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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2008/1/11 14:01:35
关键词：岩溶涌水；消力池基础；帷幕灌浆；高坝洲水电站
摘要：在对高坝洲水电站深孔消力池基础两股集中岩溶渗流涌水点处理中，经反复摸索，总结经验，最后确立了“变动水为静水”的指导思想，制定了“先浇并锚然后灌”的总体施工方案，采用帷幕灌浆法截断渗漏通道，成功堵住了渗流。
高坝洲水电站RCC纵向围堰由上纵段、12坝段、下纵导墙段及下纵段组成，为一、二期工程共用的导流建筑物。纵向围堰全长460m，建基面高程29.5～34m，共分7段，顺流向依次为导1～7。深孔消力池位于RCC纵向围堰左侧，顶板高程34m，厚5～6m。消力池顺水流向分5排护坦另加1排尾坎，护坦沿坝轴线方向分为4块，尾坎分为5块。
1地质条件
RCC纵向围堰和深孔消力池基岩岩性为寒武系中统上峰尖组第三段白云质灰岩，透水微弱，岩层单层厚度较薄。层间剪切带是坝区重要的构造形迹之一，层间剪切带缓倾角裂隙或劈理密集，部分挤压破碎呈碎片、鳞片或粉末状，局部可见肠状揉皱现象，部分则沿层面脱开风化。纵堰及深孔消力池基础主要发育有245、244号等剪切带。
2涌水基本情况及其成因
1997年，在深孔消力池基础开挖中，发现下纵堰导4、5段左侧消力池内存在两股涌水（见图1），其中W1初见流量达25L／s,7月16日洪水期间，当导流明渠水位抬高至54m高程左右时，渗漏流量达70～80L／s，几乎占一期基坑总涌水量的1／4。W1-1出现的时间比W1晚一个多月，渗漏量10～15L／s。
经水文地质连通试验证实，W1和W1-1两股集中渗流为右侧导流明渠江水经堰基下层间错动溶蚀带cf6、cf7（分别沿245、244号剪切带发育）渗入补给形成，纵堰基础开挖中发现多处层间剪切带也证实了这一点。其中W1为岩溶泉引起的基坑涌水，Ｗ1-1出现较晚，为水头长期作用下岩溶洞穴充填物被渗流击穿而产生的基坑涌水。为避免造成基坑淹没，确保纵堰和深孔消力池安全，保护一期基坑内正常施工特别是深孔消力池底板混凝土浇筑的正常施工，减少基坑抽排水量，决定对上述集中渗流涌水点进行处理，堵住渗流。
3涌水点处理方案
根据渗流通道成因和特点，决定在纵堰导4、5段基础进行帷幕灌浆，切断渗流通道，灌浆材料为425号普通硅酸盐水泥。灌浆于1997年6月8日正式开工，先在下纵堰导4、5段右侧45.2m高程钻灌，仅导4～5号孔与基坑漏水点串漏。后因洪水来临，撤离至导墙顶57m高程施工（见图2），该部位18、22、26号孔钻进过程均出现严重失水现象，压（注）水及灌浆时与基坑涌水点明显串漏，孔内电视录象揭示上述3孔分别于41.8、37、30m高程遇到层间错动溶蚀带，岩溶洞穴高度约10～15cm，能明显看到清水从右向左流动，属于脉管型岩溶地下水运动形态。实际施工中，曾采取过向孔内投小石料、灌砂浆、掺氯化钙等速凝剂、在漏水点处堆积砂袋形成反滤层等措施，实际收效都不大，灌入的材料都随渗水流入基坑。最后，建设、设计、施工和监理等单位总结前一阶段帷幕灌浆施工经验，确立了“变动水为静水”的指导思想，制定了“先浇并锚然后灌”的总体施工方案。该方案为了提高基岩的抗抬动能力，采取了先进行深孔消力池底板基础混凝土浇筑，继而进行消力池锚桩施工，再继续浇筑深孔消力池底板混凝土至设计高程的措施。为了保证锚桩和混凝土的施工质量，利用右侧纵堰混凝土已浇筑完毕，其下部抗抬动能力强的特点，在其跟部的渗漏通道中部打孔并引排水管，使水压力提前释放，为消力池范围内的集中渗流和其他渗水起到减压、降速、减量的作用，并对涌泉出逸点做引管排水，其末端设闸阀限流，达到“变动水为静水”的目的。
