二期上游圍堰深糟陡坡段毀防滲墻施工

孫志禹　宗敦峰

摘 要 三峽工程二期上游圍堰深槽陡坡段防滲墻施工是二期因堰施工的核心難題，在建設實踐中通過采用雙非防滲方案和綜合成槽工藝，成功地克服了技術難題，可為類似工程建設提供借鑒。

關鍵詞 陡坡段 防滲墻 施工

1、 概述

二期上游圍堰防滲墻軸線長1371.95m，其中河床深槽段長162m，設計采用雙排防滲墻方案。深槽段左側，在軸線長10余米的范圍內，基巖由高程30m陡降至1m，為一高差達30m，傾角約達70～80°的基巖陡坡，陡坡坡面不僅傾向河床中部，而且以與防滲墻軸線呈40～50°夾角傾向下游。基巖陡坡段屬河床漫灘向深槽段的過渡帶，不僅基巖裂隙發育，風化不勻，施工難度大；而且該段位于圍堰平拋墊底邊緣部位，圍堰堰體結構復雜，受力狀態較差。陡坡段是二期圍堰防滲墻設計和施工的核心難題之一。

2、 陡坡段防滲墻設計和施工方案的研究

2.1 設計方案的研究

鑒于圍堰陡坡段地質、地形條件極為復雜，應力狀況十分惡劣。設計一直將該段作為重點研究部位。初步設計階段就將該段防滲墻劃入深槽段，采用雙排防滲墻方案，兩墻間距6m。后來又考慮在兩排混凝土防滲墻中間用2～3道混凝土防滲墻橫隔墻將其連成整體，并在兩排混凝土墻的下游側墻底部增設一排高壓旋噴灌漿加固，以增大防滲墻的剛度，減小陡巖防滲墻底部應力。同時將防滲墻底部墻體材料由5MPa的塑性混凝土調整為8MPa的塑性混凝土，以利防滲墻底部與基巖的膠結，增大防滲墻的抗力。

圖2-1 深槽段陡巖段防滲結構圖

1.銑槽機(或鉆頭)銑鉆至硬巖成陡坡最高點時,將其提出槽外.

2.沖擊反循環鉆機把定位器和套管下至槽孔底部

3.全液壓鉆機在巖石內鉆進爆破孔

4.在小口徑鉆孔中放爆筒,定位器和套管提離槽孔底部后爆破.

圖2--2 槽內快速連接定值套管鉆孔爆破成槽工藝

2.2 施工措施的研究

根據原地質勘探資料，陡坡段位于深槽左側，樁號為0+476.2+0+487.2，軸線長度為11m，施工組織設計時將其劃分為4個槽孔，槽長為3.5m，回填層和覆蓋層采用“兩鉆一抓(銑)”法施工。鉆鑿法套接，硬巖內采用“槽內定位爆破”措施，以確保墻體嵌入基巖1m以上。陡坡段基巖均為弱風化帶下部及微新巖體，巖質十分堅硬。造孔時不論采用何種機具都有可能向右、向下兩個方向滑動，不僅槽孔易偏斜，甚至無法嵌入基巖巖體內。為克服陡坡段的施工困難，從招標階段開始施工單位即提出“槽內爆破”嵌巖措施，并隨工程建設的進展逐步完善為“槽內快速連接定位套管鉆孔爆破成槽法”，即采用鉆孔預爆和槽內定位爆破工藝。主要施工設備有全液壓鉆機、TUBEX跟管機具、定位套管。其工藝要點如圖2--2。

3、 實施過程

3.1 地質情況的變化與槽段劃分的調整

上游圍堰深槽陡坡段防滲墻施工過程中，發現陡坡段實際位置略向右移，且兩道墻陡坡段的位置沿軸線方向錯開5～6m，第一道墻陡坡段位于樁號0+485～0+498，第二道墻陡坡段位于樁號0+480～0+492。據此在施工過程中將第—道墻陡坡段槽孔劃分調整為SS-7、SS-8、SS-9等三個槽 孔，其中Ⅱ序槽孔SS-8位于最陡部位傾角達70°；二道墻陡坡段槽孔劃分調整為SS-7、SS-8、SS-9等三個槽孔，其中I序槽孔SX-7為最陡部位，傾角達86°。陡坡段基巖性態如表3-1。

3.2 成槽工藝措施

(1)先施工端孔，用沖擊反循環鉆機鉆進，穿過堰體和覆蓋層至基巖陡坡最高點，改換十字鉆頭，手動操作間斷沖擊，鉆進過程中，加強檢查，發現孔歪回填塊石和碎石及時修正，使陡坡斜面沖砸出臺階后，下置定位管(排渣管)和定位器(套筒鉆頭)，用SM-400型全液壓工程鉆機鉆爆破孔，下置爆破筒，提升定位管和定位器進行爆破，爆破后用沖擊鉆頭進行沖擊破碎，直至終孔，陡坡段鉆爆施工工藝見圖3-1。

圖3-1 陡坡段鉆爆施工工藝

(2)中孔部位的堰體及覆蓋層采用液壓銑和抓斗施工，至基巖陡坡最高點改由沖擊鉆施工，自左至右(即自陡坡由高至低)平推鉆機，移距0.5m(半鉆)，按上述鉆爆結合方法施行。

