮮完整、基體不透水。

中壩段基巖為淺層上二疊統(tǒng)峨眉山組玄武巖，處于新鮮完整狀態(tài)，屬基本不透水層，主要滲漏為壩基與壩體接觸帶，原清基不徹底的殘留砂、礫石層。

右壩段上層為下二疊統(tǒng)茅口組灰?guī)r，下層為上二疊統(tǒng)峨眉山組玄武巖。溶隙、溶溝、溶槽、裂隙較多，加上巖溶不整合接帶與壩軸線距離較近，此段滲水比較嚴(yán)重。右壩肩下游為上二疊統(tǒng)峨眉山組玄武巖，處于巖溶不整合接觸帶，本段壩上游庫區(qū)P1m灰?guī)r巖溶極為發(fā)育，屬強(qiáng)透水地層，加上壩肩較單薄，巖石呈塊狀并傾向下游發(fā)育，淺層風(fēng)化卸荷裂隙發(fā)育，呈張開狀，具較強(qiáng)透水性，導(dǎo)致大壩有繞壩滲漏的可能。

4.2 劈裂灌漿特殊情況處理

盤縣木龍水庫灌漿工程主要施工內(nèi)容有：大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿、壩體劈裂灌漿、壩體觀測(cè)孔。本次帷幕灌漿分壩體、接觸帶及基巖三個(gè)部分。壩體采用劈裂式灌漿方式，接觸帶各基巖部分采用帷幕灌漿方式。當(dāng)壩面出現(xiàn)縱向裂縫后，應(yīng)分析發(fā)生原因，如果是濕陷縫，以繼續(xù)灌注，如果是劈裂縫，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)，當(dāng)裂縫發(fā)展到控制寬度時(shí)，應(yīng)立即停灌，待裂縫基本閉合后再灌。壩面出現(xiàn)橫向裂縫時(shí)，應(yīng)立即停灌檢查。如果縫深度較淺，可以開挖用粘土回填夯實(shí)后繼續(xù)灌注，如果縫深度較深，可用稠漿灌注裂縫。當(dāng)彎曲段出現(xiàn)裂縫時(shí)，應(yīng)立即停灌。

4.2.1 冒漿處理

壩頂和壩坡冒漿，應(yīng)立即停灌，挖開冒漿出口，用粘性土料填實(shí)。鉆孔周圍冒漿，可采用壓砂處理，而后再繼續(xù)灌注。白蟻洞冒漿，應(yīng)先在冒漿口用砂堵塞洞口，再繼續(xù)灌漿。水下壩坡或土壩與其它建筑物接觸帶冒漿，應(yīng)采用稠漿間歇灌注。

4.2.2 串漿處理

第一序孔灌漿時(shí)，發(fā)現(xiàn)相鄰孔串漿，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)、分析，如確認(rèn)對(duì)壩體安全無影響，灌漿孔和串漿孔可同時(shí)灌注，如不宜同時(shí)灌注，可用木塞堵住串漿孔，然后繼續(xù)灌注。當(dāng)灌漿后期，相鄰孔串漿，說明形成連續(xù)的泥墻，可減少1次灌漿量。

4.2.3 塌坑處理

在塌坑部位挖出部分泥漿，回填粘性土料，分層夯實(shí)。隆起處理。

發(fā)現(xiàn)壩坡隆起時(shí)，應(yīng)立即停灌，分析原因。如確認(rèn)不是與滑坡有關(guān)的隆起，待停灌5-10天后可繼續(xù)灌漿，并注意監(jiān)測(cè)。

盡管防滲墻除險(xiǎn)加固施工過程中曾采取黏土回填,灌注濃水泥漿、優(yōu)化泥漿性能、控制造孔速度和混凝土澆筑速度,以及增大槽段的間距和減小槽段的長(zhǎng)度等改進(jìn)措施,但均未取得明顯效果。因此,需分析施工平臺(tái)坍塌沉降成因,有針對(duì)性地提出有效的應(yīng)對(duì)處理措施。

主要從大壩現(xiàn)場(chǎng)施工及歷史施工情況分析了防滲墻施工坍塌沉降的原因。原水庫大壩壩體填筑分兩期工程:第一期工程黏土心墻平均干容重1.63t/m3,雖然與設(shè)計(jì)(1.65t/m3)要求相近,但合格率僅33%,壩殼合格率小于50%。壩體填筑質(zhì)量不夠理想,施工期間存在許多問題,如黏土含水量不均勻、夯壓不實(shí)、大部分甚至沒有碾壓或者夯壓速度過快、鋪層厚度未加控制、高坡倒料造成離析現(xiàn)象等。壩殼砂礫料大部分為高坡堆積,未經(jīng)碾壓,反濾層材料也未嚴(yán)格篩分,混有草根、樹根等雜物。心墻有時(shí)因停工日久,沒有遮蓋保護(hù),經(jīng)常陽光曝曬、雨水澆淋。以上諸多原因造成心墻多次發(fā)生大小縱向裂縫,最大縫寬10cm,深度2～3m,先采用灌黃泥漿補(bǔ)救無效,后改為裂縫處挖槽回填處理。在心墻上游側(cè)砂礫料帷幕灌漿時(shí),心墻也曾出現(xiàn)多次冒漿現(xiàn)象。

第二期工程,整個(gè)心墻大致可分為3層:

①Ⅰ層為路面:上部0.2m為砂礫,粒徑5～20mm,下部為碎石類黏土,塊徑一般 10～20cm,層厚 0.7～0.8m,稍密;

②Ⅱ?qū)訛閴误w心墻填土,根據(jù)土質(zhì)可劃分為2個(gè)亞層:Ⅱ1層為紅褐色～棕紅色含碎石粉質(zhì)黏土,稍濕,可塑～硬塑,碎石粒徑 2～5mm,含較多全風(fēng)化母巖,層厚6.0～7.0m;Ⅱ2層為灰～灰黃色含碎石粉質(zhì)黏土,稍濕,可塑～硬塑,含少量風(fēng)化碎石,粒徑 3～30mm,大的可達(dá) 80mm,層厚大于28.0m;

③ Ⅲ層為強(qiáng)風(fēng)化巖厚約3.2m,弱風(fēng)化巖厚約133m。

2002年大壩安全鑒定時(shí),對(duì)心墻0+077,0+157,0+197m3處開挖探槽發(fā)現(xiàn),心墻上中下游多處縱向裂縫,寬0.5～5mm,深達(dá)3m左右,縫垂直、左右延伸。通過上述原壩體心墻填筑情況的分析,認(rèn)為此次防滲墻除險(xiǎn)加固施工漏漿系原壩體心墻為粉質(zhì)黏土、分散性強(qiáng),心墻的多處縱向裂縫導(dǎo)致施工槽段串通漏漿;同時(shí)因粉質(zhì)性黏土固型能力差,容易造成擴(kuò)孔、坍孔,導(dǎo)致防滲墻施工平臺(tái)坍塌沉降。

[1]白永年，中國(guó)堤壩防滲加固新技術(shù)[M].

[2]賴江，中小型水庫帷幕劈裂灌漿加固技術(shù)[M].

[3]馮遠(yuǎn)船，對(duì)土壩劈裂灌漿設(shè)計(jì)與施工中幾個(gè)問題的認(rèn)識(shí)[J].