喀斯特岩溶地区水库除险加固存在的问题及解决对策

娄国启

摘 要：本文针对喀斯特熔岩地区的某水库在除险加固方面所进行的施工过程进行论述，结合该水库的除险加固工程的开展，对工程中采取的防渗漏的工作展开分析，重点谈及施工工艺和施工中遇到的问题，对于提高喀斯特岩溶地区的防渗漏的效果具有参考作用。

关键词：喀斯特地区 岩溶地区水库施工 加固除险

中图分类号：TV697 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）08（a）-0119-02

威黑水库位于石林县西街口乡威黑老寨西1500m处，距石林县城36km，地理位置：东经103°32`24"北纬24°48`55"。水库区有简易公路相通，交通较为方便。水库始建于1957年初，1960年竣工，坝高17.50m，坝顶长160m，坝顶宽2.6m，库容416万m3，为小（一）型水库。水库径流面积32km2，来水较丰富。目前分为主坝和副坝，主坝长约300m，于2000年进行防渗、除险加固，副坝约长200m，于2005年进行除险加固和防渗。主坝和副坝之间为一孤起山体，2016年进行防渗处理。主坝副坝之间距离约1km。

1 水库概况

水库区是岩溶发育的碳酸岩地区，库盆为一坡立谷负地形，坝趾区为断裂交叉复合部位，枢纽区构造裂隙极发育，岩石风化差异很大，岩性较破碎。该水库自建成后即存在极为严重的渗漏问题，虽经多次续建及完善配套工程和1979年的两岸坝肩坡做铺盖处理，但仍未从根本上解决渗漏问题，其大坝的集中渗漏冒水点就多达19处，单点漏水量0.3～73L/s不等（见表1），渗漏水总量达250～300L/s。经过几次处理都不能使渗漏得到有效解决。

（1）库、坝基底均无隔水岩层，仅是D2q组地层中间夹薄层泥质粉砂岩和深部微风化完整白云岩，裂隙不发育，透水性相对较差，起到相对的隔水作用。融水性与渗透性与表层岩溶带相比显著减弱。喀斯特山体水流滞蓄特点表现为表层岩溶带张开度较高，是岩溶植被生长所需水文和养分的来源，随深度增加，传输带位于非饱和带下部，成为滞蓄调节的重要组成部分。一些地区地表以下土壤层缺失，裂隙发育较差，表层岩溶带分为上层非饱和带与下层饱和带，该带岩石溶蚀作用相对较小，岩石破碎，对降雨入渗有辅助作用，非饱和带包括土壤层，从水文循环角度是地下生物寄存的主要场所，是连接地表与深部可溶岩石的纽带[1]。

（2）左右坝体渗漏问题中段的基底均位于单薄的山体位置，原坝体的清基不彻底，砂卵的漂石具有承载力低、强透水的特点。库区地下水具有明显的层间承压性，与库水位存在动态的变化关系。当库区水位下降到接近地下排泄标高时，此时地下水补给库水；当库区水位上升到一定标高时，随着水头压力的增大，改变地下水原来的水动力条件，从而导致库水补给地下水，并在大坝下游排泄点溢出。

2 防渗漏浆布置

根据渗漏问题，对主坝、副坝、山体采用了灌漿处理的方法，进行渗漏通道的全线封闭。

第一，在主坝布置了帷幕，长度为286m。位于F2的断层的上游，避开了岩体的断层，灌浆的目的就是产生针对透水的防渗漏的效果，由于断层的截断部分是沿着坝体的轴线下游进行的布置，因此在距离轴线1.5m的地方，进行了左右坝肩的帷幕的灌浆线的施工，保证岩体的完整性，只对仓库水沿线的破碎带进行了渗透的施工，包括左右坝肩的帷幕灌浆线，采用灌浆结合坝体的方法，进行了断层的施工，针对破碎带发育较深的右坝，采用渗漏通道终端布置的方法，将渗漏的通道进行了截断，布置了垂直终端的为母线，将裂隙以及影响破碎带的渗漏的裂隙等进行了切断，最后，采用了浆砌石的方法，封堵了左坝的库岸的洞泾，但是随着施工，发现施工的效果一般，因此，最终又采用了坝肩的渗漏通道的方法进行了切断，布设了帷幕线，切断了库水沿溶洞渗漏的通道。

