CN112523170A - 一种水库深埋岩溶渗漏通道防渗处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水利水电工程坝工基础防渗领域的一种水库深埋岩溶渗漏通道防渗处理的方法，实施步骤包括：1、在实施帷幕灌浆过程中出现异常情况时停止施工，先导孔开展地质CT扫描，掌握区间岩溶发育情况。2、根据地质CT扫描结果，在出现异常孔位附近开设物探孔，查明岩溶渗漏通道走向。3、在钻孔过程中出现掉钻时，采用“碎石+自密实混凝土”交替灌注。4、当混凝土无法灌注时或者低邻谷出现渗漏浆液时，采用水泥浆掺加膨润土的膏状浆液灌注。5、岩溶渗漏通道有效封堵后再采用实施帷幕灌浆，质量检查时对灌注膏状浆液区域进行耐久性压水试验。该方法能有效防止浆液沿低邻谷管道渗漏，保证水库防渗的可靠性，同时大大节省工程投资及施工成本。

Description

一种水库深埋岩溶渗漏通道防渗处理的方法

技术领域

本发明涉及水利水电工程坝工基础防渗设计领域，特别是涉及一种水库深埋岩溶渗漏通道防渗处理的方法。

背景技术

在水利水电工程中，灌浆技术是水工建筑物地基处理重要措施，尤其在大坝库区防渗中广泛采用，90％以上的水库大坝基础均需通过不同的处理措施才能达到防渗和稳定的要求。目前，我国水利水电建设的高速发展的步伐已逐步放缓，国内可用以修建水库、大坝的良好的地质条件也越来越少，因此，采用灌浆技术处理不良地质条件的工艺也显得尤为重要。灌浆工程一般投资都较大，当遇见不良地质条件时，传统处理方式往往为加快施工进度而采用较为简单粗暴的处理方式，造成了较大的工程投资与资源浪费。鉴于上述情况，尤其在一些岩溶地区存在深埋岩溶通道等不良地质条件时，为了有效控制工程投资，防止浆液向低邻谷无效扩散，同时又能保证防渗帷幕的可靠性，一种水库深埋岩溶渗漏通道防渗处理方式显得尤为重要。

发明内容

为了更好解决上述现有技术中所存在的问题，本发明提供一种水库深埋岩溶渗漏通道防渗处理的方法，该方法能有效防止浆液沿低邻谷管道渗漏，保证水库防渗的可靠性，同时大大节省工程投资及施工成本。

一种水库深埋岩溶渗漏通道防渗处理的方法，技术方案为：

(1)在岩溶地区实施帷幕灌浆过程中，当出现较集中的异常灌浆孔的异常孔段时应立即暂停帷幕灌浆施工，利用先导孔开展地质CT扫描，掌握区间岩溶裂隙发育情况。分析出现异常孔段的现象包括：钻孔出现掉钻、失水、压水不返水、复灌多次不起压等现象。

(2)根据地质CT扫描的结果及区间岩溶裂隙发育情况，在异常灌浆孔四周钻设物探孔，以便查明岩溶渗漏通道的具体走向，后期物探孔亦可作为投料孔兼观测孔。

(3)在步骤(2)中的物探孔实施过程中，当出现掉钻长度大于0.5m时，向物探孔交替灌注碎石和自密实混凝土，对岩溶渗漏通道进行填充。

(4)当出现碎石和自密实混凝土无法灌注或者低邻谷出现浆液渗漏时采用水泥浆掺膨润土的膏状浆液灌注。

(5)岩溶渗漏通道有效封堵完成后再实施帷幕灌浆，质量检查时对膏状浆液灌注区域除采用常规检查方式外，还需采用耐久性压水试验。

基于上述技术特征，步骤(2)中，物探孔孔径为φ110mm至φ150mm，分布在异常灌浆孔四周1m至2m位置，并依次钻孔，直至找到岩溶渗漏通道。

基于上述技术特征，步骤(3)中，自密实混凝土宜采用C20一级配，主要是保证自密实混凝土的流动性好，不需要振捣，就能密实，另外还需要兼顾一定的强度和防渗性。最大骨料粒径不大于20mm；要求掺加水泥或者粉煤灰，水胶比为0.324；掺加的细骨料选用中粗砂，砂率控制在50％～55％之间。

基于上述技术特征，步骤(3)中，碎石采用级配碎石，粒径为5mm～80mm，碎石占自密实混凝土和碎石总体积的10％。

基于上述技术特征，步骤(4)中，膏状浆液采用在水泥浆中掺入膨润土，膨润土掺量控制为水泥质量的30％以内，一般膨润土掺加量宜分为3级，分别为10％、20％、25％；流动度宜小于130mm。膏状浆液的粘聚性较好，抗冲刷能力强，实现对通道有效封堵。

