沿河縣白果樹電站左壩肩巖溶洞穴處理

楊社發 羅洪銀

（貴州省銅仁地區水利電力勘測設計院，貴州 銅仁 554300）

工程概況

白果樹水電站位于貴州省沿河土家族自治縣境內烏江右岸的一級支流 -- 壩坨河上，屬壩坨河梯級開發的第6級，距沿河縣城18km。樞紐工程等級屬Ⅳ等，主要建筑物有最大壩高為43.0m的雙曲拱壩、壩頂溢洪道以及352.5m長的發電引水隧洞、電站廠房及升壓站等?？値烊?20萬m3，電站裝機2×3200kw，年發電量2391萬kw·h。

測區境內最高峰高程1462.1m，河床高程為300m，河谷底寬37.5m，壩址河谷狹窄，溝谷縱橫，深切險峻，下陡上緩，左岸地形坡度50～90°，右岸 60～90°，左岸緩、右岸陡，為不對稱的“V“形峽谷，河谷寬高比2.60，河谷多為烏江第三期下蝕深切峽谷，為中低山峽谷巖溶地貌。

壩址基巖出露地層為奧陶系下統紅花園組（O1h），巖性為灰色、深灰色厚層塊狀灰巖、結晶灰巖，偶夾中厚層灰巖，為強巖溶化巖組，在壩區河床兩岸形成不同規模的巖溶洞穴，導致壩區水文地質條件的復雜化和巖溶發育多樣化。

壩區巖層走向N10～50°E，傾向S及SE，傾角25～30°，傾向下游偏右岸，為單斜谷，主要發育四組裂隙：①走向為10～20°，②走向為290～300°、310～320°，③走向為 330～340°，④走向為70～80°，平面延伸長度和垂直切深均達數十米，甚至上百米。壩區巖體主要破壞結構面為“X“型構造裂隙切割面。

1 壩區巖溶的發現與勘察

大壩在砌筑及左岸帷幕灌漿施工過程中于2008年7月4日遭遇洪水，洪水最高水位為331.60m，發現大壩下游40m處有水涌出，漏水量為0.3～0.5m3/s，為河床多年平均徑流量的11%，漏水現象基本符合初勘時的地質勘察資料中巖溶發育規律綜合分析所認定的左岸坡存在巖溶洞穴滲漏的結論。

為了更進一步模清滲漏情況，將左岸坡灌漿孔 ZK59、ZK60、ZK61、ZK130、ZK131、ZK132按勘察孔要求進行施工，采取了從外至內逐步縮小范圍，并在可疑地段增設ZK58+1、ZK129+1倆勘探孔，找到了巖溶洞穴沿灌漿孔ZK59、ZK129至ZK129+1的分布范圍，為后期處理提供了可靠的依據。

結合ZK59、ZK129鉆孔資料，在ZK59號孔內巖溶洞穴頂板高程300.68 m、底頂板高程291.39m、洞高9.29m，在ZK129號孔內巖溶洞穴頂板高程299.26m、底板高程297.46m、巖溶洞穴高1.80m（見圖2、圖3）。巖溶洞穴規模由上游ZK59號孔的洞高9.29m減少至ZK129+1號的0.50m，向下游逐步尖滅，巖溶洞穴底板傾向上游。

通過2008年10月12日的連通試驗，ZK59至下游漏水點間平距43.3m，其流速為9.27m/h，經驗證，巖溶洞穴順河流方向發育。

圖1 左壩肩灌漿孔平面布置圖

圖2 左壩肩灌漿1-1地質剖面圖

圖3 左壩肩灌漿2-2地質剖面圖

2 巖溶洞穴處理措施

根據上述的分析，巖溶洞穴均位于河床常水位及起拱高程以下，屬淺層溶洞，溶洞頂板距壩肩、壩基最近距離15m，位于大壩應力范圍之外，對壩肩穩定無影響，但巖溶滲漏對工程發電效益影響較大，必須進行處理，主要采用水泥灌漿和砂漿堵洞的方法，其設計如下：