第二，跨断层进行了破碎层的布置后，将上下游的灌浆中心线进行了双排灌浆孔的设置，孔间的距离为2m，按照梅花型进行了布设，终端设置了单排的关键孔，孔间的距离为2m。

第三，按照坝体到坝基的不透水层的范围的设定，遵循着混凝土重力坝的设计规范，定线的高度控制在85～135m。采用双排帷幕孔，下游排布设在坝轴线上，上游排布设在坝轴线上游1.0m，呈梅花型交叉布置的垂直悬挂式帷幕，帷幕沿坝轴线向左延40m，以封堵与下层溶洞相连，并与库水相通的溶隙。右岸向上游扩线延长60m，以截断主要漏水带，帷幕线全长286m。

第四，针对原重力墙进行砌筑的方法。利用帷幕灌浆钻进施工的方法，将顶线的高程与帷幕灌浆的顶线一致起来。原来的坝基中部的砂卵漂基石层的基础，需要采用固结灌浆进行处理，布置了固结灌浆的方法，在灌浆孔的位置，穿过下游的砌石和坝体，进行了灌浆孔的打孔施工，布置了4排的基固灌浆钻进孔洞，然后按照打斜孔的方法，穿透了砂卵漂石层的方法，将灌浆顶线的高度设置在85～135m的位置，平均的范围设定在9m×36m。

3 施工步骤

（1）按照分序加密的原则，将灌浆的顺序设定为：先进性上下游排的固结果灌浆，然后对中间排进行灌浆，每排的施工为3个序孔，由第一个序孔到第二个序孔，再到第三个序孔，然后相间地进行布置，利用原帷幕进行灌浆孔的充填。灌浆的顺序从固结到帷幕再到坝体的充填[2]。

（2）对帷幕进行灌浆前的钻孔冲洗：采用较低水库水位线的压水试验的方法，将灌浆压力和浆液变换的要求加以实施，控制住灌浆压力，根据浆液注入的方法，使得浆液的浓度从稀疏到浓烈。采用的标准为：在规定的压力下，保持注入率不能大于0.6m3/min，灌注3min就可以了。

（3）采用水泥、粘土及粉煤灰混合浓浆液灌注：即用水泥∶粘土（粉煤灰）=1∶1的混合浆液灌注，由于水泥与粘土或粉煤灰的胶合，减少了水泥在水中的稀释速度，同时按干料用量的3%加入水玻璃和氯化钙等速凝剂，以调节初凝时间。

（4）固结和充填灌浆：可以采用群孔并联灌注的方法，参照帷幕灌浆的方式，控制住压力，防止岩石的抬动，然后进行灌注。灌注的方向为自下而上，采用段长控制的方法，进行循环式的灌浆，灌浆的方式为对孔口的压力进行初选，保持孔深在每1m的时候保持灌浆量达到0.5m3左右[3]。

4 施工注意事项

（1）查明该区水文、工程地质条件、岩溶发育规律及特征、溶蚀裂隙的连通情况，方能进行科学的防渗处理方案选择和设计，使防渗处理得到圆满成功。

（2）在高水头、大流速动水的情况下进行岩溶渗漏通道防渗灌浆时，首先必须做好前期堵漏减速工作，为灌浆创造条件，否则将会造成灌浆材料的大量浪费，且达不到预期效果。

（3）在岩溶地区，对多条溶蚀大裂隙相互串通，且流速、流量较大的情况下，采取多台灌浆设备，对多孔段同时进行灌注的群孔灌浆方法处理，能有效地促使浆液在裂隙中的堆积充填，取得较好的堵漏效果。

5 结语

喀斯特地区的熔岩溶洞发生溶蚀裂隙的情况较多，地质情况较为复杂，因此对前期的勘查工作要求较高，要根据勘察的情况，结合工程的实际进行帷幕灌浆线的布置，并时刻注意水库的渗漏情况，达到最终的防渗漏的目的。

参考文献

[1] 刘建洪.沾益县渔洞水库大坝渗漏及帷幕灌浆防渗处理[J].中国西部科技，2015，14（5）：61-62.

[2] 潘文国.青海南门峡水库左坝肩岩溶帷幕灌浆[A].中国水力发电工程学会混凝土面板堆石坝专业委员会2012年学术年会暨高土石坝抗震和变形特性研究技术研讨会论文集[C].2012：409-412.

[3] 苏广录.阿克达拉水库除险加固工程勘察方法[J].水利水电技术，2016，47（3）：89-92.endprint