陳佳培 任 磊

(南京市水利建筑工程有限公司，江蘇 南京 210000)

喀斯特是水對(duì)可溶性巖石(碳酸鹽巖、石膏、巖鹽等)進(jìn)行以化學(xué)溶蝕作用為主，流水的沖蝕、潛蝕和崩塌等機(jī)械作用為輔的地質(zhì)作用。水動(dòng)力對(duì)可溶性巖石進(jìn)行化學(xué)溶解，使可溶性巖石內(nèi)裂隙與通道不斷擴(kuò)展變大，進(jìn)而形成洞穴。在船閘基坑施工過(guò)程中，喀斯特容易誘發(fā)基坑涌水，因此如何有效進(jìn)行基坑涌水防治是水利技術(shù)人員必須攻克的難題。

1 工程概況

大藤峽水利樞紐工程通航建筑物為單級(jí)船閘，布置于黔江左岸，由上游引航道、船閘主體部位及下游引航道組成。船閘主體段長(zhǎng)385m，由上閘首、閘室及下閘首組成，其中閘室墻長(zhǎng)度為268.2m，航槽寬度34m，采用分離式結(jié)構(gòu)。重力式邊墩(墻)頂高程65.00m，基礎(chǔ)建在弱風(fēng)化基巖上。上閘首擋水前緣寬度113m，沿水流方向長(zhǎng)58.8m，人字門底檻頂高程38.20m；下閘首長(zhǎng)58m，頂寬80m，底寬116.4m，人字門底檻頂高程14.95m。

2 工程水文地質(zhì)

主要發(fā)育3條斷層，F(xiàn)240斷層在左岸山坡通過(guò)，斷層走向與壩線相交35°，鉆孔ZK964(孔深9.95m,傾斜15.36°)揭露的F240斷層破碎帶，由碎裂巖和斷層泥組成，F(xiàn)285斷層在左岸山坡通過(guò)，斷層走向與壩線交角67°，斷層規(guī)模不大，F(xiàn)141斷層在右岸山坡露出，斷層走向與壩線夾角60°，傾向山里，傾角70°，破碎帶寬度不大。

地下水主要為松散堆積層中的孔隙潛水和基巖裂隙水。孔隙潛水主要分布于Ⅰ級(jí)階地的黏土和混合土卵石層中；基巖裂隙水分布于基巖的風(fēng)化裂隙中，局部具有承壓性，鉆孔CZK119發(fā)現(xiàn)承壓水，承壓水頭3.05m，流量約4L/min。下水埋深Ⅰ級(jí)階地一般3～6m，低山丘陵一般10～15m。

3 地下水處理方案

為滿足船閘基坑土石方開挖及混凝土干地施工要求，根據(jù)船閘結(jié)構(gòu)布置和施工要求，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件，3號(hào)喀斯特地下水處理施工分為三個(gè)階段進(jìn)行。

3.1 第一階段處理方案

利用左邊墻基礎(chǔ)喀斯特開挖處理形成的深槽作為集水井，在深槽集水井下游側(cè)-2.00m高程平臺(tái)上布置3臺(tái)300S32A抽水泵(Q=810m3/h，功率75kW，總抽水能力為2430m3/h)，并沿-2.00m高程平臺(tái)布設(shè)三道DN250鋼管至下游泄水箱涵處終點(diǎn)泵站，管道通過(guò)焊接接長(zhǎng)。后續(xù)管道布置范圍內(nèi)混凝土澆筑時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)管道進(jìn)行改線。

為對(duì)喀斯特地下水進(jìn)行引排，在喀斯特洞內(nèi)埋入4根DN500排水鋼管，出口外設(shè)置混凝土擋水圍堰，排水鋼管埋入擋水圍堰內(nèi)，混凝土為C25W8F100三級(jí)配。為給擋水圍堰混凝土澆筑創(chuàng)造干地施工條件，混凝土澆筑時(shí)，在其與左岸邊坡坡腳之間采用黏土袋及黏土設(shè)置土圍堰，土圍堰待混凝土圍堰達(dá)到一定強(qiáng)度后采用長(zhǎng)臂反鏟及人工進(jìn)行拆除，并將黏土盡量清除干凈。土圍堰拆除后，按照“大藤峽水利樞紐工程船閘字2016年10號(hào)”要求進(jìn)行該段墊座混凝土及貼坡混凝土澆筑施工。

喀斯特地下水通過(guò)排水鋼管引出至深槽集水井，再利用上述抽水泵進(jìn)行抽排(見圖1)。

圖1 3號(hào)喀斯特地下水處理一期平面布置

3.2 第二階段處理方案

當(dāng)閘室左邊墻4號(hào)塊上游段輸泄水廊道底板澆筑完成，需進(jìn)行3號(hào)喀斯特地下水排水系統(tǒng)占?jí)旱?號(hào)及5號(hào)塊邊墻混凝土施工時(shí)，將混凝土擋水圍堰內(nèi)上游測(cè)兩根鋼管加長(zhǎng)引到已澆筑成型的輸水廊道底板上，并在管道上安裝閘閥及排氣球閥，供后續(xù)管道封堵之用。

