德厚水库工程坝址区右岸防渗帷幕末端灰岩与玄武岩相互交错接触带的防渗处理措施

德厚水库工程坝址区右岸防渗帷幕末端灰岩与玄武岩相互交错接触带的防渗处理措施

杨桂林 ,崔玉萍

文山州德厚水库建设管理处  云南   文山  663099

摘  要：德厚水库工程区域范围内约60～70%的地表为碳酸岩出露，岩溶发育强烈，坝址区及库区岩溶管道～溶隙型渗漏问题严重。实施过程中对坝址区右岸下层灌浆平洞末端灰岩与玄武岩接触面发生的异常情况进行补勘，渗漏分析，重新调整防渗边界和底界并进行帷幕灌浆处理，施工质量满足设计防渗要求，建设单位和设计单位做了大量的工作，同时积累了一定的岩溶区帷幕灌浆经验。

关键词：渗漏 帷幕灌浆 钻探 防渗边界 防渗底界

1工程概况

德厚水库位于云南省东南部的文山市境内，距文山市31km，距昆明市317km。水库坝址位于文山市德厚镇德厚河中下游河段，水库坝址距离德厚河与盘龙河汇口1.9km，坝址以上河道总长55.4km，控制径流面积565km2。

德厚水库是以城乡生活、工业供水、农业灌溉为主，兼顾发电等综合利用的大（2）型水利枢纽工程，由大坝枢纽工程、防渗工程及输水工程组成。大坝为粘土心墙堆石坝，最大坝高73.9m；防渗工程为坝址区防渗及咪哩河库区防渗，防渗帷幕线总长4838m，帷幕灌浆总进尺约30.42万m。水库总库容1.13亿m3，调节库容8975万m3，多年平均供水量9449万m3，设计灌溉面积9.28万亩。水库建成后将解决22.44万城乡居民的饮水问题，灌溉平远及马塘两个片区，并向平远特色农产品加工园区和马塘工业园区供水4242万m³。

2工程地质

2.1区域地质

工程区位于云南高原南缘，为浅至中等切割中山山地高原地貌，主要地貌类型有构造侵蚀地貌、构造侵蚀剥蚀地貌、侵蚀溶蚀地貌及岩溶地貌，岩溶地貌比较发育，分布广泛。区域范围内约60～70%的地表为碳酸岩出露，溶洞、暗河发育，洼地、漏斗星罗棋布，高程1300～1400m以溶蚀洼地、岩溶漏斗、峰丛、水平溶洞、溶管、溶隙为主要岩溶形态。水库区地处滇东南部弱地震活动区内，区域构造相对稳定，相应的地震基本烈度为Ⅶ度，根据场地地震安全性评价，地震动峰值加速度为0.10g，地震动反应谱特征周期为0.45s，建筑物按7度抗震设防。

2.2坝址区地质

坝址区大面积分布碳酸盐岩，主要为石炭系（C 1 、C 2 、C 3 ）、二叠系下统（P 1 ）厚层、巨厚层状灰岩，岩溶发育强烈；上统峨眉山玄武岩组（P 2 β）玄武岩呈条带状分布于河流右岸坝址下游；另有二叠纪华力西期浅层基性侵入岩（βμ）分布于坝址区右岸局部地带，岩性为辉绿岩。坝基岩层总体缓倾向下游偏右岸。坝址两岸地下水水力坡降缓，与坝址河床水力联系弱，灰岩岩溶发育强烈，地下水径流局部呈倒虹吸形式。总体两岸地下水位与河水位基本一致，地下水由上游咪哩河、德厚河河水补给，沿构造节理径流，无泉水出露，在德厚河下游隐伏排泄。

根据坝址区岩溶发育规律及大量的钻孔勘探试验成果资料，坝址区岩溶是南盘江期垂直循环带及水平循环带岩溶，坝基及两岸各 100m 绕坝渗漏段强岩溶带下限高程为 1216～1240m，存在坝基及绕坝渗漏问题，渗漏型式为岩溶管道、溶隙型，渗漏问题严重。

3帷幕设计及施工情况

3.1右岸防渗设计

坝址区右岸防渗帷幕线路长 585 m（SP1+409~SP1+994），根据地形地质条件，帷幕灌浆在平洞内进行。帷幕灌浆顶界为正常蓄水位 1377.5m，帷幕底界进入强岩溶带下限以下 10m，坝址区及近坝库岸段透水率 q≤5Lu，为保证灌浆质量及方便施工，设置 2 层灌浆平洞，上层平洞长 585m，进口底板高程同坝顶高程 1380.9m，下层平洞长 657.921m，进口底板高程 1326.52m。在右岸坝肩近坝 100m 范围内的防渗帷幕为双排孔，孔距 2m，排距 1.2m，其余 100m 范围外的防渗帷幕采用单排孔，孔距 2m。灌浆平洞净断面尺寸均为 3.0m×3.5m（宽×高）。

