第9章岩溶帷幕.docx
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第9章岩溶帷幕
第九章岩溶地区帷幕灌浆
在岩溶地区筑坝建库,经常会遇到各种各样的问题,其中主要的是水库是否漏水和大坝坝基是否稳定。
中华人民共和国建国以来,在岩溶地区修建了大量的水利工程,积累了一定的经验。
总结坝基及水库的防渗方法,可以概括地归纳成以下几种:
堵(堵塞漏水的洞穴、泉眼)、铺(在渗漏地区做粘土或混凝土铺盖)、截(修筑截水墙)、围(将间歇泉、落水洞等围住,使与库水隔开)、导(将建筑物下面的泉水导出坝外)、灌(在岩石内进行防渗帷幕灌浆)。
在实际工程中,多是以其中一、两项防渗措施为主,而辅以其他项措施,这样根据具体情况进行综合处理,均取得了较好的防渗效果。
20世纪60年代及其以前,我国在岩溶地区修建的大坝均较低,水头不高,坝基及水库周边以灌浆帷幕作为主要防渗设施的为数不多,有些工程既使是采用了以灌浆帷幕作为主要防渗设施的,其规模也不很大,灌浆工程量也不很多。
至70年代,我国开始在岩溶发育地区修建高坝,由于坝高、库大、岩溶发育、地质条件复杂,所以灌浆工程量大,施工技术也复杂。
例如贵州省乌江渡大坝,坝高165m,灌浆帷幕设计工程量19万m,采用“小口径钻孔、孔口封闭、自上而下分段灌浆”新工艺,1977年底水库蓄水发电,1982年大坝基本建成,经受了洪水考验,帷幕防渗效果良好。
乌江渡大坝帷幕灌浆成功的实例,为我国后来在岩溶地区修建高坝,进行坝基处理提供了有益的经验。
1985年以后,我国在岩溶发育地区又相继修建了湖北省隔河岩大坝(坝高151m)、贵州省东风大坝(坝高162m)、辽宁省观音阁大坝(坝高82m),以及1992年开工兴建的云南省五里冲无坝水库。
这几个工程大坝坝基帷幕灌浆工程量均在190000m以上,并均取得了良好的防渗效果。
在当时它们与乌江渡大坝合在一起,誉之为“五朵金花”。
此后,又相继建成了湖南省江垭大坝(坝高131m),湖北省高坝洲大坝(坝高57m)等多座水利枢纽或水电站。
目前在建的还有贵州省洪家渡大坝(坝高179.5m)索风营大坝(坝高)等。
我们可以说在岩溶发育地区修建高坝坝基防渗处理方面已取得了丰富经验,比较有把握地能够处理好这方面的大小技术问题。
当然在今后工作中还会遇到新情况,提出新课题,所以还必须小心谨慎,不断地总结经验,提高认识问题、分析情况和解决课题的能力,促使灌浆技术进一步提高和发展。
第一节岩溶地区防渗处理的重要性与建坝的地质勘测工作
岩溶地区特别是岩溶强烈发育的地区,地基的透水性极强,在这种地区修坝建库,必须有完整而可靠的防渗设施,才能保证大坝的安全和充足的蓄水。
在岩溶发育的基岩上筑坝,大坝基岩、水库周边和库区渗漏通道的处理都是极为重要的,同时处理的施工技术比较复杂。
因此,施工前必须详细查明坝基与库区的全部地质条件,摸清渗漏情况、渗流规律、提出合理的防渗处理措施。
经验证明,只要有一个渗漏通道未查明或在防渗工作中被遗漏而未做处理,当水库蓄水后,由于水头压力就会造成危险性的渗漏,危及岸坡及坝基的稳定。
所以,如果情况没有摸清或是处理得不适当,不但会延误工期,增加工程费用,甚至会使水库长期不能蓄水或使大坝突然发生破坏事故。
例如:
