论文部分内容阅读
【摘 要】 本文论述大坝基础渗漏原因，进行坝基帷幕灌浆处理后效果分析
【关键词】 渗漏分析；灌浆处理效果；福龙水库
1 工程概况
福龙水库位于牟定县新甸乡境内碾房河右岸支流上，规模为小（一）型工程，距县城距离14.0KM。主要解决新甸乡6个村委会1950亩农田灌溉及4万人、8000头大牲畜的饮水问题。水库本区径流面积4.9km2，引水区径流面积5.25km2，多年平均降雨量863.09mm。水库总库容103.97万m3，兴利库容76.7万m3。工程于2000年4月动工， 2002年4月大坝封顶， 2002年5月下闸蓄水。蓄水后坝基及两岸岩体出现严重漏水现象，致使水库不能充分蓄水，发挥不了效益。为此，针对水库的渗漏情况，经多方研究，于2003年6月对大坝进行灌浆防渗处理。福龙水库灌浆处理工程于2003年6月开工，2004年2月完工，工程总投资为112.12万元。
2 坝基渗漏分析
2.1 工程地质条件
2.1.1 地质构造
福龙水库位于会基关旋圈构造（穹隆构造）北翼，为一单斜构造。岩层走向80°，倾向350°，倾角为20～25°，向库外倾斜。坝基及坝肩岩体主要为白垩系下统高峰寺组（K1g）的中厚层状细～中粒石英砂岩夹薄层壮泥岩，岩性单一，岩体裂隙发育，风化严重，较破碎，且大型斜层理发育呈透镜体分布，层位不稳定。坝址区有一逆断层顺河通过，破碎带宽度约为10m，倾向左岸，倾角70度，断层带经钻孔压水，透水率为25.2Lu～36.5Lu。在左右两岸也发育规模较小断层，无明显断层破碎带，但造成两侧岩体产状变化，使岩层不连续。整个坝址区，岩石风化破碎，节理裂隙发育，岩层倾向库外，对水库蓄水不利。
2.1.2 地层岩性
枢纽区出露的基岩主要为白垩系下统高峰寺组（K1g）：分布于整个坝址区。下部为浅灰色，局部灰紫色，厚层状中粒石英砂岩，含砾石，脆性，夹薄层状泥岩，分布于坝基及右坝肩下部。中部为紫红色厚层状粉砂质泥岩，厚度约10～18m，斜层理发育，层位不稳定，厚薄不均，分布于左坝肩中部及右坝肩上部。上部为浅灰色、灰白色石英砂岩，含砾石，夹薄层状泥岩，该岩层风化强烈，较破碎，砂岩占95%以上，特别是紫灰色细粒长石石英砂岩风化后十分松软，手捏即成粉砂状，主要分布于两坝肩上部。故坝基、坝肩均存在渗漏问题。
2.2 水文地质条件
该区地处会基关穹隆构造北翼，山体富厚，岩性以中生界碎屑岩为主，故地下水补给及富存都十分有利，因此区内地下水十分丰富，水库四周泉眼密布。
区内主要的是白垩系下统高峰寺组（K1g）砂岩承压含水层广泛分布于穹隆构造北翼大尖山下部盆地边缘地带，整个库区皆为此层出露。岩性为浅灰色细至中粒长石石英砂岩为主，上部为粉砂岩及粉砂质泥岩，中下部为细至粗粒紫灰色长石石英砂岩，底部为2～4m的底砾岩，砾、砂岩占70～90%。岩性稳定，矿物分选程度高，化学成分单一，具孔洞构造，裂隙发育，含丰富的裂隙、孔隙承压水，降深40m，单井计算涌水量可达500～2000T/昼夜，地下径流模数为1～5L/s.Km2。但因含水层渗透性能好，沟谷密度大，泉水流量一般1L/s左右。
根据水文地质条件分析，水库坝址区地下水十分丰富，四周泉眼密布，且含水层渗透性能好。
3 坝基灌浆处理
针对坝基及两岸岩体严重渗漏现象，根据地质勘探资料分析，采用帷幕灌浆进行坝基防渗处理。防渗帷幕为悬挂式，单排孔，孔距为2m，采用42.5级普通硅酸盐纯水泥浆灌注，灌后检查标准：透水率q≤5Lu。
3.1 灌浆施工方法