绕坝渗漏段防渗处理底界依据防渗底界确定原则，右岸绕渗段防渗底界高程为1206～1210m，防渗处理深度 167.5m～171.5m。

3.实施阶段地质情况

（1）玄武岩与灰岩分界情况

根据上、下层灌浆平洞开挖揭露地质情况，上层灌浆平洞玄武岩界限出露较初设提前了 5m，下层灌浆平洞玄武岩界限出露较初设推后了23m；根据先导孔揭露，下层平洞以下玄武岩底界最低分布高程 1285m。

（2）岩溶发育情况

根据灌浆平洞开挖揭露，平洞内岩体岩溶发育强烈，以溶隙、溶洞为主要显示形态。根据地质编录资料，溶隙多充填粘土，宽度一般 1～3cm，较大岩溶形态以溶洞为主。其中：右岸上层灌浆平洞揭露的溶洞有 4 个，可见规模 0.7～10m 不等，无充填～少充填；右岸下层灌浆平洞揭露的溶洞有 5 个，可见规模 1.0～10m 不等，无充填～少充填。根据灌浆孔揭露，在施工过程中，遇垂直高度为 0.2～1.0m 的溶洞有 88 个（分布于上下平洞各施工区段），垂直高度＞1.0m 的溶洞有 6 个，规模较大的为下层平洞端头孔 YXQ394，掉钻 7m，其余大多为溶隙发育，上平洞溶隙大多无充填，下平洞则以充填型溶隙为主。

其中，下层平洞端头灌浆孔 YXQ394 实施至设计底界（1264m）时，灌前压水不起压，继续加深钻孔，于 1248m～1255m 掉钻 7m，为查明该溶洞往近坝方向的规模，对附近的灌浆孔 YXQ392 和 YXQ387 进行加深勘探，YXQ392 于高程 1251～1254m掉钻 3m，YXQ387 未发生掉钻，根据 YXQ387 孔钻孔电视，1256～1257m 发育无充填宽大溶隙。对 YXQ394 孔溶洞进行灌浆处理，回填 3000 余方级配料及水泥浆，尚未将溶洞填满。由于 YXQ394 孔位于下层平洞端头，往远坝方向溶洞延伸规模不清。

（3）防渗底界

YXQ394 孔 1248m～1255m 为溶洞段，未揭穿溶洞底板，YXQ394孔附近防渗底界还未明确。

（4）防渗边界

根据 YXQ387、YXQ392、YXQ394 孔揭露，玄武岩下限以下有溶洞发育，往远坝方向该溶洞规模存在变大的趋势，防渗边界不可靠，受灌浆平洞限制，防渗边界不明确。

4补勘地质情况及渗漏分析

4.1补勘地质情况

根据施工情况，右岸下层灌浆平洞端头的防渗边界和底界均不明确，为查明边界及底界，采用了物探与钻探结合的方法。

（1）物探

1）布置及方法

在防渗帷幕边界附近地表布置3条天然源面波（微动）测线，其中WT1～WT1’、WT2～WT2’为垂直于防渗帷幕轴线走向的平行物探测线，间距 50m；WT3～WT3’为重合于帷幕轴线并向远坝方向延伸的测线。对 YXQ394 孔揭露的溶洞采用三维声呐成像法进行探测。

物探布置图

2）物探成果

1）查明测线控制范围内灰岩与玄武岩接触带体现一定的波速差异带，1280m高程附近差异带向下倾斜的角度有变缓的趋势；

2）灰岩与玄武岩接触带附近灰岩侧存在明显的低波速异常，异常顺接触带发育特征显著，在 1200m 高程以上直至地表，推测接触带灰岩侧溶蚀发育较为强烈。

3）YXQ394 孔溶洞段在 69.26m～76.21m，可测直径最大值为 7.98m，最小值为4.02m，平均值 6.32m，推测溶洞体积约 380m3 。

（2）钻探

1）钻孔布置

结合物探成果，于 WT1～WT1’与 WT3～WT3’测线交点处布置一钻孔 BZKY1，孔口地面高程为 1428m，孔深 252.11m，对应孔底高程 1175.9m。主要目的为复核 P 1灰岩与 P 2 β玄武岩分界线及灰岩岩溶发育情况，并复核物探成果显示的 3-4 异常区。

2）钻孔成果

①根据钻孔揭示，BZKY1 孔揭露 P1 灰岩与 P2β玄武岩分界线高程为 1277m，YXQ394 孔分界线高程 1289m，两孔间距 122m，两孔之间玄武岩分界线较平缓。

②BZKY1 孔高程在 1241m 以上孔段，透水率均小于 5Lu；1241m～1198m 段不起压，钻进至 1238m 时，孔内水位从 1398m 掉至 1342m；钻进至 1236m 开始不返水，孔内水位降至 1308m，直至终孔，孔内水位无较大变化。

