福龍水庫(kù)壩基滲漏及灌漿處理分析

吳應(yīng)彪　李映宏

【摘 要】 本文論述大壩基礎(chǔ)滲漏原因，進(jìn)行壩基帷幕灌漿處理后效果分析

【關(guān)鍵詞】 滲漏分析；灌漿處理效果；福龍水庫(kù)

1 工程概況

福龍水庫(kù)位于牟定縣新甸鄉(xiāng)境內(nèi)碾房河右岸支流上，規(guī)模為小（一）型工程，距縣城距離14.0KM。主要解決新甸鄉(xiāng)6個(gè)村委會(huì)1950畝農(nóng)田灌溉及4萬人、8000頭大牲畜的飲水問題。水庫(kù)本區(qū)徑流面積4.9km2，引水區(qū)徑流面積5.25km2，多年平均降雨量863.09mm。水庫(kù)總庫(kù)容103.97萬m3，興利庫(kù)容76.7萬m3。工程于2000年4月動(dòng)工， 2002年4月大壩封頂， 2002年5月下閘蓄水。蓄水后壩基及兩岸巖體出現(xiàn)嚴(yán)重漏水現(xiàn)象，致使水庫(kù)不能充分蓄水，發(fā)揮不了效益。為此，針對(duì)水庫(kù)的滲漏情況，經(jīng)多方研究，于2003年6月對(duì)大壩進(jìn)行灌漿防滲處理。福龍水庫(kù)灌漿處理工程于2003年6月開工，2004年2月完工，工程總投資為112.12萬元。

2 壩基滲漏分析

2.1 工程地質(zhì)條件

2.1.1 地質(zhì)構(gòu)造

福龍水庫(kù)位于會(huì)基關(guān)旋圈構(gòu)造（穹隆構(gòu)造）北翼，為一單斜構(gòu)造。巖層走向80°，傾向350°，傾角為20～25°，向庫(kù)外傾斜。壩基及壩肩巖體主要為白堊系下統(tǒng)高峰寺組（K1g）的中厚層狀細(xì)～中粒石英砂巖夾薄層壯泥巖，巖性單一，巖體裂隙發(fā)育，風(fēng)化嚴(yán)重，較破碎，且大型斜層理發(fā)育呈透鏡體分布，層位不穩(wěn)定。壩址區(qū)有一逆斷層順河通過，破碎帶寬度約為10m，傾向左岸，傾角70度，斷層帶經(jīng)鉆孔壓水，透水率為25.2Lu～36.5Lu。在左右兩岸也發(fā)育規(guī)模較小斷層，無明顯斷層破碎帶，但造成兩側(cè)巖體產(chǎn)狀變化，使巖層不連續(xù)。整個(gè)壩址區(qū)，巖石風(fēng)化破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖層傾向庫(kù)外，對(duì)水庫(kù)蓄水不利。

2.1.2 地層巖性

樞紐區(qū)出露的基巖主要為白堊系下統(tǒng)高峰寺組（K1g）：分布于整個(gè)壩址區(qū)。下部為淺灰色，局部灰紫色，厚層狀中粒石英砂巖，含礫石，脆性，夾薄層狀泥巖，分布于壩基及右壩肩下部。中部為紫紅色厚層狀粉砂質(zhì)泥巖，厚度約10～18m，斜層理發(fā)育，層位不穩(wěn)定，厚薄不均，分布于左壩肩中部及右壩肩上部。上部為淺灰色、灰白色石英砂巖，含礫石，夾薄層狀泥巖，該巖層風(fēng)化強(qiáng)烈，較破碎，砂巖占95%以上，特別是紫灰色細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖風(fēng)化后十分松軟，手捏即成粉砂狀，主要分布于兩壩肩上部。故壩基、壩肩均存在滲漏問題。

