大藤峽水利樞紐工程施工監(jiān)理之復(fù)雜巖溶地層處理

閆修家

(廣州新珠工程監(jiān)理有限公司，廣東 廣州 510610)

0 引言

大藤峽水利樞紐工程位于廣西桂平市西江流域上的黔江河段，是珠江流域關(guān)鍵性控制工程。壩址控制流域面積19.86萬km2，占西江流域面積的56%。大藤峽水利樞紐工程規(guī)模為大(I)型，其擋水建筑物由黔江主壩、黔江副壩、南木江副壩組成，具有泄水、發(fā)電、通航、擋水等多方面效益。工程正常蓄水位61.00m，總庫容34.79億m3，防洪庫容15億m3，總裝機容量1600MW，船閘規(guī)模為3000t。

大藤峽水利樞紐的土質(zhì)邊坡地下水位高，船閘基礎(chǔ)巖溶發(fā)育，分布有較多的巖溶孔洞，處在復(fù)雜巖溶地區(qū)。復(fù)雜巖溶地區(qū)的地質(zhì)條件往往較為復(fù)雜，例如地下水流動方向、水文地質(zhì)特征、巖層結(jié)構(gòu)等，這些因素會影響到巖溶水體的遷移和擴散路徑，增加處理的難度，并且復(fù)雜巖溶地區(qū)存在著地下水源受到污染、地表塌陷等的環(huán)境風(fēng)險。如果不進(jìn)行有效處理，可能對周圍環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重危害。例如彭水水電站巖溶具有規(guī)模大、分支數(shù)量多、發(fā)育高差大的特點，對整體施工安全極為不利，參建各方經(jīng)過多次商討，決定針對巖溶系統(tǒng)的特點，采取超前預(yù)探、動態(tài)監(jiān)測、圍堵抽排、分區(qū)截斷等諸多措施，終于在保證安全的前提下按時完成了巖溶清挖及洞室開挖[1]。復(fù)雜巖溶處理的難度較大，并且其重要性也非常突出，有效處理復(fù)雜巖溶可以保障地下水資源的安全、維護(hù)生態(tài)環(huán)境的平衡、保障工程的安全可靠施工，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。因此，對于大藤峽復(fù)雜巖溶地層的處理，需要合理地選擇處理技術(shù)和施工方法，加強管理與監(jiān)控，以達(dá)到預(yù)期的治理效果。

1 工程地質(zhì)概況

1.1 水文地質(zhì)條件

大藤峽水利樞紐所在地為亞熱帶季風(fēng)氣候，降雨充足且年內(nèi)分配不均，具有活躍的地下水循環(huán)以及豐富的水資源。大藤峽水利樞紐所處的大瑤山地層由寒武系和泥盆系組成，地下巖石主要由溶蝕性巖石組成，易被水侵蝕并形成溶洞。左岸鄰近船閘部位為灰?guī)r，巖溶發(fā)育，屬強烈溶蝕區(qū)。船閘主體部位的地下水主要分為孔隙潛水和巖溶水兩種類型。其中，孔隙潛水主要存在于第四系覆蓋層中，而巖溶水則分布在巖溶管道和巖溶裂隙中。第四系松散層具有賦存孔隙潛水的特征，且局部存在較厚的黏土層，常是微承壓。巖溶管道運移巖溶裂隙溶洞水，在淺表巖溶發(fā)育區(qū)，潛水占主導(dǎo)地位，而在深部的巖溶管道中，則以承壓水為主。

1.2 巖溶發(fā)育情況

巖溶發(fā)育是地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)和水文氣象等多因素共同作用下，經(jīng)過演化發(fā)展形成的地質(zhì)地貌現(xiàn)象[2]。大藤峽水利樞紐工程的可溶巖地層主要為泥盆系郁江階下段(D1y1)和中段(D1y2)地層，其中灰?guī)r、白云巖溶蝕強烈。

大藤峽水利樞紐中的巖溶現(xiàn)象主要有溶隙、溶溝、溶槽、溶洞等。不同溶洞具有不同程度的充填，充填物主要為黏土、角礫、細(xì)砂。其基巖為白云巖夾薄層泥巖，溶蝕強烈，基礎(chǔ)部位巖溶發(fā)育。船閘主體基坑開挖部位處于強烈溶蝕區(qū)，巖溶發(fā)育，主要為埋藏型巖溶，巖溶水文地質(zhì)條件復(fù)雜。泄水箱涵部位覆蓋層為溶余堆積物，巖性為泥夾溶塌碎、塊石。引航道導(dǎo)航墻基礎(chǔ)存在全風(fēng)化巖體且溶蝕強烈；下游引航道導(dǎo)航墻基礎(chǔ)與泄水箱涵基礎(chǔ)重合段巖性白云巖夾薄層泥巖，巖溶發(fā)育，基礎(chǔ)承載力較低，抗變形能力較差。

