文章编号：1673-9000(2018)05-0134-03
赵应武，龙云宝，杨元红
(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵州贵阳550002)
[摘要]黔中水利枢纽工程平寨水库左岸底层灌浆平硐0+238 m~0+296m段为大型砂层充填溶洞，充填物为岩屑夹粉砂土、崩块石，该溶洞是左岸山体段防渗帷幕的薄弱部位，对其处理是水库工程建设的重大
技术问题之一，是关系水库蓄水成败的重要因素。为了彻底解决该洞段防渗问题，经分析论证，处理方案采用
已正常运行3年，期间未发生异常，防渗效果良好，说明处理方案合理有效。
[关键词]混凝土防渗墙；高压固结灌浆；防渗帷幕；溶洞处理；弹性地基；黔中水利枢纽
[中图分类号]P642.25;TV221.2[文献标识码]B
Treatment of Karst Cave in the Bottom of the Left Bank
of Pingzhai Reservoir
Zhao Yingwu，Long Yunbao，Yang Yuanhong
(Guizhou W ater Resources and H ydropow er Survey and Design In stitu te Guiyang550002,Guizhou)
左岸右岸Abstract：The m iddle part of th e left bank of th e Pingzhai Reservoir in th e Suizhong W ater Conservancy Project is 0+238m〜0+296m.The large san d layer is filled w ith karst caves.The filling m aterial is silt-clay silt and block rock.The cave
is th e anti-seepage of th e left bank m ou n tain section.The w eak part of th e curtain is o n e of th e m ajor technical problem s in th e
construction of th e reservoir project,and it is an im p ortan t factor in th e success o r failure of th e reservoir.In order t o com pletely
solve th e problem of seepage preven tion of出e tu n n el section,after analysis and dem on stration,th e treatm en t schem e adopts
concrete anti-seepage w all technology and high-pressure consolidation gro u tin g technology.The calculation of wall stru ctu re
ad opts elastic fou n d ation theory and W enkel fin ite elem ent calculation m ethod.The anti-seepage stru ctu re has been in n o rm al
op eratio n for3years,n o abnorm ality occurred during th e period,and th e anti-seepage effect is good,indicating th at th e
treatm en t plan is reasonable and effective.
Keywords：Concrete cut-off wall;high pressure consolidation groutin g;anti-seepage curtain;cave treatm en t foun dation;Jizhong water conservancy project
l工程概况
黔中水利枢纽工程位于云贵高原贵州中部地区、地处苗岭 宽缓山脊、长江和珠江分水岭河源地带、岩溶
