株溪口水电站坝基岩溶处理的施工技术研究

路名军

（中国水电建设集团第十五工程局有限公司 陕西 咸阳 712000）

1 概述

株溪口水电站坝基岩溶主要发育于溢流坝 2#、3#、4#、5# 坝段，基岩由寒武系中统第四岩组、第五岩组纹层状泥质灰岩及泥质条带灰岩组成。第四岩组纹层状泥质灰岩沿泥岩断层溶洞、溶槽、溶隙极为发育，沿断层或岩层面形成连续性较高的溶蚀带，溶洞多充填含泥沙卵石、粘土，少量无充填。沿溶蚀带形成贯通性良好的管道状漏水通道，各通道迂回贯通，F28断层部位岩溶发育深度10.0m～12.0m不等，岩溶强烈漏水，据统计通过溶槽渗入基坑水量汇集后约4000m3/h～5000m3/h，且随河床水位有明显增减。地基承载力不均一，工程地质条件复杂。

F28断层是该范围的主要断层，斜穿2#、3#坝段。断层宽度3m～8m，影响带宽度20m～30m，沿断层带有溶洞发育。经物探发现，2#坝段内的溶洞深达12m。另一条较小规模断层自围堰外河床斜穿混凝土纵向堰、5#闸坝基础。断层宽度0.5m～1.5m，沿断层带岩石裂隙发育，断层中充填泥沙，渗水严重，而且此断层与F28断层及其影响带连通性好。

2 岩溶地质处理方案

针对岩溶地质特点及开挖揭露的断层、溶槽、溶洞情况，采取以下处理方案。首先，采取围堰堵漏灌浆，减小基坑渗水量，并在工作面采取围堵、引排等措施，确保主体工程干地施工。然后，对地基小断层破碎带、软弱夹层、灰岩溶蚀槽采取槽挖回填混凝土处理；对规模较大的F28断层溶蚀风化槽挖至一定深度铺设“U”型钢筋网浇筑混凝土或采用承载钢筋混凝土板梁横跨断层破碎带等工程措施后，再对岩溶地质进行处理。最后，待基础混凝土全部覆盖后，采取充填灌浆对未彻底挖出的溶槽、溶洞及回填的砂砾石、预埋的排水拱等进行充填灌浆，达到回填、固结目的，满足地基承载要求。

3 围堰堵漏灌浆

为减小基坑渗水量，保证主体工程干地施工，在上游围堰及混凝土纵向围堰溶槽渗漏通道进行堵漏灌浆。为保证灌浆效果，首先对已开挖的基坑进行砂砾石回填，减小灌浆渗透压力。

通过试验堵漏灌浆施工参数确定如下：单排孔灌浆，孔距1.5m，分两序进行施工。一序孔灌浆压力0.5kg/cm2，二序孔灌浆压力0.8kg/cm2，采用孔内循环、孔口封闭的灌浆方式。施灌时，全孔一次性造孔，一段灌浆。一序孔采用0.8:1、0.5:1二个浆液比级；二序孔1:1、0.8:1、0.5:1三个浆液比级。

灌浆过程中出现冒浆、漏浆时，根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、间歇灌浆等方法进行处理，灌浆段注入量大而难以结束时，采用灌注速凝浆液、水玻璃等。钻灌过程中如遇到溶洞、溶槽等较大空洞，采用先灌入混凝土、砂石骨料等对大空洞进行填充，再进行水泥灌浆，并在两侧加密灌浆孔。

4 坝基岩溶地质处理

坝基处理在围堰堵漏灌浆施工完成，基坑渗水明显减小的情况下进行。先挖除基坑填压的砂砾石。然后按照分块处理、由易到难的原则进行坝基岩溶地质处理。岩溶地质处理顺序按 5#、4#、2#、3# 坝段依次处进行。

4.1 5#坝段处理

5#坝基有一条小型断层通过，断层宽度0.5m～1.5m，无溶槽发育，地质条件较好。但岩石破碎，坝段上齿槽、下齿槽有集中渗水点。针对此种情况，首先采用人工将断层充填物挖除，挖深达断层宽度的1.5倍。随着断层挖深，5#坝段内渗水都被集中到已开挖的上齿槽断层内，涌水点渗水量大，渗水具有一定压力，呈喷涌状态。

先将渗点周围岩石开挖成比较规则体型，采用围堵、填塞等方式使渗水集中渗出，然后选用直径300mm的钢管。在钢管一头焊接一个放大漏斗，漏斗正对涌水点垂直压上去，周围用砾石包裹，外部采用速凝砂浆抹面。涌水被钢管集中引排至坝基外，达到5#坝段混凝土干地施工条件。然后依次浇筑断层混凝土塞、上齿槽、堰体混凝土，5#坝段基础全部覆盖后，用木头堵死排水管，控制住渗水。