法国的圣吉利耶廉乐德捷尔坝和西班牙的蒙特热克坝,虽然大坝已经建成,但由于石灰岩的岩溶现象发育、河谷两岸和河床的严重渗漏,曾长期不能蓄水;美国的奥斯汀坝,在施工前对岩溶现象没有进行详细调查,施工中又没有进行很好的处理,以致发生坝体被冲垮的事故,造成很大损失。
国际上这类实例较多,必须引起足够重视。
岩溶地区防渗处理既然如此重要,那么,为了作好防渗处理工作,有必要首先简要地说明一下岩溶形成的原因及其类型,其次再谈一谈地质勘测工作及其采用的方法。
一、岩溶形成的原因及其类型
岩溶的形成主要是透水的可溶性岩石,如石灰岩、白云岩等受有溶解能力的地下水溶蚀的结果。
而岩溶的发育程度和形态主要是与地质构造、地下水动力条件、气候条件以及岩性等因素有关。
常见的岩溶类型有下列几种:
(1)落水洞又称消水井,是指地面上垂直的或倾斜的,有地下通道的孔洞。
(2)漏斗外表成漏斗状,其下部往往通向深处的落水洞。
(3)坡立谷和溶蚀洼地前者为范围较大的封闭洼地,地表水经常由山脚落水洞流入地下。
后者是没有地表水而规模较小的洼地。
(4)盲谷地表的河流在一陡坎或山脚下突然消失,流入地下岩溶暗河,形成盲谷。
(5)岩溶泉可分为三种:
永久泉:
常年出水的泉。
间歇泉:
泉水直接受降雨的影响,流量变化大,一般与地下水不连通。
反复泉:
下雨时出水,平时消水,与地下岩溶连通。
(6)暗河又称地下河或伏流。
(7)溶洞岩石被地下水溶蚀的空洞
二、地质勘测工作
成功地处理岩溶地区的水库和大坝地基,主要决定于两个条件,一是对岩溶的成因、发育规律、分布情况以及岩溶类型等要了解清楚,二是要采用正确的处理措施,而后者是在前者的基础上进行的。
为此,首先必须摸清地质情况,做好地质勘测工作。
一般应对下列地质条件进行调查和研究。
(1)区域古地理条件。
(2)灰岩的物质组成成分。
(3)岩石埋藏的条件和岩石的构造条件。
(4)区域地貌条件。
(5)灰岩及其围岩的透水性。
(6)区域的水文地质条件,特别是岩溶水的动力条件。
(7)灰岩的可溶性。
(8)溶洞、裂隙的分布,洞穴的大小,是否有充填物及充填物的性质。
(9)地下水的化学成分及其溶解能力。
(10)大气降水的渗入条件和气象条件。
三、地质勘察的方法
1.岩溶地区的地质方面
为了了解岩溶地区的地质情况,除了需要做地表工程地质测绘外,常用的方法有如下几种:
(1)钻孔这是探查岩溶地区地质情况的一种主要手段,它不但能查探深部的岩层,而且能取得任意部位的岩石的样品。
在岩溶地区修坝建库所作的钻孔工程量也比一般地区要多。
例如乌江渡大坝勘探钻孔多达375个,计43749m。
隔河岩大坝勘探钻孔71个,12085m。
(2)压水试验在钻孔中做压水试验,了解岩溶地区各部位的渗透性,根据渗透性的大小和分布,做出渗透剖面,作为防渗帷幕设计的主要依据。
(3)洞探为了查明溶洞的规模大小、分布情况、发育程度、填充物情况,特别是在工程的关键性部位,常采用洞探的方法进行了解。
洞探多采用平洞,人可进入洞内直接观察岩溶情况,所获得的资料最真实可靠。
所以在岩溶地区开挖的平洞工程量也是相当大的。
如乌江渡大坝开挖平洞71个,计4880m;隔河岩大坝开挖平洞10个,3630m。
一些国外的大坝,如圣提·克路克斯坝打了2900m平洞,乌格兰斯坝打了5000m平洞,这些平洞的工程量都是很大的。
(4)物探近年来,地球物理勘探技术已应用到岩溶地区的地质调查上,例如,南水北调东线,计划在山东省位山地区修建三条穿过黄河底部的输水洞,洞径9.5m,掘洞部位岩石为中寒武系张夏阶灰岩,岩溶比较发育,透水性也较大。
