一、工程概况
坝陵河水库位于贵州省安顺市关岭县上关镇红星村，工程规模属Ⅲ等中型。是安顺市目前在建的唯一的中型水库。坝顶高程1005.50m，河床段建基面高程928.00m，最大坝高77.5m；坝顶宽6.0m（净宽），最大坝底宽68.4m。左右岸边坡最高为102m。
二、设计工程地质情况
坝基岩性为中厚层至厚层灰岩、泥质条带灰岩夹薄层泥质灰岩、泥灰岩，属于中等岩溶层组，通过地质调查在左岸陡壁中部高程在970m（河谷Ⅱ级阶地）处见少量溶孔、溶槽。前期初设阶段地勘和地质描述里面未发现EL940-EL955m溶洞。
三、左岸实际地质情况揭露
在进行左岸大坝基础EL940-EL955m边坡开挖时，地质情况逐渐揭露，出现大量夹泥及溶槽。在清理夹泥的过程中发现夹泥下方出现溶洞，随着边坡的开挖，地质逐渐揭露，夹泥呈带状分布，分别向上、下游延伸，并伴有溶蚀裂隙和溶槽，具体桩号：坝上0-013.20～坝下0+045.00，高程EL952m～EL942m。溶洞高10m，上下游溶蚀区约58m，溶洞深约12m，洞宽约1.5-2m，偏下游及基坑延伸发展。具体揭露的溶洞地质情况详见图1。
图1 坝基左岸边坡溶洞揭露地质情况
四、溶洞对工程的影响
在未进行开挖之前，汛期强降雨，边坡会形成一股涌水。随着地质情况逐渐揭露，溶洞口高程为EL942m，涌水点一直延伸至坝基EL928m。在施工过程中，尤其是汛期施工，受降雨影响，溶洞多次反复大量出水，且带有大量泥浆，淹没大坝基坑，不仅导致基坑清理工作反复进行，影响施工进度，而且溶洞口危岩切割体受夹泥带的影响而不稳定。溶洞周围裂隙和溶槽较多，严重影响大坝基坑的施工安全及左岸边坡的稳定性。结合该区域的固结灌浆超灌严重，由于山体内部的地质情况无法知晓，左岸帷幕灌浆将会出现超灌的概率较高。若是溶洞处理不当，有可能影响大坝蓄水，其后无论采取何种措施，将会导致成本增加，且效果不明显。
五、溶洞处理方案的选择
大坝左岸地形地质较差，溶蚀裂隙较多，以溶洞为中心，其上方及下游存在多条溶蚀裂隙，且呈贯穿式延伸至下游坝基以外。若盲目的选择对溶洞内进行处理，不仅质量得不到保障，而且将会使成本增加且效果不明显。对溶洞常规的方法就是“堵”、“填”和“灌”的方法。在实施的过程中通过几种方案的对比，选择最经济最合理的方案。
方案1：若在开挖阶段，就选择对溶洞进行回填，不仅起不到溶洞封堵效果，相反汛期强降雨后，由于溶洞周围断层、溶槽和裂隙发育较强，涌水将会打通其他的通道，后期固结灌浆超灌情况较重，灌浆质量难以保障，将给大坝蓄水带来影响，同时也会增加成本。
方案2：若选择只“堵”不“排”的方式，也将会出现以上的情况。
方案3：将“堵”、“排”、 “填”和“灌”四种方法相结合，并选则在枯期进行溶洞处理，将会大大提升处理的质量，经济效果也更加。
六、溶洞处理施工方案
根据施工实际进展，由于处在高边坡，若在开挖阶段实施永久处理方案，将会增加施工成本，且质量没有保障。综合考虑，分为两个阶段，开挖阶段主要针对溶洞口进行强支护的方式进行临时加固防护处理，确保溶洞的稳定性。混凝土浇筑阶段采用汛期以引排为主，枯期择机进行封堵，高位回填和补充灌浆等措施进行永久处理，确保溶洞回填质量。
1、开挖阶段溶洞临时处理