峡谷山区。工程以 灌溉、城市供水为主，兼顾发电等综合利用，并为改善当地生态环境创造条件。工程总供水量为7.41万m3，其中城市供水量为4.17亿m3，灌溉供水量为3.24亿m3，灌溉面积65.14万亩。水 库枢纽位于三岔河中游六枝与织金交界的平寨河段，坝址以上 集水面积为3492km2，水库正常蓄水位1331.00 m，死水位 1305.00 m，总库容10.89亿m3，工程等别为I等，工程规模为大⑴型J
枢纽建筑物由大坝(含帷幕)、开敞式溢洪洞、泄洪放空洞、部位 、电、灌溉 水 、发电 水 等 成。库首防渗帷幕分成左岸山体段、大坝坝基及右岸山体段三 个部分，山分地表帷幕和洞内帷幕，洞内帷幕由四层灌浆平碉组成，底层灌浆平洞底板高程为1201.0 m，与正常水 位1331.0 m高差为130 m。进行底层平碉施工开挖过程中，在 桩号0+238~0+296m揭露一大型溶洞，整个洞段围岩均由细
，，工 大，
，，工 用
[收稿日期]2018-06-02
[作者简介]赵应武（1986-)，男，布依族，贵州六盘水人，工程师，主要从事水利水电工程结构设计工作。• 134•
行，支护方案采用了超前管棚、钢支撑结合钢板、挂网喷砼等 措施。
2溶洞勘探地质情况
经钻孔勘探分析，溶洞形态极不规则且规模大，总长度 约58 m，最大高度约25 m，最大宽度约24m，体积约1.7万m3，属大型充填型溶洞。溶洞发育地层为三叠系下统永宁镇组第 一段(Tiyn1)，地层岩性为灰中厚层细晶-微晶灰岩。溶洞历史上与地表水连通较好，充填物为流水搬运沉积物，由于流 水作用，将洞穴区外砂土搬运至洞穴，因水流不畅、搬运能力 下降而沉积。充填物成分主要为岩屑夹粉砂土、崩块石，干硬 状态下充填物较为稳定，但遇水浸泡后性状较差、稳定性差。溶洞规模大，充填物可灌性差，在库水头长期作用下可能有 产生流土破坏的危险B2C。由于在厚层砂土中灌浆无法保证防 渗帷幕的质量，因此需对该溶洞段的防渗帷幕制定相应的处 。
3处理方案
溶洞平均处于正常水位以下约130 m，该部位若在库水高 用下发 ，，
下 ，。为了 溶洞段防渗问题，初始设计方案采用全挖砼回填方案，将溶洞充填物 全部开挖清除后换填C15砼，再实施溶洞段的搭接帷幕及底层主帷幕。方案采用砼置换充填物达到防渗目的，换填结构为大 体积混凝土结构，即使在水库全水头作用下也不会产生破坏，结构安全可靠，不存在防渗失效的风险。但实施过程，在完成平 碉底板以上溶洞充填物开挖后，溶洞揭露的地质条件十分复 杂，围岩产状不稳定，较破碎，边项拱时有坍塌、掉块，严重威胁下部施工人员及设备的安全，同时由于空间狭窄、继续
开挖施 工难度极大。经反复论证后，进一步优化设计方案：以灌浆平碉 为界，上部采用清除充填物并换填C20砼，下部采用防渗墙结构进行处理，最后再实施溶洞段的搭接帷幕及主帷幕。同理上 部换填砼为大体积混凝土结构，结构安全可靠；下部防渗墙墙 体跨度较大，厚度相对较薄，当承担过大的库水水头时会产生 破坏，处理不当会造成防渗失效，因此下部防渗墙是整体结构 中的薄弱部位，也是设计方案的重点及难点。
防渗墙沿帷幕轴线布置，为了使此段防渗帷幕安全可靠有 保证，设计时考虑将墙体底端嵌人底部弱分化基岩，顶端嵌人上部回填混凝土，竖直方向上形成固端梁结构，同时在防渗墙 后设置传力墩支撑，增加墙体承载能力。防渗墙及传力墩形成 后，对两侧粉砂土进行高压固结灌浆，提高防渗墙库内侧粉砂 土及基岩的抗渗能力，从而降低墙体承担的库水压力，同时将库外侧砂层挤压密室度，提高其对墙体的承载能力。防渗墙通 过底端基岩、顶端回填砼、墙后传力墩及挤压密实的粉砂土将荷载传递给山体基岩，形成整体受力结构。
图2防渗墙平面示意图
由于防渗墙是本方案的重点及难点，因此设计上先确定防 渗墙的布置及结构尺寸，再确定墙顶灌浆平碉及换填砼结构的。
3.1防渗墙及传力墩结构设计
灌菜平洞底板高程1201.0 m，为了不影响灌菜平洞洞内交 通，防渗墙顶端与灌浆平洞底板齐平为1201 m高程，底部根据 实际开挖嵌人弱分化基岩0.5 m。墙体厚度及结构配筋根据结构计算确定，计算采用弹性地基梁理论文克尔有限元法。经计算，墙体最小厚度为3m，支承长度为1.5 m，墙体两侧均配置 双层钢筋网片，受力筋竖向布置，直径为25 mm，分布筋横向 布置，为20 mm，为200 m m。墙结构厚度为3.0 m。
图3防渗墙横剖面图
传力墩布置在防渗墙后(库外侧)，与防渗墙垂直，沿轴线每 间隔13m设置1道，其结构 墙。
3.2防渗墙两侧砂层高压固结灌浆设计
灌浆采用纯压式，设计灌浆压力为3.0 MPa，固结灌浆质量
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检查采用压水试验法及岩体声波测试法：