为了查清岩溶分布情况,采用了无线电波透视仪和其他物探方法进行测试,完成了78个透视剖面,发现了98个异常点。
配合钻孔验证达到了预期效果。
乌江渡大坝帷幕灌浆开始后,在基岩深部发现有大溶洞。
为了查清深部岩溶洞穴的分布情况,以便确定各部位帷幕合宜的深度,也进行了无线电波透视,测得透视剖面17条,发现41个异常点。
初步分析,孔深150m以下约有岩溶异常23个,其中有五处异常已被勘探孔和灌浆孔所证实。
裂隙密集带异常或低阻夹层异常约18个。
国外的格莱莫斯坝曾用电法对水库底作快速的勘察,电阻图清楚地反映出了岩石裂隙发育程度和溶蚀情况显著不同的区域。
柯皮利坝用电法指导钻孔,在30m厚的页岩下岩溶断层中发现了一些空洞。
2.渗流的观测方面
利用向渗流水中加入染色剂的试验,可以查明地下溶洞的连通关系,找出渗透水流的流失通路和摸清库内外的水力联系。
例如乌江渡大坝为了查明F20断层带的渗漏情况,曾在左岸帷幕上游的Z40号孔用压水方法压入荧光素,在廊道内第7、10、15、14、8号孔以及帷幕下游Z41号孔等取样,用荧光灯进行观测,共投入荧光素4kg。
试验结果表明,除第7、8和Z41号孔仅断续地出现过几次低浓度荧光水外,其它如第10、15、14号孔均出现了较高浓度的荧光水。
根据试验成果初步计算流速约为25.2cm/min,并查清了流向。
隔河岩大坝进行连通试验共计39次。
国外的乌马皮纳坝在库区也曾做染色试验,用25kg的荧光素查明了一个长3.5km的地下通道;另一个长30km的地下通道是用了75km的荧光素查明的。
这样将流速和地形以及地质构造关系联系起来进行分析研究,对查明该地区的地下水流起了很大的作用。
有的工程还采用了放射元素的示踪法来探查地下水的渗流通道。
如国外的柯皮利坝曾用放射性元素氚来查明地下水深处的活动情况。
综上所述,足以说明在岩溶发育地区建坝地质勘测工作的重要性。
我国有些大坝地质勘测与设计工作长达几十年之久。
例如,辽宁省观音阁水库自1956年即开始进行勘测工作,先后共选择六个坝址,经过多次反复比较,1984年水电部批准了《观音阁水库可行性研究报告》,确定第六坝址为选定坝址,1990年基本完成施工图设计工作,该年观音阁水库正式开工,历时34年。
据不完全统计,主要完成的地勘工作量有钻孔312个,29046m;勘探平洞6条,902m;坑槽探总长约7000m;电法物探34130m;综合测井63孔。
贵州省东风水电站于1960年开始地质勘测工作,直至1984年国家计委批准东风水电站设计任务书,工程正式开始进行施工准备,历时24年。
第二节岩溶地区防渗帷幕灌浆的特点
岩溶地区由于其特殊的地质条件,故在该地区修建大坝,其防渗帷幕灌浆一般有如下的特点:
1.灌注材料量较多
岩溶地区溶洞、溶蚀裂隙多,透水性很大,所以灌注材料的耗用量较非岩溶地区要大。
岩溶严重地区,干料耗用量更多。
如乌江渡大坝帷幕灌入水泥达55600t,东风大坝灌入水泥74519t,观音阁大坝则为47000t。
国外如伊拉克的都堪坝,帷幕灌浆灌入水泥67928t、砂料48722t,其他材料211t。
意大利的瓦尔·盖立纳坝,其坝体混凝土为99100m3,而帷幕灌浆却用了25000t水泥,几乎与浇筑坝体所用的水泥量相等。
国外其它一些大坝帷幕灌浆的单位注入量见表10.2-1,一般多在400kg/m以上,其灌注材料耗用量也是比较多的。
2.防渗帷幕较深
