北京振沖工程股份有限公司 張文濤 陳敏

四川共拓巖土科技股份有限公司 鐘久安

1.工程概況

雅礱江錦屏二級水電站位于青藏高原向四川盆地過渡的斜坡地帶，利用雅礱江錦屏大河灣的310m天然落差，截彎取直開挖隧洞引水發(fā)電，隧洞最大埋深2525m，開挖洞徑大于12m，單條引水隧洞長度為16.67km。

水電站區(qū)內碳酸鹽類地層廣泛分布，約占70%～80%，巖溶水文地質條件異常特殊且十分復雜。從設計勘測之初便成為建設者們關注的重點問題，同時該問題也伴隨了整個建設工期。

該水電站引水隧洞中心高程下降約60m，這也就意味著引水隧洞末端構筑物和地層在發(fā)電運行期間將承受約為0.6MPa的水壓力。因此，末端的巖溶處理需要更加慎重。本文將對3#引水隧洞末端引(3)16+590～16+638.38m樁號段施工過程中揭露的一處串珠式巖溶治理過程進行介紹，希望為類似工程提供參考。

2.巖溶發(fā)育情況

1）引水隧洞末端大水溝長探洞所揭示的巖溶形態(tài)和主噴水構造的水位恢復及溶隙率估算情況，反映了Ⅲ區(qū)深部的巖溶發(fā)育程度，也在一定程度上反映了與巖性相近的T2b地層的巖溶發(fā)育情況。其巖溶現(xiàn)象主要沿NNE、NWW、NEE三組結構面進行發(fā)育，表現(xiàn)為垂直狀的溶蝕裂隙及小溶孔等，且以前者為主。在長探洞揭露的各涌水點特別是深部涌水點中，大多見涌水初期攜有大量的泥砂，可見巖溶地下水在巖體中的流動是很緩慢的，才能使泥砂沉淀下來，也說明巖溶現(xiàn)象是以裂隙型為主。

2）在引水隧洞東端及廠區(qū)樞紐開挖施工中，陸續(xù)揭露了眾多巖溶形態(tài)。其中，引水隧洞末端及高壓管道區(qū)域，特別是沿T2y5和T2y6巖層分界面兩側，巖溶相對較為發(fā)育，并以豎直裂隙通道為主，局部小規(guī)模溶洞發(fā)育。

3）引水隧洞末端處于三疊系鹽塘組中厚層大理巖和泥質灰?guī)r巖層分界面附近，巖性的變化導致巖溶作用強烈。

3.治理過程

巖溶治理的流程包括：巖溶補充勘探→淺埋溶洞處理→裸巖固結灌漿→引水隧洞襯砌混凝土施工→襯后灌漿。

3.1 巖溶補充勘探

當開挖揭示局部小型溶洞后，為了進一步探明引水隧洞開挖輪廓線以外部分巖溶發(fā)育情況，采取了巖溶處理洞段的巖溶補充勘探。補充勘探的目的是為了進一步揭示巖溶區(qū)巖溶發(fā)育的樁號、深度、影響范圍等特征，以便為制定下一步針對性處理措施提供依據(jù)。

主要勘探的手段包括：

1）鉆探。利用鉆孔對引水隧洞開挖輪廓線以外20m范圍進行揭示。鉆孔過程中詳細記錄鉆速變化大、進尺快、掉鉆、失水、返黃泥等現(xiàn)象。

此次施工區(qū)域內共有施工探孔51個，孔徑為75mm，施工深度為15m-27m不等。探孔在固結灌漿鉆孔中選?、裥蚩走M行施工，選取位置位于該段底板和邊墻部位。鉆孔施工過程中詳細記錄了遇到的特殊情況，并且終孔后將鉆孔沖洗干凈待下一步進行孔內電視成像。施工完成后，將鉆孔遇到的特殊情況部位在斷面圖上展開后連接起來，推測出大致的巖溶發(fā)育走向，呈現(xiàn)樁號自小向大、底板自北側向南側逐漸加深的趨勢。