按设计要求，坝基帷幕灌浆采用悬挂式自上而下分段循环灌浆，灌浆帷幕线沿坝轴线布置，防渗长度为220.0m，单排孔布置，灌浆孔距为2.0m。灌浆段长：砼盖板下第一段为2～3m，其它段为4.0m～5.0m。灌浆压力按1.5～2倍坝前水头计算。所使用的钻机为XY-100、XY-150型钻机，灌浆为100/20型灌浆机。
3.2 灌浆质量控制
（1）造孔：采用地质回转钻机，校平钻机，正对孔位，铅直钻进，孔位偏差不大于10cm，孔深不超过设计孔深的±20cm。灌浆段孔径为91mm。
（2）灌前仪表检测：对记录流量计、压力表、测斜仪检测合格后才使用，确保栓塞胶球完好、射浆灌管通畅。
（3）灌浆材料及制浆：采用普通硅酸盐（42.5）水泥，验收合格后才使用，保证水泥质量。水泥浆采用直接法制浆，所制成的浆液经规定网目（36）的筛子过滤后才进行使用。
（4）灌浆方法及灌浆序次：灌浆采用循环式自上而下分段灌浆法，分三序孔依次进行施工（先一序、次二序、后三序），遵循逐渐加密的原则。
（5）灌浆压力及浆液浓度变换：依据设计和灌浆先导孔，接触带灌浆压力为0.20～0.30Pa，其它段灌浆压力为0.40～0.60MPa，施工过程中采用一次升压法或逐级升压法。浆液浓度变换采用由稀到浓逐渐变换的原则进行。灌浆开始后，当灌浆压力保持不变，单位注入量持续减小，或当单位注入量不变，而压力持续上升时，不改变浆液浓度。若当某一级浆液注入量已达到300L以上，灌注时间已达到30min以上，而灌浆压力及单位注入量均无改变或改变不显著时，即转换下一级浓度灌注。当注入率大于30l/min时，可越级变浓。福龙水库在灌浆过程中严格遵循灌浆原则施工。
（6）浆液配合比：灌浆水灰比为5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1六个比级进行灌注。灌浆过程中最优水灰比为2：1和1：1。
（7）灌浆结束标准：各孔段灌浆压力在达到规定压力值的情况下，单位吸浆量不大于0.4L/min时，续灌40min结束。
（8）封孔：采用0.6：1的浓水泥浆进行自下而上分段封孔，封孔压力为灌浆压力的80%。
（9）孔斜测量：造孔时严格控制孔位、倾斜角，经测斜仪对帷幕灌浆孔测量，垂直孔顶角均小于2°，孔位偏差值符合设计要求。
3.3 灌浆后质量检查
主要进行检查孔压水试验，帷幕灌浆结束14d后，按灌浆孔数的10%布置检查孔，共布置检查孔12个（灌浆孔111个）。检查孔压水试验采用五点法，各段检查压力为灌浆压力的80%，经检查透水率最小值为0.8Lu、最大值为8.7Lu、平均3.8Lu，合格率85%。
4 灌浆效果分析
福龙水库灌浆工程按设计要求，完成灌浆孔111个，钻孔总进尺4378.49m，帷幕灌浆总进尺2046.76m，水泥总耗量485.6t。检查孔12个，压水试验55段，合格率85%。
2004年2月灌浆结束后，水库进行蓄水，坝基仍然存在渗漏现象。经对帷幕灌浆过程和成果分析：（1）坝基为强风化细砂岩，钻孔取芯困难，岩芯呈砂粒状或碎块状（终孔段），透水性强，采用水泥灌浆可灌性差；（2）设计灌浆孔距偏大，难以形成帷幕；（3）按设计采用悬挂式帷幕灌浆，防渗帷幕深度不够，起不到隔水作用；（4）坝址区地下水十分丰富，泉眼密布，含水层渗透性能好，从而导致地下水外涌现象。建议：根据福龙水库的地质条件和前期灌浆情况看，可采用上堵下排方式进行坝基渗漏处理。上堵：主要处理坝基岩石渗漏问题，仍采用帷幕灌浆防渗，采取双排孔，排距为2.0m，孔距为1.0m，帷幕采用接地式，选取其它材料（如化学浆液等）作为灌浆材料。下排：主要排泄坝基外地下水溢出问题，可采取从排水棱体处沿河道顺流方向开挖深沟，降低河床，并在沟内回填粗砂、碎石和块石，使库外排水畅通，确保大坝稳定、安全。