岩溶地区的帷幕深度往往比一般岩石地区的帷幕要深,有的大坝的坝基帷幕深度甚至达到坝的2~3倍。
如瑞士的利莫布登拱坝,突尼斯的尼巴纳堆石坝,其帷幕深度分别为各自坝高的2.5和2.4倍,见表10.2-1。
3.防渗帷幕轴线较长
由于岩溶地区的渗漏性较大,不仅坝基部分要设置防渗帷幕,有时为防止坝肩和水库周边的漏水,也需要设置防渗帷幕,这样帷幕便比一般岩石地区的帷幕要长。
例如东风水电站帷幕防渗线路长3650m,伊拉克的都堪坝的帷幕总长为2877m,其中左岸库边的防渗帷幕长1348m,后因漏水,又延伸336m,右岸库边的防渗帷幕长1033m,见图10.2-1
图10.2-1
4.帷幕灌浆工程量大
由于岩溶地区防渗帷幕一般深度较大,帷幕线较长,且有时帷幕灌浆孔排数又较多,所以帷幕灌浆工程量常常很大。
乌江渡、东风、隔河岩等几座大坝帷幕灌浆工程量分别为191554m、289609m和192915m。
国外几座大坝帷幕灌浆工程量见表10.2-1。
5.施工复杂
岩溶地区的地质情况多变,坝基或水库周边的防渗处理应根据所遇到的岩石情况,采用与之相适应的方法施工,才能经济而有效地达到防渗目的。
一般讲,在岩溶地区的溶洞灌浆,首先应查明溶洞内充填物类型、充填规模,而后采取相应的措施处理。
(1)对于大空洞岩溶,可使用混凝土泵泵入高流态混凝土,骨料最大粒径小于20mm。
灌浆后待凝7d,然后重新扫开,再灌注水泥浆。
(2)对于空洞较大的岩溶,可扩大灌浆孔孔径,向孔内投入粒径小于40mm的干净碎石,而后灌注水泥砂浆或水泥粉煤灰浆。
待凝3d后,进行扫孔和作简易压水,根据压水资料,再确定是灌注水泥浆,还是灌注水泥砂浆或其它混合浆液。
(3)对于空洞较小的岩溶,可灌注水泥砂浆或其它混合浆液,待凝3d后,扫开再灌注水泥浆。
(4)对于全部充填或大部分充填的溶洞,宜采用高压进行灌浆。
但若在开始灌浆不能起压或短时间内不能达到规定的压力时,应先采用低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等措施,待注入率减小到一定程度后,再逐渐升压,依照技术要求直至达到结束标准止。
根据东风水电站坝基帷幕灌浆实践经验,有时一个灌浆段可能需要灌注十几次,甚至更多一些。
(5)采用“模袋灌浆”新技术。
中国水利水电科学研究院岩土所在广西拔贡水库处理坝基岩溶渗漏(渗漏量高20m3/s以上),采用了“模袋灌浆”新技术,取得了预期的防渗效果。
模袋由特殊的纺织工艺织成,使用的基本材料为尼龙、聚酯或聚丙烯等。
织物强度高,向袋内灌注水灰比为0.6、0.8或1的水泥浆时,在灌浆压力作用下,水泥浆中的水份可以由袋内析出,而水泥不能外漏,这样可以降低水灰比,提高固结强度,缩短固结时间。
水泥在模袋中固化凝结,在水下具有不分散性,当水流流速较大时,不会被冲失;并且模袋在压力下膨胀,适应不同形状,有利于堵塞各类形状的溶洞。
编者认为“模袋灌浆技术”是在流速较大、漏水量较大、溶洞较大等各种不利条件组合下进行帷幕灌浆施工的一种新的、有效的方法。
有时在施工过程中还会遇到大的或连通的溶洞、溶槽等漏水严重地段,常采取的处理措施是:
将溶洞或溶槽内充填的松散、不稳定的杂物碎石土和残渣等清除干净,回填混凝土,而后再行灌浆补强,将漏水通道封闭密实。
由于岩溶地区的地层情况多变,在施工过程中有时会揭露出前所未知的新情况,这时需研究对策,进行适当的处理。