4.2 4#坝段处理

4#坝基地质条件较好，无断层分布，但受断层破碎带影响，岩石裂隙发育。由于5#坝段基础已被混凝土覆盖，原5#坝段断层渗水大多由4#坝段下齿槽裂隙漏出，渗水与主要断层F28连通性好。针对这一特点，深挖F28断层填充物，使渗水点转入更低的洞隙、断层内，引至F28断层集中抽排。少量集中渗水采用钢管引排坝外，从而使4#坝基基本处于干地，具备混凝土施工条件。

4.3 2#坝基处理方案

整个2#闸坝段岩溶发育，F28断层及影响带的大部分区域分布其内，宽度由上齿槽向下齿槽逐渐由2m减变到8m，影响带宽度20m～30m，深度10m～12m。且由于4#、5#坝基覆盖，基坑渗水均集中到F28溶槽内。因此，该坝基处理是整个基坑处理的重点。

由于溶槽渗水量大，2#坝段下齿槽部位10m～12m深度溶洞填充物无法彻底挖除，断层宽度2m～8m，断层处理开挖、回填混凝土塞的深度按规范要求需达到断层宽度的1.5倍，在该区域无法实现。鉴于此情况，溶槽处理分两区处理，上游齿槽及堰体部位为Ⅰ区，该部位采取挖深1.5倍溶槽宽度，并将溶槽开挖成“V”断面，直接回填混凝土。下齿槽部位为Ⅱ区，采取承载板梁结构，以满足坝基承载力要求。

2#坝基处理前，先在F28断层上、主体工程范围外深挖集水井，汇集基坑渗水，并安设抽水设备，强排渗水，使水位保持在回填混凝土面以下，保证混凝土干地施工。

Ⅰ区采用长臂挖机开挖至设计高程及断面后，底部铺填0.5m砂砾石，布置一层主筋φ32@100mm、分布筋φ25@100mm的钢筋网，再浇筑C15混凝土回填至建筑物基础高程。

Ⅱ区开挖完成后，将F28断层两侧新鲜完整岩石作为支撑，支座宽度大于1.5m，安装设计板梁钢筋，再用C15混凝土整体回填F28断层。

4.4 3#坝基处理方法

3#坝基处于基坑最低处，渗水量大，分布广，且2#、4#、5#坝段完成基础混凝土覆盖后，基坑渗水大量由3#坝段溢出，下齿槽渗水尤为严重。

施工时先利用下齿槽地势低的条件，采用开挖排水槽、埋设钢管等措施将堰体、上齿槽渗水引排至下齿槽。先对上齿槽、堰体部位进行混凝土覆盖，然后在下齿槽开挖一条0.5m×0.5m排水沟，排水沟上盖0.8m直径混凝土半圆预制拱，将基坑渗水集中引排至坝基外的集水井。排水沟下游侧设混凝土截水墙，防止下游渗水流入下齿槽施工面，从而使3#坝段砼浇筑处于干地状态。混凝土浇筑后，对排水槽进行封堵。

4.5 坝基固结、充填灌浆

大坝基础完全覆盖后，对岩溶地质进行固结、充填灌浆施工。在静水条件下采用灌浆措施将坝基内的溶洞空腔、预埋的排水管、混凝土与基础面结合面的空隙进行回填，并将未挖除的溶槽填充物，施工过程中的抛填块石及回填的砂砾石进行固结，以提高坝基整体稳定性和承载力，增强坝基抗渗性，保证工程的质量。

坝基固结灌浆孔呈梅花形布置，间、排距均为3m，灌浆孔入岩6m，灌浆压力0.3MPa～0.5MPa，分两序钻灌。施工中安设抬动观测装置，以防混凝土发生抬动。浆液采用 2：1、1：1、0.5：1三个浆液配比。根据坝基岩石揭露情况及地质整理资料的情况，在断层、溶槽发育的部位加密固结孔，遇到溶槽和空洞增加入岩深度。

充填灌浆布置在2#、3#闸坝下齿槽及F28断层处，采用自上而下分段灌浆法，孔距、排距均为2m，呈梅花形布置，灌浆压力为0.3 MPa～0.5MPa，并通过试验调整。浆液水灰比、浆液拌制、变换和灌浆结束及封孔按规范施工。

5 成果分析

在株溪口水电站岩溶地质处理过程中，根据岩溶特点，有针对性地采取了掏槽、填混凝土塞、深挖浇筑钢筋混凝土承载板梁、固结灌浆、充填灌浆和增加帷幕灌浆排数、深度等综合处理措施，考虑全面，满足规范规定，达到了预期目的。在工程竣工验收过程中得到验收专家的一致肯定。陕西水利