2.2 水文地質(zhì)條件

該區(qū)地處會(huì)基關(guān)穹隆構(gòu)造北翼，山體富厚，巖性以中生界碎屑巖為主，故地下水補(bǔ)給及富存都十分有利，因此區(qū)內(nèi)地下水十分豐富，水庫(kù)四周泉眼密布。

區(qū)內(nèi)主要的是白堊系下統(tǒng)高峰寺組（K1g）砂巖承壓含水層廣泛分布于穹隆構(gòu)造北翼大尖山下部盆地邊緣地帶，整個(gè)庫(kù)區(qū)皆為此層出露。巖性為淺灰色細(xì)至中粒長(zhǎng)石石英砂巖為主，上部為粉砂巖及粉砂質(zhì)泥巖，中下部為細(xì)至粗粒紫灰色長(zhǎng)石石英砂巖，底部為2～4m的底礫巖，礫、砂巖占70～90%。巖性穩(wěn)定，礦物分選程度高，化學(xué)成分單一，具孔洞構(gòu)造，裂隙發(fā)育，含豐富的裂隙、孔隙承壓水，降深40m，單井計(jì)算涌水量可達(dá)500～2000T/晝夜，地下徑流模數(shù)為1～5L/s.Km2。但因含水層滲透性能好，溝谷密度大，泉水流量一般1L/s左右。

根據(jù)水文地質(zhì)條件分析，水庫(kù)壩址區(qū)地下水十分豐富，四周泉眼密布，且含水層滲透性能好。

3 壩基灌漿處理

針對(duì)壩基及兩岸巖體嚴(yán)重滲漏現(xiàn)象，根據(jù)地質(zhì)勘探資料分析，采用帷幕灌漿進(jìn)行壩基防滲處理。防滲帷幕為懸掛式，單排孔，孔距為2m，采用42.5級(jí)普通硅酸鹽純水泥漿灌注，灌后檢查標(biāo)準(zhǔn)：透水率q≤5Lu。

3.1 灌漿施工方法

按設(shè)計(jì)要求，壩基帷幕灌漿采用懸掛式自上而下分段循環(huán)灌漿，灌漿帷幕線沿壩軸線布置，防滲長(zhǎng)度為220.0m，單排孔布置，灌漿孔距為2.0m。灌漿段長(zhǎng)：砼蓋板下第一段為2～3m，其它段為4.0m～5.0m。灌漿壓力按1.5～2倍壩前水頭計(jì)算。所使用的鉆機(jī)為XY-100、XY-150型鉆機(jī)，灌漿為100/20型灌漿機(jī)。

3.2 灌漿質(zhì)量控制

（1）造孔：采用地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，校平鉆機(jī)，正對(duì)孔位，鉛直鉆進(jìn)，孔位偏差不大于10cm，孔深不超過設(shè)計(jì)孔深的±20cm。灌漿段孔徑為91mm。

（2）灌前儀表檢測(cè)：對(duì)記錄流量計(jì)、壓力表、測(cè)斜儀檢測(cè)合格后才使用，確保栓塞膠球完好、射漿灌管通暢。

（3）灌漿材料及制漿：采用普通硅酸鹽（42.5）水泥，驗(yàn)收合格后才使用，保證水泥質(zhì)量。水泥漿采用直接法制漿，所制成的漿液經(jīng)規(guī)定網(wǎng)目（36）的篩子過濾后才進(jìn)行使用。