(3)定向聚能爆破糾偏。由于陡坡段巖石堅硬，鉆孔極易順坡溜鉆偏斜，除采用回填塊石修孔外，部分采取了定向聚能爆破糾偏。將聚能爆破筒焊在定位架上，下至偏斜深度位置，爆破筒方向對準斜坡起爆，有時效果十分顯著。如SX-7槽2號副孔向下游偏斜，基巖孔口偏斜值達7cm，孔底偏斜值為48cm，采用雙反弧鉆具在底部加焊一個定位架，在定位架上安裝3個聚能爆破筒，爆破后孔口偏斜值由7cm減少至4cm，在進行第二次爆破后，孔口偏斜值降低為-1cm，即向上游偏斜，質量達到合格標準。

3.3 槽孔施工期安全措施

(1)調整槽孔長度：合適的槽孔長度是陡坡段槽孔安全施工的重要因素，原施工組織設計為短槽孔(槽長

2.8m或3.5m)、小臺階方案。施工時考慮如二期槽孔太短可能會因一期槽孔施工被擊穿而互相串通，將增加施工難度，并危及槽孔安全，影響澆筑和成墻施工質量。故重新調整了陡坡段的槽孔長度，實踐證明二期槽孔長度應大于6m以上，才能保證施工期安全。

(2)墻底部回填混凝土重新成槽法：下游墻施工時值長江主汛期，外江水位高，基坑進行抽水，以及子堰的側壓力，導致槽孔坍塌十分嚴重，二期槽SX-8被擊穿，使SX-7槽與SX-9槽串通，為確保施工安全向槽內澆筑了8MPa混凝土進行加固。待混凝土達到一定齡期后重新成槽。回填混凝土重新成槽法雖加大了一定工程量，但保證了槽孔安全，成孔精度甚好。

(3)Ⅱ期槽孔澆筑順序：兩個二期槽孔SS-6與SS-8、SX-6與SX-8成孔后，應先澆筑槽孔深度段較大的SS8#(SX-8#)，或同時澆筑混凝土，使I序槽受力平衡，以防止SS-7^#時(SX-7^#時)已澆墻體產生滑動破壞。

3.4 二道墻SX-7^#時槽的施工期穩定措施

二道墻SX一7^#時是傾角達86°的基巖陡坡段最陡處。施工中由于SX-7^#時屬于I序施工槽。當施Ⅱ序槽SX一8^#時，SX一7槽段先澆混凝土體可能會因失去右側土體反力支撐而發生下滑失穩。為避免SX一7^#時槽內混凝土體失穩并提高陡坡段防滲墻結構可靠性，在SX一7#槽的施工中采取了以下加固措施：

(1)增設底部錨桿：灌漿孔由原4孔增加至8孔，并利用灌漿孔在墻底部插錨桿，每根錨桿采用2Ф22+lФ32鋼筋束組成，長10m，要求錨桿嵌入基巖5m。施工中實際插錨桿5根。

(2)增設墻頂地錨：將8根140m鋼管在SX一7^#槽混凝土澆筑過程中對稱埋在其上、下游側，待墻體混凝土達到3天齡期后將防滲墻頂部混凝土50cm厚鑿除，然后澆筑50cm厚200^#混凝土蓋板，預埋鋼管應露出混凝土板面10cm，并將其與槽口板加設的地錨鋼筋焊接牢固，聯成整體。

(3)陡坡段下部澆筑8MPa混凝土，墻下基巖進行灌漿插錨桿，以加固墻體與基巖的結合。

3．5高噴墻和2“橫隔墻的結構優化

由于防滲墻在陡坡段施工的極端艱巨性，陡坡段是二期圍堰防滲墻施工中最晚澆筑的槽段，施工過程由于墻體與堰體累積變形已很大，當二道墻完工后再進行高噴可能會破壞已形成的墻體。同時長江連續形成多次洪峰，防汛局勢日趨嚴竣。故在8月6日研究決定，暫時取消高噴，先確保圍堰由73m填到88．5m后再決定是否施工高噴墻。9月12日基坑抽后，圍堰滲水量甚小，圍堰變形與受力狀況均在設計允許范圍內，圍堰運行狀況良好，最后取消了高噴墻。基于同樣的原因，同時取消了2#隔橫墻。

4、施工效果

4．1嵌巖情況

通過采用綜合措施，經幾方地質人員鑒定，認為第一道墻最小嵌巖深度大于0．30m，平均大于0．6m，基本可以滿足嵌巖要求。第二道墻施工時，二期基坑已開始限制性抽水，此時堰外的水位長期處于高洪水位，為保證第一道防滲墻安全運行和度汛要求，第二道防滲墻SX一7^#槽3^#、4^#孔未嵌入基巖就進行了澆筑。詳見表4-1。

4．2壓水試驗情況

防滲墻施工完成后，進行帳幕灌漿時，該上游墻陡坡段簡易壓水試驗透水率一般小于8．621Lu，耗漿量一般小于2．1kg／m，由此可見陡坡段第一道防滲墻嵌巖滿足設計要求，且墻體與基巖膠接較好。

5、結束語

(1)二期圍堰陡坡段防滲墻自基坑抽干以來，內部觀測資料表明其防滲效果良好，運行狀況正常，說明陡坡段防滲墻施工質量良好。

(2)陡坡段防滲墻施工實際證明，為確保槽孔施工期安全，Ⅱ序槽孔長度不應太短，宜在6．0m以上，否則會因一期槽孔施工導致二期槽孔被擊穿貫通，增大施工難度。

(3)在槽孔劃分時，應盡量將陡部位劃分到H序槽孔，以避免防滲墻I序槽內混凝土墻體在Ⅱ序槽孔施工期發生失穩。

(4)三峽二期圍堰陡坡段防滲墻是三峽工程的重要難題之一，陡坡段防滲墻的成功，標明我國防滲墻在硬巖陡坡內成槽施工水平又上了一個新臺階。