4涌水点处理主要工程措施
4.1对集中渗流引排水
根据W1和Ｗ1-1两涌水点涌水量大小及空间形状，采用埋设钢管进行渗流排水。对Ｗ1-1出漏口采用168mm金刚石钻头钻孔，孔深1m，然后埋设150mm钢管，W1出水口用钢钎钻凿扩孔后埋入273mm钢管，管壁与基岩之间的间隙用棉纱和水玻璃砂浆嵌缝处理。嵌入的钢管水平引至防淘齿槽，水平管末端安装控制闸阀和1块0.5MPa压力表。对导墙跟部渗漏通道采取同样的办法排水减压，其中一孔竖直引至42.4m高程（高于右侧导流明渠高程），该管不设闸阀，使之能在灌浆中排水排气。
4.2混凝土浇筑和锚桩施工
引排水管埋设安装完毕后，进行消力池全面清基，清基时未发现新的渗漏点。依据“先浇并锚然后灌”的总体施工方案，先进行消力池混凝土浇筑和锚桩施工，为确保在以后的灌浆过程中，消力池底板混凝土抬动不致过大，锚桩不致承受过大拉力，安装5个抬动变形观测装置及2支KL-20型钢筋应力应变计，以监测引水管关闭及后续灌浆时的抬动变形和锚桩的受力状况。当锚桩钻孔和抬动观测孔发现涌水时，则立即停钻，灌注砂浆，堵住涌水，然后恢复正常施工。
4.3帷幕灌浆施工
引水管关闭试验表明，W1-1因流量较小，引水管关闭时基本无抬动，W1引水管关闭时，各千分表均有一定程度反应，全关闭时千分表最大观测值达195μm，此时回浆管压力0.08MPa。
根据引水管关闭试验和消力池锚桩施工情况及溶蚀通道产状特征，于汛后在导墙右侧46.0m高程，桩号15078.75～15110.75m范围布置了22个灌浆孔，进行帷幕灌浆施工。Ⅰ、Ⅱ序孔孔径150mm，Ⅲ序孔孔径110mm，采用岩心钻机，金刚石钻头取心钻进，钻孔一般按序施工，对穿过溶蚀带的孔，可优先施工其相临灌浆孔。
灌浆采用阻塞器阻塞孔内循环法灌浆，钻孔遇溶蚀带后，立即进行堵漏灌浆，对溶蚀带上部及未钻遇溶蚀带的孔段自上而下按帷幕灌浆要求进行灌浆处理，堵漏灌浆压力0.15MPa，临时帷幕灌浆压力0.3MPa。
施工时13、15号钻孔遇渗漏通道，采用边灌浆边慢慢关闭引水管闸阀，以控制水泥浆液外漏，使大部分浆液充填在层间剪切溶蚀带，达到堵漏目的。锚桩孔灌浆时最大抬动值为195μm，后期的堵漏灌浆抬动观测值为零。
4.4灌浆成果分析
下纵堰导4、5段帷幕灌浆量大，仅导墙右侧布置的22个灌浆孔就灌注水泥77t，各孔注入量见表1。从下表可以看出，13-Ⅰ孔与15-Ⅱ孔注入量之和占总注入量的95，其后序施工的附近孔12-Ⅲ、14-Ⅲ、16-Ⅲ注入水泥量均很小。上述3孔分布在层间剪切带范围或附近，而后序施工的其余灌浆孔各段灌前压水试验，其单位透水率q几乎都小于5Lu，大多数甚至小于1Lu，由此可以看出13-Ⅰ孔与15-Ⅱ孔灌浆之后，渗漏通道封堵已取得显著效果。
5结语
深孔消力池基础岩溶涌水点处理，试用了许多不同的方法，通过不断总结经验，最后确立了“变动水为静水”“先浇并锚然后灌”的总体施工方案，采用帷幕灌浆法截断渗漏通道，完全堵住了消力池两股岩溶脉管型涌水。通过灌后观察及检查孔压水检查，证明上述处理措施是合理的。
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