葛洲坝工程关键技术在三峡建设中的应用及发展（下）(一)

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摘要：葛洲坝工程在建设过程中，解决了许多关键技术问题，其中有些已在三峡工程建设中加以应用并有发展。本文着重介绍两工程在河势规划与枢纽布置、高水头大型船闸、大流量截流及深水围堰、高强度混凝土浇筑等方面的解决措施及实践。

关键词：葛洲坝三峡关键技术应用发展

　　3.2深水围堰
　　葛洲坝工程大江上游围堰轴线长895m，最大高度50m，围堰下部1/2堰体需采用水下抛填施工，堰基砂砾石及淤砂覆盖层厚度0～10m，最厚达21m。围堰型式采用两侧石渣块石堤及中部砂砾石堰体、双排混凝土防渗心墙结构，防渗墙底嵌入基岩1m，其底部透水岩体进行防渗帷幕灌浆处理(见图1)。围堰填料274万m3，防渗墙截水面积6.2万m2。设计上研究解决了在水下砂砾石料堰体中建造双排混凝土防渗墙的力学机理和联合作用问题及造孔成槽施工技术问题。围堰建成后即挡高水位运行5年，实测资料表明，围堰防渗效果显著。
　　三峡工程二期上、下游围堰是在葛洲坝水库内修筑的围堰，最大水深达60m，堰体80%填料需水下施工，是当今世界上规模最大的深水围堰。二期上游围堰轴线全长1076m，围堰最大高度82.5m，防渗墙最大高度74m。堰体填料589.9万m3，防渗截水面积8.21万m2(其中混凝土防渗墙截水面积4.49万m2)。拦蓄洪水总量20亿m3，实属在长江上修筑的一座大型土石坝。围堰施工工期紧，要求在大江截流后6个月时间将堰体填筑到度汛高程83.5m，以确保围堰安全度汛，月最高填筑强度达200万m3，施工强度高，难度大、技术复杂，且为背水一战，使其成为三峡工程建设中重大技术难题之一。围堰基础覆盖层为冲积粉细砂和砂砾石层，厚度7～15m，最厚22m，上部为葛洲坝水库蓄水后的淤砂层，厚6～10m，最厚16m，下部为砂砾石层厚3～10m。基岩为闪云斜长花岗岩。参照葛洲坝工程大江上、下游围堰的实践经验，其围堰型式采用两侧石渣块石堤及中部风化砂堰体、混凝土防渗墙上接土工合成材料防渗心墙结构。位于河床深槽部位堰体中部设置双排混凝土防渗墙，两墙中心间距6m，墙厚1m，墙顶高程73m，上接土工合成材料至高程86.2m，防渗墙底嵌入弱风化岩体1m，对墙体底部透水岩体进行防渗帷幕灌浆处理(见图2)。围堰基础淤砂层属中密状态的细砂，设计采取综合措施处理：(1)在堰体背水坡脚平抛砂砾石料，加载提高淤砂强度，同时兼作过渡反滤料，以利堰基渗透稳定，防止在渗流作用下淤砂流失；在堰体迎水坡脚范围平抛石渣料，加载提高淤砂强度，并可防止淤砂液化。(2)限制基坑抽水下降速度不超过1.0m/d，随背水侧堰坡脚范围淤砂层出露，及时挖除淤砂并立即做好反滤、围封及盖重。(3)严格控制混凝土防渗墙施工质量，防止墙体存在施工缺陷形成集中漏水通道而引起堰基淤砂渗透破坏。?
　　三峡工程二期上游围堰堰顶高程88.5m，堰体中部69m高程以上风化砂为干地填筑分层碾压施工，以下为水下抛填的风化砂，采用振冲加密措施。施工中采用75KW和全液压驱动变频150kW大功率振冲器，振冲孔孔距为2.0～2.5m，最大振冲深度达30m。经振冲加密后，水下抛填的风化砂干密度可达1.8t/m3，变形模量提高40%～100%。堰体中部40m高程以下为水下平抛砂砾石料，干密度可达1.95t/m3，以上综合措施可提高深水抛填堰体料的密实度，有利于减小堰体及防渗墙体变形。鉴于堰体深水抛填风化砂料的密实度较低，且堰基存在淤砂层，致使堰体变形及防渗墙体的挠度较大。为适应防渗墙体的较大变形和减小墙体应力，设计上对防渗墙体材料进行了大量试验研究，选用强度较高、且具有较好柔韧性能的柔(塑)性材料，柔性材料由水泥、膨润土、风化砂组成，塑性混凝土由水泥、膨润土、砂、粒径0.5～2cm小石组成。围堰防渗墙创造性地采用风化砂、花岗岩石屑与水泥、膨润土组成的柔(塑)性墙体材料修建的高达74m防渗墙，施工及运行实践证明防渗墙结构安全可靠。?
　　二期上游围堰基础地质条件复杂，防渗墙造孔成槽难度很大。中国三峡总公司引进国外液压抓斗、液压铣槽机等先进设备。施工单位采用优质泥浆固壁，对严重漏失地层采用预灌浓浆、槽内投置堵漏材料、分层冲击堵漏效果较好。通过施工试验，选用“两钻一抓(铣)”、“二钻三抓(铣)”、“铣、抓、钻、爆、砸”成槽工艺，适应围堰地层复杂和工期紧迫的特点，充分发挥多种机械设备特点，并取得成功。围堰防渗墙底透水岩体帷幕灌浆采用墙体内预埋管成孔，最大埋管深度达73m，预埋钢管管径114mm，钢管采用钢筋网架固定，孔口及底部和每隔9～13m设一固定框架。预埋灌浆管合格率高达99%。以上均成功地解决了复杂地层，高防渗墙底帷幕灌浆的成孔问题，并推动施工技术创新发展。?
　　三峡工程二期上游围堰建成后经过4年的运行考验，堰体及防渗墙变形值均小于计算值，围堰渗水量仅为10L/s，表明防渗效果显著。?