下游側(cè)兩根鋼管于混凝土擋水圍堰內(nèi)側(cè)面處拆除，并用帶法蘭的鋼板對(duì)端頭進(jìn)行封堵，同時(shí)利用管道上設(shè)置的三通管采用C25泵送混凝土對(duì)管道進(jìn)行封堵。

該階段利用左邊墻1號(hào)及2號(hào)壩段廊道底板形成的突擴(kuò)體(見圖2)作為集水井，集水井內(nèi)布置7臺(tái)200WQ250-22-30抽水泵(Q=250m3/h，功率30kW，總抽水能力為1750m3/h)，并沿廊道底板鋪設(shè)8道DN200PE管至下游泄水箱涵處終點(diǎn)泵站。

圖2 船閘做邊墻廊道底板突擴(kuò)體示意圖

3.3 第三階段處理方案

當(dāng)自流排水管需要封堵時(shí)，利用預(yù)先埋入溶洞內(nèi)的DN200溶洞封堵泵送混凝土管及排水管上設(shè)置的三通管，往溶洞及管道內(nèi)灌注C25泵送混凝土，對(duì)溶洞及管道進(jìn)行封堵(見圖3)。

圖3 3號(hào)喀斯特地下水處理一期平面布置

溶洞封堵泵送混凝土管在底部墊座混凝土澆筑前埋入，并隨貼坡混凝土澆筑上升垂直接長(zhǎng)引至約12.5m高程，三通管豎向支管同理接長(zhǎng)引至12.5m高程。同時(shí)，考慮被封管道較長(zhǎng)，為保證封堵質(zhì)量，在該2根自流排水管進(jìn)水口端安裝一活動(dòng)翻拍門(自制)，封堵時(shí)將翻拍門關(guān)閉，然后進(jìn)行溶洞封堵，最后進(jìn)行排水管封堵，并將排水管上閘閥及排氣球閥拆除(見圖4)。

圖4 3號(hào)喀斯特地下水處理溶洞及自流排水管封堵剖面

4 地下水處理施工

大藤峽船閘工程3號(hào)喀斯特地下水處理施工項(xiàng)目主要包括管道加工和安裝，水泵拆裝，出水口處擋水黏土圍堰填筑與拆除，混凝土圍堰澆筑，排水管道安拆，溶洞與管道封堵混凝土澆筑，地下喀斯特水抽排。

4.1 管道加工和安裝

管道加工和安裝項(xiàng)目主要如下：

第一階段4根DN500、單根長(zhǎng)12m自流排水鋼管和法蘭焊接，-2.00m高程平臺(tái)抽水泵站3道通到下游泄水箱涵處終點(diǎn)泵站的DN250、單根長(zhǎng)約300m的鋼管焊接。

第二階段2根直徑500mm自流排水鋼管加長(zhǎng)焊接，輸水廊道內(nèi)7道順廊道底板至下游泄水箱涵處終點(diǎn)泵站的DN200的PE管，單根長(zhǎng)約350m。

溶洞和管道封堵的DN200的封堵鋼管焊接。

具體施工方法如下：由專業(yè)技術(shù)人員按照管道布置要求進(jìn)行配管設(shè)計(jì)并編制材料采購(gòu)計(jì)劃，物資部門按照計(jì)劃進(jìn)行采購(gòu)運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，作業(yè)人員在現(xiàn)場(chǎng)按照配管設(shè)計(jì)進(jìn)行管道加工。鋼管安裝采用16t汽車吊和人工組合按照配管圖進(jìn)行安裝，鋼管連接接頭首先由管道工和電焊工配合按照配管要求將接頭連接起來(lái)，然后由電焊工用電弧焊機(jī)將接頭焊接起來(lái)。轉(zhuǎn)裝或拆除時(shí)，先將管道巖焊縫處割斷，再采用上述方式進(jìn)行轉(zhuǎn)移或安裝。PE管道布置在輸水廊道底板上，由16t汽車吊和人工組合按照配管圖進(jìn)行安裝，PE管道接頭由人工采用專用熱接頭連接設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行熱連接。拆除時(shí)將PE管分段切斷，采用人工沿廊道搬運(yùn)至工作閘門井等孔洞處，利用塔機(jī)分次吊運(yùn)轉(zhuǎn)移。

4.2 水泵安裝

水泵安裝項(xiàng)目主要包括3臺(tái)75kW離心水泵和7臺(tái)30kW潛水泵安裝。

離心水泵安裝：先根據(jù)需要在-2.0m高程平臺(tái)上澆筑水泵混凝土支座平臺(tái)，后續(xù)結(jié)構(gòu)混凝土澆筑前，采用破碎錘進(jìn)行鑿除，然后由16t汽車吊和人工組合進(jìn)行水泵、吸水管道、電器設(shè)備安裝，調(diào)試合格后投入運(yùn)行使用。

潛水泵安裝：利用DN1200鋼管制作浮船，浮船尺寸約為3.4m×4.1m，浮船可在廊道頂板封閉前調(diào)入；在頂板封閉后，可從突擴(kuò)體附近的工作閥門井利用塔機(jī)吊入。