【关键词】 渗漏分析；灌浆处理效果；福龙水库
1 工程概况
福龙水库位于牟定县新甸乡境内碾房河右岸支流上，规模为小（一）型工程，距县城距离14.0KM。主要解决新甸乡6个村委会1950亩农田灌溉及4万人、8000头大牲畜的饮水问题。水库本区径流面积4.9km2，引水区径流面积5.25km2，多年平均降雨量863.09mm。水库总库容103.97万m3，兴利库容76.7万m3。工程于2000年4月动工， 2002年4月大坝封顶， 2002年5月下闸蓄水。蓄水后坝基及两岸岩体出现严重漏水现象，致使水库不能充分蓄水，发挥不了效益。为此，针对水库的渗漏情况，经多方研究，于2003年6月对大坝进行灌浆防渗处理。福龙水库灌浆处理工程于2003年6月开工，2004年2月完工，工程总投资为112.12万元。
2 坝基渗漏分析
2.1 工程地质条件
2.1.1 地质构造
福龙水库位于会基关旋圈构造（穹隆构造）北翼，为一单斜构造。岩层走向80°，倾向350°，倾角为20～25°，向库外倾斜。坝基及坝肩岩体主要为白垩系下统高峰寺组（K1g）的中厚层状细～中粒石英砂岩夹薄层壮泥岩，岩性单一，岩体裂隙发育，风化严重，较破碎，且大型斜层理发育呈透镜体分布，层位不稳定。坝址区有一逆断层顺河通过，破碎带宽度约为10m，倾向左岸，倾角70度，断层带经钻孔压水，透水率为25.2Lu～36.5Lu。在左右两岸也发育规模较小断层，无明显断层破碎带，但造成两侧岩体产状变化，使岩层不连续。整个坝址区，岩石风化破碎，节理裂隙发育，岩层倾向库外，对水库蓄水不利。
2.1.2 地层岩性
枢纽区出露的基岩主要为白垩系下统高峰寺组（K1g）：分布于整个坝址区。下部为浅灰色，局部灰紫色，厚层状中粒石英砂岩，含砾石，脆性，夹薄层状泥岩，分布于坝基及右坝肩下部。中部为紫红色厚层状粉砂质泥岩，厚度约10～18m，斜层理发育，层位不稳定，厚薄不均，分布于左坝肩中部及右坝肩上部。上部为浅灰色、灰白色石英砂岩，含砾石，夹薄层状泥岩，该岩层风化强烈，较破碎，砂岩占95%以上，特别是紫灰色细粒长石石英砂岩风化后十分松软，手捏即成粉砂状，主要分布于两坝肩上部。故坝基、坝肩均存在渗漏问题。
2.2 水文地质条件
该区地处会基关穹隆构造北翼，山体富厚，岩性以中生界碎屑岩为主，故地下水补给及富存都十分有利，因此区内地下水十分丰富，水库四周泉眼密布。
区内主要的是白垩系下统高峰寺组（K1g）砂岩承压含水层广泛分布于穹隆构造北翼大尖山下部盆地边缘地带，整个库区皆为此层出露。岩性为浅灰色细至中粒长石石英砂岩为主，上部为粉砂岩及粉砂质泥岩，中下部为细至粗粒紫灰色长石石英砂岩，底部为2～4m的底砾岩，砾、砂岩占70～90%。岩性稳定，矿物分选程度高，化学成分单一，具孔洞构造，裂隙发育，含丰富的裂隙、孔隙承压水，降深40m，单井计算涌水量可达500～2000T/昼夜，地下径流模数为1～5L/s.Km2。但因含水层渗透性能好，沟谷密度大，泉水流量一般1L/s左右。
根据水文地质条件分析，水库坝址区地下水十分丰富，四周泉眼密布，且含水层渗透性能好。
3 坝基灌浆处理
针对坝基及两岸岩体严重渗漏现象，根据地质勘探资料分析，采用帷幕灌浆进行坝基防渗处理。防渗帷幕为悬挂式，单排孔，孔距为2m，采用42.5级普通硅酸盐纯水泥浆灌注，灌后检查标准：透水率q≤5Lu。
3.1 灌浆施工方法