五里冲无坝水库帷幕灌浆施工即遇到这类情况,详见本章第五节工程实例。
国外的塔贝拉坝有一个溶洞长约45m,宽约9m,当初勘探时被遗漏未查明;开班坝在基坑开挖过程中,发现一个大溶洞,其中充填有粘土,因此,需要修改设计,并补做了近5000m的补充勘探工作。
由此看出,岩溶地区的灌浆施工常比一般岩层的灌浆要复杂得多。
6.灌浆帷幕造价较高
在岩溶地区修建防渗帷幕,由于灌浆工程量大,耗用的灌浆材料多,施工复杂,施工历时也长,因此,帷幕的造价较高。
国外灌浆工程的实践结果,对不同地质条件下的防渗灌浆帷幕的造价做出如下的分析:
在地质条件不很复杂的一般地区,防渗帷幕的造价约为大坝造价的2%~5%;在地质条件比较复杂的地区,帷幕造价约为大坝造价的5%~15%;而在岩溶发育地区,帷幕造价可达大坝造价的30%,甚至更多。
如南斯拉夫的白路查坝,由于岩溶造成的特殊地质条件,其帷幕的造价几乎超过了大坝的造价。
国内灌浆工程对此未做详细地统计分析。
第三节岩溶地区设置防渗帷幕应遵循的原则
岩溶地区基岩处理设计总的指导思想是:
第一,保证大坝安全;第二,防止大量渗漏;第三,注意经济效果,三者一定要综合考虑,相辅相成,既要保证安全可靠,又要注意节约资金,同时还要求防渗措施灵活、现实和适度。
由于岩溶地区地质条件的复杂性,在这种地区要设置良好的防渗帷幕,须遵循下述的一些原则:
1.加强调查及勘测工作
在岩溶地区修坝建库,应注意了解侵蚀基准面的位置,查明基岩中有无较深厚的相对不透水岩层,详细地绘制出地质剖面图和渗透剖面图,并将所探明的岩溶溶洞、孔穴、裂隙、断层以及破碎带等的大小、分布情况和各部位的渗透情况,尽可能地在各剖面图上表示出来。
调查与勘测工作做的愈细,防渗帷幕灌浆工作就会愈主动,效果也将会更好。
2.尽量利用有利的岩层或其它有利条件
岩溶地区坝基和库区防渗处理应尽量利用基岩中常有的较深厚的不透水岩层,如泥灰岩、泥质灰岩或其它渗透性小的岩层作为相对隔水层,并尽量寻找有利的库区地形加以利用,这样可以减少防渗帷幕的深度,减少或免除水库周边的防渗设施,降低处理费用,并且防渗效果也易于得到保证。
例如观音阁水库坝基防渗帷幕就是利用了基岩中“风山组底部10m厚度的页岩”作为相对不透水层,减少了帷幕深度;东风水电站库区周边防渗是利用了鱼洞和凉风洞两暗河系统间和鼻状地下分水岭地形,较大程度地削减了帷幕灌浆工程量。
国外有如西班牙的卡马拉札坝、摩洛哥的宾·埃尔·威当坝就是利用了基础底部不深处的渗透性较小的岩层作为基础的相对不透水岩层这一有利条件,仅做了不深的灌浆帷幕,就起到了良好的防渗效果;南斯拉夫的腊马水库由于水库边缘腹地的地质构造条件造成地下水均向库区流动,经判断不可能产生库区渗漏,因而仅做了坝基的帷幕灌浆。
3.慎重地选定帷幕线路
根据取得的各项地质资料和调查资料,通过多次的工地勘察,考虑在坝址或水库周边的哪些地方设置防渗帷幕,采取哪种防渗措施最有利,以及如何避开岩溶发育的强透水带和大型溶洞等,慎重地选定帷幕路线。
例如东风水电站和隔河岩水电站均是分别在四条和五条的帷幕线路方案中通过综合比较而选定其中一条的,保证多、快、好、省而又安全的完成了帷幕灌浆任务。
4.做好灌浆试验
在岩溶地区建坝,必须逐步摸清该地区地质条件的一般规律及特殊规律,以便掌握它,改造它。
如果地质条件复杂,灌浆工程量又比较大时,应选定灌浆试验地段,制定灌浆试验方案,先在工地进行灌浆试验,分析研究试验所取得的资料,再进行帷幕设计。