2 巖溶條件對施工的影響

大藤峽水利樞紐巖溶地層中存在大量的空洞和裂隙，土質(zhì)不夠緊實，容易發(fā)生坍塌、滑坡等不穩(wěn)定現(xiàn)象，使得工程施工的安全性受到威脅；巖溶地層中地下水系統(tǒng)錯綜復(fù)雜，地下水含量高且變化頻繁，因此需要采取一系列措施來保證基礎(chǔ)工程施工的安全和穩(wěn)定性，如加固土層或地基，降低地下水位；巖溶地層中地貌景觀多樣，地形起伏較大，施工難度較大，常常需要挖掘或填平地勢以適應(yīng)工程需要。整體來說大藤峽巖溶地層對工程施工過程產(chǎn)生了一系列挑戰(zhàn)和難點，需要采用科學(xué)合理的方案來解決相關(guān)問題，確保工程施工的安全有效進(jìn)行。

根據(jù)實際開挖揭露的地質(zhì)條件，大藤峽船閘主體部位及事故門庫壩段施工過程中，因溶溝溶槽發(fā)育等因素影響，為保證邊坡安全及滿足建基要求，兩次對邊坡進(jìn)行擴挖，并據(jù)實際對建基高程進(jìn)行調(diào)整，土石方開挖工程量由招標(biāo)文件72.2萬m3增加至155.0萬m3，工程量增加約82.8萬m3。同時，邊坡擴挖屬薄層開挖，需多次甩渣，施工難度大、效率低，且基坑內(nèi)因溶溝溶槽發(fā)育，淤泥與孤石相互充填，施工困難，施工降效明顯。施工單位對基礎(chǔ)清理過程中揭露的溶溝溶槽逐個進(jìn)行處理，基礎(chǔ)溶溝溶槽處理影響工期1個月，增加直線工期約7.0個月(207天)。

3 監(jiān)理措施及成效

3.1 監(jiān)理措施

根據(jù)上述分析，不難發(fā)現(xiàn)復(fù)雜巖溶地層對大藤峽整體施工進(jìn)度和質(zhì)量都造成了不可忽視的影響，面對諸多挑戰(zhàn)和任務(wù)，新珠監(jiān)理公司提供了以下專業(yè)的監(jiān)理服務(wù)內(nèi)容，以確保大藤峽建設(shè)按照規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，在保證工程質(zhì)量和安全的同時還提前完成了整體項目。

(1)合理調(diào)配專業(yè)人員

新珠監(jiān)理公司組織高級管理人員和專業(yè)技術(shù)人員成立了大藤峽水利樞紐工程監(jiān)理部，還配備了水利水電工程、工程地質(zhì)、工程測量、金屬結(jié)構(gòu)、工程造價、合同管理、工程信息管理等工程技術(shù)與管理專業(yè)人員，在項目監(jiān)理過程中提供專業(yè)的技術(shù)支持，滿足大藤峽施工監(jiān)理服務(wù)工作要求。新珠監(jiān)理通過合理安排并優(yōu)化這些人力資源，與施工單位密切合作，協(xié)調(diào)資源供給和分配，讓他們各司其職，最大限度發(fā)揮自己的才能，為確保大藤峽復(fù)雜巖溶地層順利處理，并滿足質(zhì)量和安全要求打下了堅實的專業(yè)基礎(chǔ)。

(2)針對實際情況完善監(jiān)理制度

為了落實大藤峽工程監(jiān)理工作的各項措施，實現(xiàn)項目監(jiān)理的總體目標(biāo)，新珠監(jiān)理根據(jù)工程特點建立了一系列的監(jiān)理制度。監(jiān)理部采用總監(jiān)理工程師負(fù)責(zé)制，分段設(shè)置、分區(qū)負(fù)責(zé)、專業(yè)協(xié)作、統(tǒng)一協(xié)調(diào)等直線職能式制監(jiān)理組織形式來開展監(jiān)理活動。監(jiān)理部編制了完整的工程監(jiān)理有關(guān)制度文件、程序文件和工作手冊、質(zhì)量管理控制程序(方法、措施)等，實行工程現(xiàn)場日常監(jiān)督管理、定期不定期質(zhì)量巡視和檢查制度。

新珠監(jiān)理規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)理工作，約束監(jiān)理人員的監(jiān)理行為，正確運用監(jiān)理的職責(zé)和技能，通過有序、高效的工作，確保實現(xiàn)大藤峽工程總目標(biāo)的各項措施得到落實，促進(jìn)工程建設(shè)總目標(biāo)得到更優(yōu)的實現(xiàn)。