（4）灌漿方法及灌漿序次：灌漿采用循環(huán)式自上而下分段灌漿法，分三序孔依次進(jìn)行施工（先一序、次二序、后三序），遵循逐漸加密的原則。

（5）灌漿壓力及漿液濃度變換：依據(jù)設(shè)計(jì)和灌漿先導(dǎo)孔，接觸帶灌漿壓力為0.20～0.30Pa，其它段灌漿壓力為0.40～0.60MPa，施工過程中采用一次升壓法或逐級(jí)升壓法。漿液濃度變換采用由稀到濃逐漸變換的原則進(jìn)行。灌漿開始后，當(dāng)灌漿壓力保持不變，單位注入量持續(xù)減小，或當(dāng)單位注入量不變，而壓力持續(xù)上升時(shí)，不改變漿液濃度。若當(dāng)某一級(jí)漿液注入量已達(dá)到300L以上，灌注時(shí)間已達(dá)到30min以上，而灌漿壓力及單位注入量均無改變或改變不顯著時(shí)，即轉(zhuǎn)換下一級(jí)濃度灌注。當(dāng)注入率大于30l/min時(shí)，可越級(jí)變濃。福龍水庫(kù)在灌漿過程中嚴(yán)格遵循灌漿原則施工。

（6）漿液配合比：灌漿水灰比為5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1六個(gè)比級(jí)進(jìn)行灌注。灌漿過程中最優(yōu)水灰比為2：1和1：1。

（7）灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：各孔段灌漿壓力在達(dá)到規(guī)定壓力值的情況下，單位吸漿量不大于0.4L/min時(shí)，續(xù)灌40min結(jié)束。

（8）封孔：采用0.6：1的濃水泥漿進(jìn)行自下而上分段封孔，封孔壓力為灌漿壓力的80%。

（9）孔斜測(cè)量：造孔時(shí)嚴(yán)格控制孔位、傾斜角，經(jīng)測(cè)斜儀對(duì)帷幕灌漿孔測(cè)量，垂直孔頂角均小于2°，孔位偏差值符合設(shè)計(jì)要求。

3.3 灌漿后質(zhì)量檢查

主要進(jìn)行檢查孔壓水試驗(yàn)，帷幕灌漿結(jié)束14d后，按灌漿孔數(shù)的10%布置檢查孔，共布置檢查孔12個(gè)（灌漿孔111個(gè)）。檢查孔壓水試驗(yàn)采用五點(diǎn)法，各段檢查壓力為灌漿壓力的80%，經(jīng)檢查透水率最小值為0.8Lu、最大值為8.7Lu、平均3.8Lu，合格率85%。

4 灌漿效果分析

福龍水庫(kù)灌漿工程按設(shè)計(jì)要求，完成灌漿孔111個(gè)，鉆孔總進(jìn)尺4378.49m，帷幕灌漿總進(jìn)尺2046.76m，水泥總耗量485.6t。檢查孔12個(gè)，壓水試驗(yàn)55段，合格率85%。

2004年2月灌漿結(jié)束后，水庫(kù)進(jìn)行蓄水，壩基仍然存在滲漏現(xiàn)象。經(jīng)對(duì)帷幕灌漿過程和成果分析：（1）壩基為強(qiáng)風(fēng)化細(xì)砂巖，鉆孔取芯困難，巖芯呈砂粒狀或碎塊狀（終孔段），透水性強(qiáng)，采用水泥灌漿可灌性差；（2）設(shè)計(jì)灌漿孔距偏大，難以形成帷幕；（3）按設(shè)計(jì)采用懸掛式帷幕灌漿，防滲帷幕深度不夠，起不到隔水作用；（4）壩址區(qū)地下水十分豐富，泉眼密布，含水層滲透性能好，從而導(dǎo)致地下水外涌現(xiàn)象。建議：根據(jù)福龍水庫(kù)的地質(zhì)條件和前期灌漿情況看，可采用上堵下排方式進(jìn)行壩基滲漏處理。上堵：主要處理壩基巖石滲漏問題，仍采用帷幕灌漿防滲，采取雙排孔，排距為2.0m，孔距為1.0m，帷幕采用接地式，選取其它材料（如化學(xué)漿液等）作為灌漿材料。下排：主要排泄壩基外地下水溢出問題，可采取從排水棱體處沿河道順流方向開挖深溝，降低河床，并在溝內(nèi)回填粗砂、碎石和塊石，使庫(kù)外排水暢通，確保大壩穩(wěn)定、安全。