潛水泵可先與浮船固定，再整體吊入集水井，最后將潛水泵電器控制柜安裝在浮船平臺(tái)上，調(diào)試合格后投入運(yùn)行使用。

4.3 出水口圍堰施工

為滿足自流鋼管排水效果和后續(xù)所占?jí)味位炷粮傻厥┕ひ螅?號(hào)喀斯特地下水出水口設(shè)置混凝土圍堰，同時(shí)為保證混凝土圍堰施工質(zhì)量，在其前端布置了一道黏土圍堰，黏土圍堰為黏土編制袋和黏土結(jié)構(gòu)，黏土編織袋擋水，黏土防滲。

4.3.1 黏土圍堰施工

采用長(zhǎng)臂反鏟對(duì)3號(hào)喀斯特地下水出口喀斯特缺陷進(jìn)行清理，形成深槽集水井，然后進(jìn)行下游側(cè)-2.0m 高程平臺(tái)泵站安裝，將集水井內(nèi)的水面降至出水口以下時(shí)，由人工先碼砌編織袋，并將自流排水鋼管埋入其中，然后在迎水面填筑黏土形成編織袋黏土擋水圍堰，地下水通過(guò)自流鋼管引到集水井內(nèi)?？紤]出水口外喀斯特缺陷坑范圍廣，施工人員及機(jī)械難以直接靠近出水口進(jìn)行施工，現(xiàn)場(chǎng)可先采用石渣對(duì)坑槽進(jìn)行回填，形成施工平臺(tái)，后續(xù)再對(duì)其進(jìn)行清除，具體回填與清挖工程量以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際發(fā)生計(jì)。

該部位墊座混凝土及貼坡混凝土澆筑前，采用長(zhǎng)臂反鏟配合人工編織袋黏土圍堰拆除。

4.3.2 混凝土圍堰施工

編織袋黏土圍堰形成后及時(shí)進(jìn)行混凝土圍堰施工。由人工安裝鋼模板，用水管將縫面沖洗干凈?；炷劣砂韬蜆巧a(chǎn)，15t自卸車運(yùn)輸，長(zhǎng)臂反鏟將混凝土卸入模板內(nèi)，人工用φ100振搗器振搗密實(shí)。

混凝土圍堰與編織袋結(jié)合面后續(xù)采用高壓水槍進(jìn)行沖毛處理，對(duì)面層局部不合格混凝土采用人工方式進(jìn)行鑿除。

4.4 溶洞和管道封堵混凝土施工

當(dāng)閘室被占?jí)旱牡?塊閘墻混凝土澆筑至高程12.00m后，開始進(jìn)行3號(hào)喀斯特溶洞和自流排水管道封堵，封堵采用泵送混凝土。封堵前，由人工將自流排水鋼管進(jìn)水口的翻拍門關(guān)閉，然后利用預(yù)埋的DN200溶洞封堵泵送混凝土管往溶洞內(nèi)灌注C25一級(jí)配泵送混凝土，對(duì)溶洞進(jìn)行封堵，最后利用排水管上預(yù)留的三通管豎向支管向管道內(nèi)灌注C25一級(jí)配泵送混凝土，對(duì)管道進(jìn)行封堵，封堵完成后，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)管道閘閥、排氣球閥及部分管道進(jìn)行拆除，以減少其對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土空間的占用。

封堵混凝土由拌和樓生產(chǎn)，9m3攪拌車運(yùn)輸，塔吊配3m3臥罐將混凝土卸到封堵管道頂部的受料斗內(nèi)直接進(jìn)入溶洞和管道內(nèi)。

5 質(zhì)量保證措施

所用水泥、外加劑、砂石骨料等要定期隨機(jī)抽樣檢查與試驗(yàn)，禁止不合格料進(jìn)入拌和系統(tǒng)。

混凝土圍堰澆筑前，需對(duì)外圍水進(jìn)行有效堵截，倉(cāng)面水應(yīng)及時(shí)排出。長(zhǎng)臂反鏟入倉(cāng)時(shí)，混凝土自由下落高差不宜大于2.0m，入倉(cāng)后及時(shí)進(jìn)行平倉(cāng)振搗，振搗插點(diǎn)要均勻，不欠振、不漏振、不過(guò)振?；炷羾吲c編織袋黏土埂接觸面應(yīng)進(jìn)行沖毛，并將局部不合格混凝土進(jìn)行鑿除，確?；炷临|(zhì)量。自流排水管制作應(yīng)按施工圖紙進(jìn)行，其中進(jìn)口處翻拍門在管道預(yù)埋前現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)進(jìn)行開閉模擬實(shí)驗(yàn)，確保其能正常開閉，溶洞及管道封堵前應(yīng)將其關(guān)閉，以保證管道封堵質(zhì)量。

6 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)船閘閘室喀斯特涌水，通過(guò)自流引水和抽排相結(jié)合、混凝土封堵的方案進(jìn)行分階段處理，其效果在大藤峽船閘閘室得到了很好的驗(yàn)證，成功將3號(hào)喀斯特地下水約束于閘室左閘墻外，滿足船閘工程混凝土干地施工要求，該設(shè)計(jì)方案可供類似工程參考。