2）孔內電視。利用鉆探鉆孔對孔內進行電視成像，了解該區(qū)域溶蝕空腔、裂隙等不良地質體發(fā)育情況，進一步確定該部位巖溶發(fā)育的范圍及規(guī)模。

孔內電視測試采用JL-IDOI(A)智能鉆孔成像儀進行測試。測試完成后，將發(fā)現(xiàn)的鉆孔內巖溶發(fā)育深度連接成線，推測巖溶發(fā)育的程度和趨勢，最終驗證出該洞段溶腔發(fā)育深度自小樁號至大樁號、自北側至南側有逐漸加深的趨勢，這也與鉆孔過程中的特殊情況趨勢相互印證。（圖1、圖2）

3.2 淺埋溶洞處理

由于此次揭露的溶洞位于引水隧洞底部及下邊墻位置，因此，針對淺埋溶洞的主要處理方法為：開挖揭露→溶洞清理→插筋施工（如有）→預埋回填管路→混凝土回填。

圖1 引水隧洞固結灌漿鉆孔布置典型圖及鉆孔電視全景展示圖

圖2 勘探孔鉆孔剖面圖及巖溶空腔推測情況

1）開挖揭露。針對局部未完全揭示的溶洞，直接采用爆破的方式進行開挖揭露，將開口擴大，便于后續(xù)清理及混凝土回填。

2）溶洞清理。采用長臂挖掘機對溶洞內的溶蝕堆積物和開挖過程中的石渣進行清理。清理完成后，用高壓水槍對溶洞壁進行沖洗。

3）插筋施工。對于可以進入的稍大溶洞，采用人工進入洞內對洞壁進行插筋施工。插筋的參數(shù)為：Φ25mm、L=3m、外露1m、間距1m～1.5m，呈梅花型布置。

4）預埋回填管路。主要針對向下存在拐彎和向上的溶洞進行處置。預埋泵管的同時還應安裝回填灌漿管路。原則上，管路連接的長度應覆蓋至隧洞開挖輪廓線以外20m的范圍。

5）混凝土回填。該工程采用了C25W6泵送自密實混凝土進行回填。

3.3 裸巖固結灌漿

淺埋溶洞處理完成后，對揭露了巖溶的洞段進行了全斷面裸巖固結灌漿。裸巖固結灌漿的主要目的在于在引水隧洞襯砌之前對隧洞周邊圍巖進行固結，以期穩(wěn)定隧洞周邊圍巖，并增強隧洞防滲性能。

本洞段裸巖固結灌漿施工的主要參數(shù)如表1所示。

表1 裸巖固結灌漿施工參數(shù)表

此外，裸巖固結灌漿其他施工要求包括如下幾個方面：

1）灌漿方法：主要采用自深而淺、分段純壓式卡塞灌漿法，遇有特殊不良地質情況，根據(jù)需要改用自淺而深分段純壓式灌漿法或綜合灌漿法。為防止底板孔在鉆孔和灌漿過程中有污水進入孔內，在底板孔鉆進時先對孔口進行了管鑲鑄。

2）裸巖固結灌漿按環(huán)間分Ⅰ、Ⅱ序、環(huán)內加密的原則進行。灌漿時環(huán)內逐步加密，先灌奇數(shù)孔，后灌偶數(shù)孔，并先灌底部孔，再灌頂部孔。

3）灌漿漿液：采用水灰比為0.8:1和0.5:1兩個比級，特殊情況灌注水泥砂漿比級為0.5:1:1。

4）灌漿結束標準：在設計規(guī)定的灌漿壓力下，采用自深而淺的方式灌漿，灌漿孔除孔口第一段外，吸漿量不大于1L/min，繼續(xù)灌注10min，即可結束；孔口第一段吸漿量不大于1L/min，繼續(xù)灌注30min，方可結束。但若以0.5:1的水灰比灌注結束，吸漿量不大于1L/min，繼續(xù)灌注20min，即可結束。