③BZKY1 孔灰岩段钻进过程中未发生掉钻现象，从取出岩芯来看，1241m～

1198m 段岩芯采取率较低，为 35%左右，岩芯破碎；岩心表面普见溶隙发育，夹泥，推测为溶蚀破碎带。

4.2渗漏分析

根据物探成果，沿防渗轴线从灌浆平洞端头附近往远坝端方向存在 3 个强岩溶区，编号为 3-4、3-5、3-6。其中：

（1）强岩溶区 3-5 对应 YXQ394 灌浆孔，钻孔揭露在 3-5 强岩溶区范围内发育有溶洞。从物探成果及钻孔资料分析，由于声呐测试约有 50%无反射现象，溶洞往远坝方向及深部延伸情况不清，仅靠 YXQ394 钻孔处理溶洞效果存疑。

（2）强岩溶区 3-4 布置 BZKY1 钻孔进行复核，钻进至该范围内时，出现落水、压水不起压、岩芯破碎、夹泥溶隙发育等现象，分析认为该范围内分布有强岩溶区，存在渗漏通道，渗漏形式为岩溶管道～溶隙型渗漏。

（3）强岩溶区 3-6 分布范围较深，分析认为 3-6 为深部异常带，从物探成果分析，岩溶以溶隙为主，本次暂不处理，但应加强观测。

综上分析，右岸下层灌浆平洞端头往远坝端方向存在强岩溶区发育，局部分布有强岩溶低槽，强岩溶区下限分布高程 1200m～1267m，存在渗漏问题，渗漏形式为岩溶管道～溶隙型渗漏，须进行防渗处理。

5右岸防渗方案调整及处理

5.1 帷幕灌浆边界和底界调整

根据右岸下层灌浆平洞边界处的灌浆孔（YXQ394）揭示的溶洞、物探及补充勘探孔（BZKY1）揭露的地质情况，需要对右岸防渗帷幕的边界进行延长，由于右岸上层帷幕已全部进入玄武岩，已满足防渗边界要求，无需对其进行调整。右岸下层帷幕未达到边界和底界要求，需要对其边界和底界进行调整，调整如下：

（1）防渗边界

按初设阶段边界确定原则为进入玄武岩内 50m，根据物探及钻探资料，玄武岩界线趋于平缓，导致防渗线较长，为进一步优化防渗线，本次防渗边界确定原则为进入弱岩溶带内5m，按此确定的防渗边界距 YXQ394 孔 155.4m。

（2）防渗底界

按照防渗底界深入强岩溶带下限以下 10m，透水率 q≤5Lu的确定原则。

确定的帷幕底界为 1190.5m～1257m，距地面深度 170m～250m，距下层灌浆平洞底板深度 70～136.5m。

5.2 右岸下层灌浆平洞调整

由于从地表至灌浆底界的深度为 170～250m，深度较深、非灌段较长、施工难度大、施工质量不易保证。建议延长下层灌浆平洞 156m，在下层灌浆平洞内进行灌浆施工，延伸洞段处于玄武岩内，围岩以Ⅲ类为主。平洞衬砌形式根据围岩类别分为 2 种。Ⅲ类围岩洞段，平洞净断面尺寸为 3.0m×3.5m，底坡1/1000，边墙及顶拱采用锚喷支护，喷 C20 混凝土厚 10mm，设置Φ22L=2m 的系统砂浆锚杆；Ⅳ、Ⅴ类围岩洞段，平洞净断面尺寸为 3.0m×3.5m，底坡 1/1000，双层钢筋混凝土衬砌厚度 40cm，顶拱 120º 范围进行回填灌浆。

5.3 帷幕灌浆处理

根据最新的勘探成果，对右岸帷幕灌浆边界、底界进行了调整，下层灌浆平洞延伸156m，在桩号XP1+992~XP2+148 之间增加一排帷幕灌浆孔，孔距 2m，新增孔数 78 个（YXJ1~YXJ78）；对桩号 XP1+972~XP1+992 之间的原帷幕孔进行加深，灌浆孔布置维持原设计不变，加深帷幕灌浆孔 10 个（YXQ385~YXQ394）；增加帷幕灌浆长度 7435m。对新增灌浆孔、补强孔施工完成后布置了12个检查孔进行帷幕灌浆质量检查，压水试验192段，最大透水率q=3.37Lu，最小透水率q=0.00Lu，帷幕灌浆施工质量满足设计防渗要求（q≤5.0Lu）。

6结语

德厚水库工程区域范围内约60～70%的地表为碳酸岩出露，岩溶发育强烈，坝址区及库区岩溶管道～溶隙型渗漏问题严重。实施过程中对坝址区右岸下层灌浆平洞灰岩与玄武岩接触带发生的异常情况进行补勘，渗漏分析，重新调整防渗边界和底界并进行帷幕灌浆处理，施工质量满足设计防渗要求，建设单位和设计单位做了大量的工作，同时积累了一定的岩溶区帷幕灌浆经验，可供类似工程参考。

参考文献 ：

【1】田辉，符 峰，谭志华等．云南省文山州德厚水库工程初步设计报告[R].昆明：云南省水利水电勘测设计研究院，2015。

【2】 张发明等，地质工程设计手册，地质出版社，2009年版。

【3】李荣伟，侯恩科．岩溶地区水下隧道帷幕灌浆实践与研究 ．水科学与工程技术 。2007，(2)： 47—50。