2.1 巖溶洞穴均位于地下水位之下，最大水深9.29m，洞內地下水流速比較低，底板為巖溶發育最低點，巖溶洞穴具有四周高、中間低的特點，據估算，主洞體積約50～60余方，主要目的是防滲堵漏，必須采用具有一定強度及防滲性能較好的材料進行灌注。當采用純水泥漿灌注時需耗灰150～180T左右水泥，如采用水泥砂漿灌注，耗灰只需15～18T，可摻砂45～55m3，可節約投資，但存在砂槳進入洞內水中后灰砂分離，形成砂堆后成為透水體，導致防滲堵漏失敗等，必須預以高度重視。

2.2 灌漿順序和灌漿材料為：先對ZK131、ZK130、ZK129+1、ZK58+1 等鉆孔灌注水泥漿，對巖溶主洞穴周邊的細小管道、裂隙進行灌漿，使其首先達到設計要求，最后采用M15水泥砂漿灌注 ZK59、ZK129、ZK129+1 等鉆孔，對巖溶主洞穴進行砂漿封堵。在處理過程中對巖溶洞穴不要輕意、隨意的拋投或灌入塊石、碎石、砂、粉砂等之類的強透水層材料，以免影響灌漿效果。

3 巖溶洞穴處理施工

3.1 在處理過程中嚴格灌注配合比，嚴防砂漿入水后產生灰砂分離形成透水砂團現象，并保持灌注連續性。

3.2 灌漿完成后，按設計要求超原鉆孔5～8m孔深對巖溶洞穴內灌注體的密實性、透水性進行檢查，對不滿足防滲設計要求地段進行復灌，直至滿足設計要求。

3.3 ZK59號孔灌注砂漿31m3，并伴隨有大量氣體冒出，漿液從孔口返出。ZK59、ZK129+1號孔灌漿結束后，經檢查發現ZK129+1號孔未灌實，進行復灌后滿足設計要求。

4 巖溶洞穴處理效果檢查

按規范和設計要求，在灌注完水泥砂漿，對各孔進行孔內水位、孔內漿液面變化情況測量，成果見表1：

表1 水泥砂漿灌注效果檢查統計表

孔內水位均抬高5.70～6.50m，漿面高程除ZK129+1低于溶洞頂板高程0.31m外，其余均高出溶洞頂板0～1.57m。

巖溶洞穴灌注完成后，對巖溶洞穴頂板以上基面以下段巖體進行壓水試驗，成果見表2、3。

表2 巖溶洞穴頂板以上基巖段壓水試驗統計表

表3 接觸帶段壓水試驗統計表

通過檢查發現ZK130和ZK131接觸帶壓水檢查未滿足設計要求，即進行復灌，當漿面移至壩體內接觸帶后復檢，防滲滿足設計要求。在灌漿時，ZK58+1、ZK61、ZK129、ZK129+1、ZK130、ZK131均發生不同程度串漿現象。

灌漿完成后，原下游出水點已全部干枯，經近半年蓄水運行檢查，處理效果良好。

5 結語

在可溶巖廣布的深切峽谷地區，河床多為兩岸地下水的最低排泄基準面，為地下水水勢釋放最大、交換、沖刷、溶蝕等能力最強的地帶，給河床岸邊巖溶發育提供了動力條件。由于地形地質條件的不同，使巖溶發育復雜化，加之巖溶洞穴在空間上的不均勻性，多成為工程勘察、處理的重點、難點。因此處理前必須勘察清楚巖溶洞穴在空間上的展布及對處理有利和不利的條件，在施工前應盡力消除不利條件（如地下水），并根據處理目的，認真分析并確定處理設計方案、處理措施、施工方法及材料，并加強施工管理才能有效解決難題，從而發揮工程效益。

該工程是巖溶洞穴滲漏處理取得成功的一例，其工程采取的設計方案、措施、方法、材料得當，其處理效果良好，其成功經驗有借鑒性，可用于類似工程。

[1]中國科學院地質研究所溶巖研究組，中國巖溶研究，科學出版社，1979。

[2]《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》（DL/T5148－2001）