5）結合前期勘探成果，底板存在較大脫空位置，采用φ110～φ130大口徑鉆孔施工至脫空部位，且直接采用回填砂漿方式進行施工。

6）為了盡量避免現(xiàn)場灌漿施工過程中表面串漿、漏漿等現(xiàn)象對裸巖固結灌漿施工的影響，視滲漏情況選擇性地對0～4m非灌段部分采用低壓濃漿進行表層封閉灌漿。漿液水灰比采用 0.5:1，灌漿壓力采用 1MPa純壓式灌漿，結束標準同固結灌漿結束。

7）合格標準為：①檢查孔壓水試驗檢查采用單點法。合格標準為檢查孔在1.0MPa壓力下，75%以上試段的透水率不大于1Lu，其余試段的透水率值不超過2Lu，且分布不集中時為合格。該標準是灌漿質量檢查的主要控制標準。②巖溶區(qū)巖體灌后聲波檢查合格標準為75%的測試值不小于5000m/s，小于4250m/s的測試值不超過3%，且分布不集中。該標準是灌漿質量檢查的輔助控制標準。

3.4 引水隧洞襯砌混凝土施工

待裸巖固結灌漿施工完成后，緊接著要進行引水隧洞襯砌混凝土施工。襯砌混凝土的主要參數(shù)指標為：

1）襯砌混凝土強度等級采用C25W6；

2）襯砌混凝土厚度d=60cm；

3）鋼筋布置參數(shù)為Φ25mm，

@×@= 20cm×20cm；

4）混凝土澆筑先采用針梁臺車施工平底板混凝土并預留小邊墻，再采用鋼模臺車施工邊頂拱混凝土；

5）混凝土養(yǎng)護采用圓弧形噴射水霧臺車進行水霧養(yǎng)護；

6）混凝土澆筑前安裝20m深的滲壓計、鋼筋應力應變計等安全監(jiān)測裝置；

3.5 襯后灌漿

混凝土襯砌施工完成后，按照回填灌漿、固結灌漿的順序施工襯后灌漿。

1）襯后回填灌漿

襯后回填灌漿在襯砌達到70%的強度后，采用鉆孔灌漿的方式進行。施工時按照由低到高的順序進行灌注，灌注的漿液為0.5:1純水泥漿液（摻加5%的輕燒MgO），灌漿壓力為0.5MPa。

2）襯后防滲固結灌漿

襯后防滲固結灌漿是在襯砌前裸巖固結灌漿和襯砌混凝土的基礎上進行的，其主要是進一步提高本洞段的隧洞圍巖防滲性能。其主要的施工參數(shù)為：最大灌漿壓力6MPa、灌漿漿液從3:1～0.5:1共4級、灌漿深度為12m、檢查標準為1Lu。

另外，值得指出的是，錦屏二級水電站灌漿工程在施工單位自檢與監(jiān)理單位旁站檢查的基礎上引入了第三方質量檢查機制，在整個引水隧洞灌漿質量檢查過程中對巖溶區(qū)灌漿進行了重點檢查。通過對裸巖固結灌漿和襯后防滲固結灌漿的質量檢查，處理洞段的灌漿施工質量完全滿足設計要求，為巖溶洞段后期蓄水抗壓提供了堅實的基礎。

4.結論

通過一系列的綜合處理措施，引水隧洞末端的巖溶得到了有效的治理。水電站充水發(fā)電后，各項安全監(jiān)測指標正常，內外水無水力聯(lián)系，實現(xiàn)了設計預期的施工目標。

目前，巖溶處理不斷成為各類地下工程施工的攔路虎，特別是在西南地區(qū)表現(xiàn)更為明顯。筆者認為，在進行巖溶處理時應采用多種措施綜合判斷巖溶發(fā)育情況、根據(jù)不同的要求采用穩(wěn)妥的方案進行巖溶治理、重視灌漿技術在巖溶處理中的重要作用，同時研究高壓旋噴灌漿在溶洞堆積物加固中的應用、樁基礎和其他承載力提升手段在隧洞底板加固中的應用等。