基于上述技术特征，步骤(5)中，耐久性压水试验中压水时间不少于72h。

如上所述，本发明的水库深埋岩溶渗漏通道防渗处理方法具有以下有益效果：

1、本发明水库深埋岩溶渗漏通道的防渗处理方法提出了在岩溶地区存在深埋岩溶通道向低邻谷渗透的防渗处理方法，尤其在我国西南地区存在较大范围岩溶地质条件，具有一定的可推广性经验。

2、在岩溶地区实施灌浆时，由于深埋岩溶通道的存在，浆液往往会沿岩溶通道向低邻谷渗漏，对下游环境造成较大影响，本发明方法能快速发现岩溶通道走向，并对之实施快速有效的填充、封堵，避免对下游生态环境造成污染，同时又保证了防渗帷幕的可靠性。

3、深埋岩溶通道的可追溯性开挖换填比较难以实现，单纯的灌浆技术需要花费较高处理费用。本发明方法融合了现行先进灌浆技术的特点，具有新颖性和创新型，对于存在深埋的岩溶通道的防渗处理，具有很好的效果，能较大程度节省工程投资及缩短施工工期。

具体实施方式

本实施例以某水库岩溶地区帷幕灌浆施工的具体应用为例，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

在施工过程中揭露的地质条件表明，本工程水库岩溶区地质条件极其复杂。首先，槽谷地带受断层影响，岩溶发育，已经形成稳定的岩溶外渗通道；其次，库区河谷高程为1012m (高程基准为1956年黄海高程基准，以下同)，与之相距1.3km的邻谷平山冲沟下切强烈，河谷高程仅825m，高差达187m，水库正常蓄水位1061m，较低邻谷谷底高达236m；再者，防渗线上岩溶发育形式多样，发育深度极大，导致防渗施工难度大；最后，低邻谷位于景区上游，对环境影响特别敏感，灌浆浆液外渗邻谷会引发流域环境问题。

在该帷幕灌浆施工过程中，自坝左0+558m起出现较多的异常孔段，具体表现为压水不返水，反复复灌多次不起压，个别孔段出现掉钻等异常现象，其单位注入量(指水泥)均在 500kg/m以上，耗浆量非常大，面临较大的资金压力。本发明的水库深埋岩溶渗漏通道防渗处理方法的实施方案，具体包括如下步骤：

(1)在岩溶地区实施帷幕灌浆过程中，当出现较集中的异常灌浆孔的孔段时应立即暂停帷幕灌浆，一般常规帷幕灌浆包括普通水泥浆施工等，利用先导孔对异常孔段进行地质CT 扫描，掌握区间岩溶裂隙发育情况。

在前期帷幕灌浆施工过程中，桩号坝左0+000～0+552范围内，各序孔平均单位注入量约70～90kg/m，结合检查孔资料表明，该段灌浆质量满足设计和规范要求。自桩号坝左0+552起，各序孔单位注入量在510～720kg/m，耗浆量明显增大，个别孔段出现掉钻、复灌多次仍不能满足结束标准，暂停该区域施工。随后，利用先导孔对异常孔段开展地质CT扫描，初步探明异常段岩溶裂隙发育情况。

(2)根据CT扫描结果及掌握岩溶裂隙发育情况在异常孔四周钻设物探孔，以便查明岩溶渗漏通道的具体走向，该孔后期亦可作为投料孔及观测孔。

为有效控制工程投资，根据地质CT扫描结果，经过进一步勘察并结合前期灌浆资料分析，发现该区域地下岩溶极其发育，成串珠状分布，存在向低邻谷渗漏的岩溶渗漏通道。低邻谷属于环境保护区，对环境影响极其敏感，为了避免浆液外渗邻谷引发流域环境问题。在灌浆施工过程中，出现步骤(1)中异常现象时，应立即暂停施工，在该异常孔段周围钻设孔径为φ110mm至φ150mm的物探孔，查明岩溶渗漏通道走向。该物探孔后期可兼做观测孔及投料孔的作用。

(3)在步骤2中，物探孔实施过程中出现掉钻长度大于0.5m时，采用碎石和自密实混凝土从物探孔，即投料孔交替灌注，对岩溶渗漏通道进行填充。

依托实施步骤(2)和步骤(3)物探孔对岩溶渗漏通道进行探查，钻孔过程中出现掉钻长度大于0.5m时即判定为溶洞，发现后先行对溶洞进行封堵，然后实施帷幕灌浆。利用步骤(2)所设物探孔，采用“碎石+自密实混凝土”对溶洞进行封堵填充。

自密实混凝土采用C20一级配，自密实混凝土采用大掺料胶凝材料，通过配合比试验水胶比为0.324，水泥掺量50％～55％。碎石采用级配碎石，最大颗粒直径为80mm以下，回填碎石控制在10％左右。

在施工过程中，在坝左0+726m、0+780m等处发现了较大规模溶洞。现场要求在该处下游排帷幕孔下游1m左右钻设孔径为φ150mm的物探孔，均出现了掉钻现象，后利用该物探孔作为观测孔判明了溶洞发育情况。再将该物探孔作为投料孔，在孔口安装投料漏斗并下放导管法施工，并在孔口配合回填碎石，碎石与混凝土逐级直线上升。几处溶洞均得到了很好的处理，大大节省了帷幕灌浆工程量。