(3)建設(shè)精細(xì)化監(jiān)理體系

為維護(hù)水利工程建設(shè)監(jiān)理市場秩序，提高監(jiān)理行業(yè)誠信度和服務(wù)水平，應(yīng)科學(xué)合理地建立水利工程建設(shè)監(jiān)理企業(yè)及從業(yè)人員信用體系或相關(guān)制度。新珠監(jiān)理為加強工程監(jiān)理工作，滿足整體工程施工進(jìn)度目標(biāo)要求，根據(jù)國家有關(guān)建設(shè)工程質(zhì)量的法律、法規(guī)和強制性標(biāo)準(zhǔn)，對復(fù)雜巖溶地層施工進(jìn)行全過程監(jiān)理，在以往監(jiān)理體系上進(jìn)行創(chuàng)新和完善，保障大藤峽水利樞紐工程高質(zhì)量按時完工。

新珠監(jiān)理成立由總監(jiān)理工程師為管理機構(gòu)領(lǐng)導(dǎo)小組，負(fù)責(zé)整個監(jiān)理標(biāo)段的管理工作；技術(shù)負(fù)責(zé)人、副總監(jiān)為副組長，負(fù)責(zé)整個監(jiān)理標(biāo)段的控制工作；工程部所有成員主要承擔(dān)各自負(fù)責(zé)的質(zhì)量監(jiān)督、檢查工作。其中在工程技術(shù)部下設(shè)置專門的地質(zhì)組，該地質(zhì)組在巖溶處理工程中扮演著重要的角色，專門負(fù)責(zé)進(jìn)行巖溶地區(qū)的地質(zhì)勘察和評估工作、工程施工過程中的監(jiān)測與監(jiān)控工作、為巖溶處理工程提供技術(shù)支持和咨詢服務(wù)、對巖溶處理工程可能存在的地質(zhì)風(fēng)險進(jìn)行評估和預(yù)警。整個監(jiān)理管理體系采用“分段設(shè)置、分區(qū)負(fù)責(zé)”的原則，從項目開工、文件審查、施工準(zhǔn)備、現(xiàn)場監(jiān)理、質(zhì)量檢驗到竣工和移交，整個流程都有配套的文件及規(guī)范，可以做到及時跟蹤、記錄和報告工程的進(jìn)展和問題，提出必要的整改要求和建議。

在精細(xì)化監(jiān)理體系下，新珠監(jiān)理對復(fù)雜地質(zhì)突發(fā)狀況的應(yīng)急處理非常迅速(如2017年暴雨淹沒船閘地基)，各部門立即采取引流、抽水、帷幕灌漿封堵等搶險措施，整個處理過程快速高效，做到工程統(tǒng)一管理、分工負(fù)責(zé)、有效控制，體現(xiàn)了監(jiān)理體系的科學(xué)性，以及新珠監(jiān)理系統(tǒng)“專業(yè)協(xié)作、統(tǒng)一協(xié)調(diào)”的特點。

3.2 監(jiān)理成效

在大藤峽工程復(fù)雜巖溶地層實際施工過程中，新珠監(jiān)理積極與施工單位進(jìn)行深入研究，不斷調(diào)整和優(yōu)化方案，根據(jù)不同地質(zhì)情況及時調(diào)整，選取合適的開挖方法和工藝，有效確保了開挖效果。在施工的過程中監(jiān)理工程師全程旁站，地質(zhì)缺陷、特殊部位及關(guān)鍵部位監(jiān)理工程師抽查20%以上，有效的確保了地層處理驗收質(zhì)量。

(1)巖溶注漿

新珠監(jiān)理根據(jù)大藤峽水利樞紐地層實際情況制定“先探后灌、探灌結(jié)合”的原則，先確定巖溶發(fā)育情況及相關(guān)的注漿深度與范圍，根據(jù)不同地質(zhì)條件采用不同的注漿方法和注漿材料，根據(jù)溶洞注漿情況，可灌注水泥砂漿或同時灌注水泥-水玻璃漿液。通過先進(jìn)行勘探，可以更全面地了解巖溶地質(zhì)情況，減少注漿工程中的不確定性；避免在不了解地質(zhì)情況的情況下盲目注漿，可以減少不必要的浪費，降低工程成本；結(jié)合探測信息，可以更準(zhǔn)確地確定注漿位置和注漿材料，提高了注漿效果?？傮w來說，按照該原則進(jìn)行巖溶注漿可能會增加施工時間，但對于提高工程的安全性和注漿效果起到了重要作用，為整個大藤峽水利樞紐工程的安全施工打下了牢固的基礎(chǔ)。