按设计要求，坝基帷幕灌浆采用悬挂式自上而下分段循环灌浆，灌浆帷幕线沿坝轴线布置，防渗长度为220.0m，单排孔布置，灌浆孔距为2.0m。灌浆段长：砼盖板下第一段为2～3m，其它段为4.0m～5.0m。灌浆压力按1.5～2倍坝前水头计算。所使用的钻机为XY-100、XY-150型钻机，灌浆为100/20型灌浆机。
3.2 灌浆质量控制
（1）造孔：采用地质回转钻机，校平钻机，正对孔位，铅直钻进，孔位偏差不大于10cm，孔深不超过设计孔深的±20cm。灌浆段孔径为91mm。
（2）灌前仪表检测：对记录流量计、压力表、测斜仪检测合格后才使用，确保栓塞胶球完好、射浆灌管通畅。
（3）灌浆材料及制浆：采用普通硅酸盐（42.5）水泥，验收合格后才使用，保证水泥质量。水泥浆采用直接法制浆，所制成的浆液经规定网目（36）的筛子过滤后才进行使用。
（4）灌浆方法及灌浆序次：灌浆采用循环式自上而下分段灌浆法，分三序孔依次进行施工（先一序、次二序、后三序），遵循逐渐加密的原则。
（5）灌浆压力及浆液浓度变换：依据设计和灌浆先导孔，接触带灌浆压力为0.20～0.30Pa，其它段灌浆压力为0.40～0.60MPa，施工过程中采用一次升压法或逐级升压法。浆液浓度变换采用由稀到浓逐渐变换的原则进行。灌浆开始后，当灌浆压力保持不变，单位注入量持续减小，或当单位注入量不变，而压力持续上升时，不改变浆液浓度。若当某一级浆液注入量已达到300L以上，灌注时间已达到30min以上，而灌浆压力及单位注入量均无改变或改变不显著时，即转换下一级浓度灌注。当注入率大于30l/min时，可越级变浓。福龙水库在灌浆过程中严格遵循灌浆原则施工。
（6）浆液配合比：灌浆水灰比为5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1六个比级进行灌注。灌浆过程中最优水灰比为2：1和1：1。
（7）灌浆结束标准：各孔段灌浆压力在达到规定压力值的情况下，单位吸浆量不大于0.4L/min时，续灌40min结束。
（8）封孔：采用0.6：1的浓水泥浆进行自下而上分段封孔，封孔压力为灌浆压力的80%。
（9）孔斜测量：造孔时严格控制孔位、倾斜角，经测斜仪对帷幕灌浆孔测量，垂直孔顶角均小于2°，孔位偏差值符合设计要求。
3.3 灌浆后质量检查
主要进行检查孔压水试验，帷幕灌浆结束14d后，按灌浆孔数的10%布置检查孔，共布置检查孔12个（灌浆孔111个）。检查孔压水试验采用五点法，各段检查压力为灌浆压力的80%，经检查透水率最小值为0.8Lu、最大值为8.7Lu、平均3.8Lu，合格率85%。
4 灌浆效果分析
福龙水库灌浆工程按设计要求，完成灌浆孔111个，钻孔总进尺4378.49m，帷幕灌浆总进尺2046.76m，水泥总耗量485.6t。检查孔12个，压水试验55段，合格率85%。
2004年2月灌浆结束后，水库进行蓄水，坝基仍然存在渗漏现象。经对帷幕灌浆过程和成果分析：（1）坝基为强风化细砂岩，钻孔取芯困难，岩芯呈砂粒状或碎块状（终孔段），透水性强，采用水泥灌浆可灌性差；（2）设计灌浆孔距偏大，难以形成帷幕；（3）按设计采用悬挂式帷幕灌浆，防渗帷幕深度不够，起不到隔水作用；（4）坝址区地下水十分丰富，泉眼密布，含水层渗透性能好，从而导致地下水外涌现象。建议：根据福龙水库的地质条件和前期灌浆情况看，可采用上堵下排方式进行坝基渗漏处理。上堵：主要处理坝基岩石渗漏问题，仍采用帷幕灌浆防渗，采取双排孔，排距为2.0m，孔距为1.0m，帷幕采用接地式，选取其它材料（如化学浆液等）作为灌浆材料。下排：主要排泄坝基外地下水溢出问题，可采取从排水棱体处沿河道顺流方向开挖深沟，降低河床，并在沟内回填粗砂、碎石和块石，使库外排水畅通，确保大坝稳定、安全。