(4)当出现碎石和自密实混凝土无法灌注或者低邻谷出现浆液渗漏时采用水泥浆掺加膨润土的膏状浆液灌注。

本实施例中，左岸岩溶发育极其复杂，在坝左0+703m～坝左0+845m经过实施步骤(1)、(2)、(3)探明的溶洞均经过了有效封堵。在实施帷幕灌浆70m附近仍存在钻孔时失水、浆液向低邻谷渗漏等异常现象，说明此处仍存在较为发育的岩溶裂隙，对该区域采用膏状浆液灌注。

膏状浆液制浆材料主要为水泥、膨润土。水泥为复合硅酸盐水泥，强度等级为32.5。水泥浆水灰比为0.5:1，膨润土掺量控制为水泥质量的30％以内，本次拟采用膏状浆液配合比分为1至3级，即膨润土掺量优选分别为10％，20％，25％，流动度宜小于130mm。

采用膏状浆液灌浆后，帷幕灌浆按照“限流限量、分级升压、待凝复灌”的原则进行灌注。

由于该地区地质情况极其复杂，在前期实施步骤(1)、(2)、(3)情况下仍未达到结束标准的直接开灌3级膏状浆液，即直接采用膨润土掺量控制为水泥质量的25％的膏状浆液灌注。

当压水不反水或压水压力达不到设计标准，压水流量大于80L/min，直接采用2级膏状浆液开灌，即直接采用膨润土掺量控制为水泥质量的20％的膏状浆液灌注。

在设计压力下压水时注入流量在50～80L/min时，采用1级膏状浆液开灌，即直接采用膨润土掺量控制为水泥质量的10％的膏状浆液灌注。

实施时，膏状浆液使用灌浆泵搅拌灌浆，高压管路输送，采用“孔口封闭，孔内循环，自上而下分段灌浆法”施工。

(5)岩溶通道有效封堵完成后再实施帷幕灌浆，质量检查时对所述膏状浆液灌注区域除采用常规检查方式外，还需采用耐久性压水试验。

通过重复实施步骤(1)(2)(3)(4)后，多处存在深层岩溶渗漏通道区域均已取得较好封堵效果，再采用普通水泥浆灌注时，均能达到灌浆结束标准，且耗浆量较少。在对该区域进行检查孔压水试验时要求施工单位对该区域进行了耐久性压水试验，压水时间不少于72h，压水试验结果表明该区域终孔段岩体透水率小于3吕荣，满足设计及规范要求。说明该实施方案既保证了防渗帷幕的可靠性，又有效地控制了工程投资。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种水库深埋岩溶渗漏通道防渗处理的方法，其特征在于：

(1)在岩溶地区实施帷幕灌浆过程中，当出现较集中的异常灌浆孔的异常孔段时应立即暂停所述帷幕灌浆施工，利用先导孔开展地质CT扫描，掌握区间岩溶裂隙发育情况；

(2)根据所述地质CT扫描的结果及所述区间岩溶裂隙发育情况，在所述异常灌浆孔四周钻设物探孔，以便查明岩溶渗漏通道的具体走向，后期所述物探孔亦可作为投料孔兼观测孔；

(3)在所述步骤(2)中的所述物探孔实施过程中，当出现掉钻长度大于0.5m时，向所述物探孔交替灌注碎石和自密实混凝土，对所述岩溶渗漏通道进行填充；

(4)当出现所述碎石和所述自密实混凝土无法灌注或者低邻谷出现浆液渗漏时采用水泥浆掺膨润土的膏状浆液灌注；

(5)所述岩溶渗漏通道有效封堵完成后再实施帷幕灌浆，质量检查时对所述膏状浆液灌注区域除采用常规检查方式外，还需采用耐久性压水试验。

2.根据权利要求1中一种水库深埋岩溶渗漏通道防渗处理的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述物探孔孔径为φ110mm至φ150mm，分布在所述异常灌浆孔四周1～2m位置，并依次钻孔，直至找到所述岩溶渗漏通道。

3.根据权利要求1中一种水库深埋岩溶渗漏通道防渗处理的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述自密实混凝土采用C20一级配，最大骨料粒径不大于20mm；掺加水泥或者粉煤灰，水胶比为0.324；掺加的细骨料选用中粗砂，砂率控制在50％～55％之间。

4.根据权利要求1中一种水库深埋岩溶渗漏通道防渗处理的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述碎石采用级配碎石，粒径为5mm～80mm，所述碎石占所述自密实混凝土和所述碎石总体积的10％。

5.根据权利要求1中一种水库深埋岩溶渗漏通道防渗处理的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，所述膏状浆液中的所述膨润土掺量控制为水泥质量的30％以内，流动度小于130mm。

6.根据权利要求1中一种水库深埋岩溶渗漏通道防渗处理的方法，其特征在于：所述步骤(5)中，所述耐久性压水试验中压水时间不少于72h。