(2)巖溶涌水處理

巖溶涌水處理主要采用3種方法，即集中抽排、灌漿和混凝土回填封堵、設(shè)置擋水帷幕。

在大藤峽水利樞紐巖溶涌水的情況下，新珠監(jiān)理根據(jù)具體工程的地質(zhì)情況和項目需求，經(jīng)過權(quán)衡和決策提出分段澆筑、鋼管引流、水泵集中抽水，帷幕灌漿封堵相結(jié)合的方案建議。以上處理方案既能分段有針對性地加固和修復(fù)巖溶涌水，并且只在需要的區(qū)域進(jìn)行注漿，降低工程成本，可以根據(jù)不同地質(zhì)條件和施工進(jìn)展情況靈活調(diào)整工程計劃，也能帷幕灌漿涵蓋整個區(qū)域，實現(xiàn)相對均勻的注漿效果，提高整體的巖溶地質(zhì)穩(wěn)定性。

(3)巖溶防滲處理

巖溶防滲一般采用灌漿或清挖后換填混凝士的處理手段。大藤峽工程防滲處理主要為帷幕灌漿，采取自上而下灌填結(jié)合的處理方式。帷幕灌漿可以在整個巖溶地質(zhì)區(qū)域形成均勻的注漿帷幕，有效地減少滲水通道，提高防滲效果；可以覆蓋大面積的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，確保整個區(qū)域的防滲性能；通常還具有較快的施工速度，有助于快速完成工程，減少停工時間。即使采用帷幕灌漿要涵蓋整個區(qū)域，這可能增加工程成本，但新珠監(jiān)理綜合考慮大藤峽船閘基坑排水量巨大，且存在災(zāi)難性巖溶涌水風(fēng)險，為確保整個區(qū)域防滲安全，加快施工進(jìn)度，最終選取了以上處理方案。

(4)上閘首溶溝(槽)處理

為滿足上閘首建基及上游側(cè)邊坡穩(wěn)定要求，新珠監(jiān)理認(rèn)真把控對溶溝(槽)清挖處理質(zhì)量，督促施工單位做好對上游邊坡采用錨噴及護(hù)坡砼進(jìn)行支護(hù)處理，并對溶溝(槽)采用砼進(jìn)行回填處理。

(5)閘室左邊墻3#巖溶地下水處理

復(fù)核3#涌水點涌水量，新珠監(jiān)理要求施工單位按水量大小埋設(shè)相應(yīng)大小的引排水管；在涌水溶洞內(nèi)插入引排水管，在洞內(nèi)用粘土沙包封堵滲水；閘室邊墻澆筑砼對引排水管進(jìn)行封堵或引排改道；閘室邊墻澆筑到一定高度后，即可從排水口運用反灌砂漿的方法進(jìn)行封堵。

在建設(shè)各方的共同努力下，測量、試驗、質(zhì)量等各項檢測數(shù)據(jù)結(jié)果符合規(guī)范要求，巖溶區(qū)域開挖情況良好，建基面基本滿足設(shè)計及規(guī)范要求。大藤峽整體工程在施工過程中原材料質(zhì)量都得到了較好的控制，未發(fā)生過任何質(zhì)量、安全事故，未存在任何重大質(zhì)量缺陷，已經(jīng)完成的各項工程質(zhì)量指標(biāo)均符合設(shè)計、規(guī)范要求及合同要求，滿足招標(biāo)文件技術(shù)條款、總體質(zhì)量優(yōu)良。

4 結(jié)語

(1)巖溶地層對水利工程施工影響巨大，應(yīng)充分認(rèn)識到可溶巖區(qū)勘察的復(fù)雜性和困難性，在工程前期勘探中應(yīng)該做好充足的調(diào)查工作，提前準(zhǔn)備完善的施工方案以應(yīng)對各種可能的突發(fā)情況。

(2)新珠監(jiān)理對大藤峽工程實施全面監(jiān)管和控制，在項目的不同階段提供專業(yè)支持和監(jiān)督，確保工程項目按照預(yù)期要求順利進(jìn)行，達(dá)到高質(zhì)量、高安全和高經(jīng)濟效益的目標(biāo)，促使大藤峽水利樞紐項目成功完成。

(3)在大藤峽水利樞紐工程施工監(jiān)理過程中，新珠監(jiān)理采用多種舉措，促進(jìn)監(jiān)理工作規(guī)范化和完善監(jiān)理部體系建設(shè)，深化施工監(jiān)理職責(zé)，建立監(jiān)理工作質(zhì)量體系，以確保管理責(zé)任的有效落實和項目合同目標(biāo)的實現(xiàn)。

(4)新珠監(jiān)理根據(jù)承監(jiān)各項目工程進(jìn)展情況，不斷完善和更新監(jiān)理部體系文件，合理調(diào)配監(jiān)理人員工作崗位和職責(zé)分工，并做好工作交接和轉(zhuǎn)崗培訓(xùn)工作，確保全方位做好監(jiān)理服務(wù)工作。新珠監(jiān)理與大藤峽項目各參建單位融洽配合，為今后水利工程監(jiān)理工作的完善和發(fā)展提供了參考。