（1）采用警戒线和标识牌对溶洞区域进行警戒形成安全隔离区，并将溶洞位置及地形测量后上报给设计单位，同时将溶洞周围的松渣及夹泥采用挖掘机和进行清除。（2）由于开挖阶段，不能判定溶洞影响的范围，故应采用进行边开挖边支护的原则进行施工，支护稳定一块，向下开挖和清理一块，依次逐步施工，指导溶洞底部。（3）结合溶洞口的实际地形采用系统锚杆结合随机锚杆的方式进行支护，系统锚杆采用φ25@3*3m，L=3.5m的锚杆进行系统支护，采用随机锚杆φ28，L=9m的锚杆进行局部加强，确保继续向下施工时的安全。注浆采用水灰比0.45-0.50的纯水泥浆，水泥采用强度等级不低于42.5MPa的普通硅酸盐水泥。（4）为防止溶洞区域有挂渣和碎石掉落，影响溶洞以下部位施工时的安全，在溶洞区域采用电焊网片铺设，并采用φ6mm的钢筋进行加固，电焊网片搭接5cm，采用镀锌扎丝进行绑扎。
2、溶洞永久处理方案
考虑汛期，溶洞涌水的不确定性，故汛期以引排为主，枯期择机进行封堵，高位回填和补充灌浆等措施。根据现场实际情况，首先对溶洞洞口的危岩切割悬挂体进行爆破卸荷后继续下一道工序。将溶洞内的淤泥采用人工进行清除，在溶洞口设立内外两道模板，两模板内浇筑C15混凝土，形成挡水墙，使溶洞在汛期形成空腔。并在挡水墙内设置3根D273*6mm排水钢管，引排至护坦区。枯期通过在溶洞内埋设高中低3根D219*6mm混凝土下料钢管进行回填溶洞，回填混凝土采用高流态自密实C20混凝土。具体溶洞处理施工平面布置图详见图2；具体溶洞处理结构剖面图详见图3。
图2 溶洞处理施工平面布置图
图3 溶洞处理结构剖面图
（1）溶洞安全防护：在溶洞处理之前需对溶洞口进行安全防护，形成安全通道，采用18#工字钢，间距1m，并采用φ18的钢筋进行焊接，顶部配合脚手架和双层竹跳板进行防护，双层竹跳板间距为80cm。一般涌水溶洞，内部都会留存淤泥， 在采用混凝土回填之前需采用人工将溶洞内部的淤泥进行清除，洞壁残留2-3cm以内可不用清理。为防止溶洞发生塌陷，在溶洞清理的过程中需采用安全防护措施。采用18#工字钢，形成“门”字型型钢架，间距1m，工字钢之间采用φ18的钢筋进行焊接，顶部采用竹跳板进行防护。若淤泥充满这个溶洞，须边清理边防护，视为安全后才能继续施工。
（2）溶洞混凝土挡水墙： 在溶洞口设立内外两道模板，内侧模板采用用木模，方木进行加固。由于溶洞口一般多为不规则地形，内侧模板安装困难，且不经济影响施工进度。综合考虑，可以根据实际情况采用砖砌体作为内侧模板，墙体厚度36cm，砌筑之前须将溶洞洞壁的淤泥清除干净后，配合砂浆使之紧密结合。外侧模板采用钢模，外侧模板距离最外边至少1m，作为安全距离，坡比不陡于1：0.2。内外模板安装完毕后，预埋件等其他工序均验收完毕后，向两模板内浇筑C15混凝土，形成挡水墙。浇筑时分仓浇筑，分仓高度约1.5m-2m，每仓分缝位置须凿毛。在混凝土浇筑之前，按要求进行混凝土下料管和排水管的埋设。
（3）排水管设置和埋设：埋设排水管的目的，主要用于汛期引排溶洞内的涌水。溶洞涌水将跟随降雨的大小而改变，通过汛期对溶洞涌水量的观测，结合当地水文资料，以最大的一次涌水量300L/S为基准,考虑一定的富余系数。同时涌水携带泥浆，为防止排水管堵塞，分别在溶洞口低高程（EL942m）、中高程（EL943.5m）、高高程（EL945m）预埋1#、2#、3#D219*6mm焊接钢管，将溶洞的涌水与引排至基坑以外的护坦区。为确保排水管不被混凝土破坏，排水管四周混凝土厚度至少50cm，排水管进口需超出挡墙内侧面30-50cm，EL942排水管底部需距离底板约20cm，采用钢筋或角钢作为排水管支架，支架需采用钢筋进行加固。后期根据混溶洞凝土回填情况进行确认是否对排水管进行回填，若回填采用灌入0.5:1水泥浆进行回填。同时考虑排水沟堵塞，在排水管进口设置φ6.5的方格滤网（方格尺寸：5cm*5cm），与钢管焊接，排水管位置及进口高程可根据现场实际情况进行调整。