这样设计方案可以符合实际情况,也比较稳妥可靠。
乌江渡大坝坝基地质条件复杂、岩溶发育、渗漏性大,又是我国首次在岩溶发育地区修建的高坝,国内无先例可循,故在帷幕灌浆正式施工前,进行了规模较大的灌浆试验,先后历时达4年之久。
以后,相继兴建的隔河岩大坝、东风大坝以及五里冲无坝水库等均是帷幕灌浆正式施工前进行了规模不尽相同的灌浆试验。
5.确定帷幕结构型式及有关参数
根据地质条件和坝工设计的要求,参考灌浆试验取得的成果,确定合理并有效的帷幕结构型式。
(1)关于帷幕孔的深度。
岩溶地区建坝,坝基帷幕深度以深入相对不透水层内3m或5m以上为宜。
在时由于相对不透层埋藏较深,所以帷幕深度也较大。
岩溶发育严重地区,在时要求帷幕深度深至侵蚀基准面高程以下,这样就又加大了帷幕的深度;有时因出于某种考虑,也常常要求帷幕深度更大一些,甚至会达到设计水头的2~3倍。
(2)关于帷幕灌浆孔的排数。
重要部位的防渗帷幕多采用两排或三排。
从某种意义上讲,三排孔灌浆质量好,先灌边排,后灌中排,可以起到先围堵、后压密的作用,同时中排孔还可以使用比较大的灌浆压力,易于保证质量。
实践经验证明三排孔帷幕耐久性也好。
从工程量上考虑,三排孔孔距3m和两排孔孔距2m及一排孔孔距1m,其总的工程量相同,但灌浆效果和帷幕厚度有异。
编著者认为在岩溶发育、透水性大的地段,重要部位的防渗帷幕以采用三排为妥。
6.确定帷幕灌浆孔的方向
灌浆孔的方向应根据岩层裂隙及层理方向并结合主要裂隙系统考虑,对处理个别的大裂隙,灌浆孔的方向应单独考虑。
一般情况下,为了施工方便和易于保证帷幕的连续性和完整性,帷幕灌浆孔多采用铅直孔。
但在岩石裂隙复杂的情况下,为了提高帷幕灌浆防渗的可靠性,个别或局部地段有时也可布置成孔向交错的钻孔系统。
7.选用合宜的灌注材料
在岩溶发育较弱的地区,帷幕灌浆一般仍多采用水泥浆,因其集中制浆、输送和调配浆液均较简便,并且帷幕的稳定性也好。
但在岩溶发育,有大溶洞、大溶蚀裂隙的地段,则所用灌注材料的品种很多,需根据灌注实际情况和效果而定。
岩溶地区溶洞灌浆在本章第二节第5项中已有简述。
为了节省水泥,经常灌注混合浆液,即在水泥浆液中加入砂、粉煤灰等掺合料。
有时为了改善浆液的性能,还加入稳定剂如膨润土或速凝剂和水玻璃等。
溶洞较大且充填物很少时,还可采用先向孔内投入小粒径的干净碎石,而后再灌注混合浆液的措施。
五里冲无坝水库帷幕灌浆注入量大时经常采用在水泥浆中掺入粉煤灰的措施;观音阁水库多采用掺砂、锯未等的浓浆措施;青铜峡大坝为了灌注大溶洞和大的断层带,灌注材料采用了水泥、砂和氧化钙。
国外南斯拉夫的斯克洛普坝帷幕灌浆浆液材料采用了水泥、粘土、膨润土和无水碳酸钠;而西班牙的卡马拉札坝的帷幕灌浆则采用了水泥、矿渣、砂、砾石、锯未以及沥青等多种材料,耗用量很大,单位注入量达3880kg/m。
岩溶地区灌浆材料多种多样,浆液的组成和配比还没有一定的规律和比值,一般仍需通过室内浆材试验和工地灌浆试验所到得的资料和成果指导设计和施工,其所遵循的原则是:
有效、经济、施工方便。
8.慎重确定处理溶洞中充填物的方案
在遇到大溶洞、大断裂等不良地质的条件下,对其中充填物的种类、填充及胶结的程度,在库水头长期作用下能否产生机械管涌,是否需要清除这些填充物,如何清除或是否可以不予清除而仅做适当处理等一系列的问题,均应作详细的调查研究工作,并进行实地试验,最后做出选择。