11压水试验法：压水试验检查在灌4结束后=d~7d后进行0，检查孔的数量不宜少于灌浆孔总数的10%。透水率Lu，合 格率在90B以上，不合格率孔段的透水率！！4.5 Lu，且不得集 中，可认为合格。
21岩体声波测试法：岩体声波测试法在灌浆结束14d后 进行，纵波平均速度""2500 m/s可认为合格@4A。
31只需满足压水试验或岩体声波测试指标之一，均可认为固结灌浆质量检查合格。
3.3溶洞段灌浆廊道结构设计
为便于施工，该段灌浆廊道与廊道外回填砼相结合，同步 形成，廊道断面型式维持原设计采用城门洞形。适当增加廊道 断面尺寸即可减少外部回填方量，节约工程投资，又可增加洞 内施工操作空间，因此廊道断面尺寸调整为5.0 mx5.0 m(原尺 寸:3.0mx3.5 m)。灌浆廊道衬砲为外部回填砼，结构厚度均超过1.5m，经进行配筋计算，横向配置受力筋，直径为25 mm，纵向 布置分布筋，直径为20mm，间距均为200 m m。
3.4墙顶C20砼换填充填砂层设计
填结灌浆廊道 ，，
渗功能兼防渗墙顶端支撑。防渗墙结构厚度为3.0 m，设计支承 长度为1.5 m，因此换填砼的底部高程确定为1199.5 m。换填结构采用C20泵送砼进行回填形成，回填前实施该段隧洞衬砲钢 筋及模板，同步形成交通廊道。由于泵送砼回填与洞顶基岩会 存在脱空，因此泵送砼回填完后，须对脱空部分进行回填灌浆处理，保证回填结构与洞顶基岩紧密结合。回填灌浆可在泵送 砼回填 灌浆或 上 灌浆廊道 孔 施。
4施工方案
11 。洞 度 ，，平
以上 洞 填 后，岩 不 ，，
有坍塌、掉块，严重威胁下部施工人员及设备的安全。因此须对施工面进行排查，清除开挖面的危岩及松渣，对极为不稳部位 进行喷锚支护，消除下部施工安全隐患。
21欠挖处理。换填结构即承担防渗功能又兼顾墙顶端支 撑，要求库内侧至少开挖至上层平碉上游侧边线，满足上层帷 幕搭接质量；库外侧须至基岩面，将结构体受到的荷载直接传递到下游山体基岩，底部须至设计高程1199.5 m，保证给防渗墙顶端提供有效支撑。因此安全隐患消除后，严格处理欠挖部 位，直至满足结构受力要求。
31廊道施工。廊道施工包含恢复原灌浆廊道及设置传力墩 施工支洞，廊道即给下部墙体施工提供操作空间又提供安全保 障。安全隐患消除，欠挖处理到位后，实施廊道钢筋制安及模板 架立，模板架立只需进行廊道内侧，廊道结构衬砲与换填砼相 结合，同步实施形成，无需单独浇筑。
4)换填砼及溶洞顶拱回填灌浆施工。换填砼在廊道钢筋制 安及模板架立完成后实施，采用C20泵送砼进行回填，与廊道 衬砲同步形成，浇筑完成后同时形成廊道衬砲。换填砼全部实 施完成并混凝土强度达到要求后，择机进行溶洞顶拱回填灌 浆。
51 及传墩施工。廊道形成后进行 及传墩 实施，防渗墙采用人工挖孔桩l跳桩开挖、分层护壁、隔孔浇筑、分序连接的方式，将溶洞段沿帷幕线孔桩范围内充填的砂 层分次序挖出，并逐步形成连续、封闭的砼防渗墙。传力墩开挖 需至溶洞下游弱分化基岩，将承受到的荷载传递完成岩体，其 余施工过程同防渗墙。
图4人工挖孔灌注混凝土防渗墙施工布置图61高压固结灌浆。防渗墙及传力墩形成且混凝土强度达到 要求后进行高压固结灌浆，实施过程中，控制压力以防混凝土 面抬动。
71搭接帷幕及主帷幕施工。溶洞段搭接帷幕及主帷幕最后 实施，按原设计帷幕灌浆图实施。
5结语
砂层溶洞处理于2015年4月初施工完毕，水库于2015年 4月14日下闸蓄水，距今已运行了 3年。运行期间，最高水位 达 1329.0 m，水位 1331.0 m 2.0 m，洞 段
渗结构未出现异常出，防渗效果良好的，说明溶洞处理取得了 成功。砂层溶洞处理采用了防渗墙技术及高压固结灌浆技术，结计采用 ，计
法，为同类工程提供了可借鉴的设计和施工经验。
参考文献
[1] 贵州省水利水电勘测设计研究院.黔中水利枢纽一期工程平寨水库
正常蓄水位1331m蓄水安全鉴定工程设计自检报告[R].贵阳，2016.
[2] 贵州省水利水电勘测设计研究院.黔中水利枢纽一期工程平寨水库
库首防渗帷幕动态设计报告[R].贵阳，2012.
[3]SL62-94.水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].
[4] 范双柱，秦铎，帖军锋.高压固结灌浆在粉质粘土中的可灌性试验[J].
人民长江.2004(07).
[5] 杨旭，刘强，张卫林.人工挖孔灌注混凝土防渗墙的设计与施工[J].
水电与新能源.2014(07).
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