（4）混凝土下料管：根据溶洞的结构造型可以概括为水平“凹”字型，溶洞洞内坡度较缓，洞身较长，同时挡水墙施工完毕后，溶洞口就已经被封堵，采用常规的回填方法，混凝土回填质量难以控制。为了溶洞内混凝土回填到位，选用高流态自密实混凝土，利用落差产生冲击力通过在混凝土挡水墙时从上游至下游预埋的低、中、高三根下料管，完成对溶洞洞内空腔回填，以确保溶洞内混凝土回填的质量。综合考虑，分别在溶洞EL943.2、EL944.6、EL945.7处安装混凝土下料钢管（D219*6mm），引至EL970m马道，混凝土下料管采用“U”型φ18钢筋固定，间距1m，长1.5m，入岩至少50cm,并与钢管焊接，具体示
意详见图4。
图4 下料管加固示意图
在安装下料管时，对下料管按低、中、高顺序进行标记。在溶洞回填混凝土时，先采用EL943.2m高程的下料管进行回填，在依次采用EL944.6m、EL945.7m高程的下料管进行回填。由于下料管在出口呈弧形结构， 故不用考虑骨料离析的问题。需要注意的是，下料管弧形处的弧形半径尽量大，最好采用成品弯头，同时为确保下料顺畅，尽量减少下料管的焊接，同时焊接时需及时对焊缝进行处理，确保内壁光滑。
同时为防止下料管堵塞，并确保溶洞回填混凝土密实，在EL970m高程面布设2个φ110排气孔，垂直打入溶洞洞身，并作为溶洞内补充混凝土的回填通道。起到了一个双保险的作业，有效的确保了回填洞身混凝土回填质量。溶洞混凝土补充回填通道兼排气通道布置详见其示意图5。
图5 溶洞混凝土补充回填通道兼排气通道布置
（5）溶洞混凝土回填：由于施工条件的限制，本次溶洞内回填选用高流态自密实混凝土，利用落差产生冲击力通过下料管，完成对溶洞洞内空腔回填。同时为防止下料管堵塞，并确保溶洞回填混凝土密实，在EL970m高程面布设2个φ110排气孔，垂直打入溶洞，并作为溶洞内补充混凝土的回填通道。确保了溶洞洞室混凝土回填。解决了混凝土入仓通道，混凝土的选型也比较重要，结合现场实际施工条件，密闭空间，不能振捣，入仓管道管径有限且较长。若采用常规的混凝土，回填质量得不到保障。综合考虑，采用高流态C20自密实混凝土进行回填。结合本工程成品骨料特性，反复的试验，最后确定高流态C20自密实混凝土配合比详见图6。
图6 高流态C20自密实混凝土配合比
7、补充灌浆：通过以上采取了多重措施，进行溶洞回填，但是溶洞地貌复杂，难免有回填不到位的地方。为了避免因溶洞留有空腔，给大坝蓄水带来影响，后期处理难度较大且费用较大等因素出现。采用加密固结灌浆的方式对溶洞区域进行补充灌浆，已到达进一步加强的效果。在坝纵0+025上游溶洞区域，溶洞回填后通过在EL956m高程面布设垂直孔进行固结灌浆，视灌浆情况，确定加密情况。坝纵0+025下游区域，按照设计技术要求进行固结灌浆，考虑到裂隙和段层较多，当灌浆量1t时，采取低压、浓浆、限量、限流、间歇灌浆；浆液中掺加速凝剂；灌注稳定浆液或混合浆液等措施。
七、小结
溶洞处理方法有很多种，以上本文作者根据现场实际情况，选择最经济合理的方法，选择最适宜的时间，分阶段进行处理。开挖阶段边开挖边进行强支护措施，确保溶洞和边坡稳固安全，为后期施工创造条件。混凝土浇筑阶段进溶洞回填处理，有施工平台，节约了施工成本和降低了风险。同时将“堵”、“排”、“填”和“灌”四种方法相结合，采用汛期以引排为主，枯期择机进行封堵，高位回填和补充灌浆等措施进行永久处理。对于中型水库高边坡岩溶地质水平“凹”字型溶洞的处理将是行之有效的方法。确保溶洞处理的质量，节约了施工成本，为安全度汛创造条件，实现了各节点目标。