9.预留补强灌浆施工位置
由于岩溶地区的地质条件复杂多变,防渗帷幕的设计和施工的难度也较大。
考虑到将来由于防渗帷幕做的不尽妥善,或经长期运行防渗效能逐渐衰减,在这种情况下,常需进行补充灌浆。
所以在坝工设计时,应为以后的补充灌浆留有适当的工作位置。
10.分期蓄水
水库蓄水后,随着水位逐渐升高也可能出现一些意外情况。
为了保证安全,对于坝高在100m以上的大坝,宜采用分期蓄水的技术措施。
其主要目的是,通过不同库水位高程逐步检验坝基和水库周边的渗漏情况及大坝是否稳定安全。
如果发现问题,便于及时处理,掌握主动。
我国在岩溶发育地区所建几座高坝多采用了分期蓄水方案。
国外南斯拉夫的格兰察雷窝(GranCarevo)拱坝,坝高123m,水库蓄水后,第一年壅高水位70m,情况正常,第二年上升到90m,发生了上千次的小地震;第三年壅高水位100m,下游出现了漏水。
第四节岩溶地区帷幕灌浆施工技术与特殊地段的处理
岩溶地区帷幕灌浆施工的一般原则已在本章第二节第5项中阐述,此外还应注意下列一些问题。
1.灌浆方法
灌浆施工应依照逐渐加密法,分次序进行。
灌浆方法以采用自上而下分段的循环式灌浆法为宜。
当帷幕灌浆孔比较深时,可考虑采用自上而下与自下而上相结合的灌浆方法,但这要根据该地区具体的地质条件和灌浆施工情况而定,以能保证帷幕质量又有利于施工进度为原则。
2.布设灌浆平洞
由于灌浆帷幕较深,工程量较大,又受施工进度和施工部位条件所限,为了便于钻孔和灌浆施工,保证灌浆质量,并有利于大坝总体施工的安排,常常在坝肩两岸开挖灌浆平洞和在坝体内预留灌浆廊道,在其内进行帷幕灌浆。
但开挖平洞将产生卸荷裂隙,平洞周围有较大的拉应力区,应力条件复杂,对坝肩会产生一些影响,故设计平洞时,应予考虑。
灌浆廊道和平洞的长度、断面的大小,它们的层数及其上下间的距离,将根据地质条件、帷幕设计和施工情况、坝的高低等而定。
同时还要考虑到在帷幕建成后,水库正常运行期中,便于检查。
帷幕如有缺陷需要进行补灌时,也能有施工位置。
分层灌浆时,应注意上下两层间帷幕相互衔接处的设计和施工工作,使之灌浆后能连为一体,防止渗流。
当几层灌浆平洞中心线在平面上的投影位置相一致时,其间帷幕相互衔接的设计可参见图10.4-1。
位置不相同时,可参见本章第五节乌江渡大坝工程实例中图10.5-3,供为参考。
图10.4-1多层帷幕相互衔接示意图图10.4-2临界灌浆压力示意图
1—灌浆廊道;2—灌浆廊道中心线;3—帷幕的中排孔;
4—帷幕的边排孔;5—风钻灌浆孔
3.灌浆段长
在岩石较完整、岩溶不甚发育、裂隙少的地段,段长仍以5~6m为宜。
在岩石发育、渗漏性大的地段,段长应适当缩短,宽大岩溶裂隙和大溶洞地段,应单独处理。
4.灌浆压力
当帷幕钻孔较深时,以采用较高的压力为宜。
在不招致岩石的破坏和岩面抬动的条件下,坝基灌浆常达到4~6MP的压力。
在裂隙或溶洞内的充填物被允许不予清除的情况下,更应使用大的压力灌浆,使浆液与充填物紧密结合,既起到防渗的作用,也提高抗冲刷的能力,防止因长期在水库水头的作用下产生管涌的危险。
同时考虑到深帷幕的钻孔底部有产生过大偏斜的可能性,也有必要使用大压力灌浆,使浆液扩散范围大些,以保证帷幕的连续性和密实性。
国外有的学者不主张采用很高的压
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