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1、深水围堰施工技术交流一、围堰的定义围堰是指在水利工程建设中，为建造永久性水利设施，修建的临时性围护结构。其作用是防止水和土进入建筑物的修建位置，以便在围堰内排水，开挖基坑，修筑建筑物。一般主要用于水工建筑中，除作为正式建筑物的一部分外，围堰一般在用完后拆除。围堰高度高于施工期内可能出现的最高水位。二、围堰的形式（主要按照材料划分）土围堰 -用土堆筑成梯形截面的土堤，仅适用于浅水、 流速缓慢及围堰底为不透水土层处。为防止迎水面边坡受冲刷，常用片石、草皮或草袋填土围护。土石围堰 -土石围堰由土石填筑而成，对基础适应性强，施工工艺简单。 一般多用于不过水围堰，土石围堰的防渗结构形式有土质心墙和斜墙、
2、混凝土心墙和斜墙、钢板桩心墙及其他防渗心墙结构。草土围堰 -是用一层草一层土再一层草一层土在水中逐渐堆筑形成的挡水结构，为我国传统的河工技术。木板桩围堰 -深度不大， 面积较小的基坑可采用木板桩围堰。为了防渗漏， 板桩间应有榫槽相接。高度通常不超过67 米。木笼围堰 -在河床不能打桩、流速较大，同时盛产木材和石料的地区，可用木笼做围堰的堰壁。近代也有用钢筋混凝土预制构件装配的笼式围堰。钢板桩围堰 -是最常用的一种板桩围堰。钢板桩是带有锁口的一种型钢,其截面有直板形、槽形及Z形（图 1）等 ,有各种大小尺寸及联锁形式。常见的有拉尔森式，拉克万纳式等。其优点为：强度高，容易打入坚硬土层；可在深水中
3、施工，防水性能好；能按需要组成各种外形的围堰，并可多次重复使用，因此，它的用途广泛。在桥梁施工中常用于沉井顶的围堰，管柱基础、桩基础及明挖基础的围堰等。桥梁港口钢板桩围堰如中国南京长江桥的管柱基础，曾使用钢板桩圆形围堰，其直径21.9 米，钢板桩长36 米，待水下混凝土封底达到强度要后，抽水筑承台及墩身，抽水设计深度20 米。锁扣管桩围堰-中国 1957 年在湖北省明山水库，将有锁口的直径1.55 米的钢筋凝土管柱联成一排，作为防渗墙。1978 年开始建造的大和川斜张桥，水中三个主墩就是用锁扣钢管柱围成直径30 33 米，入土深4050 米的这种基础。钢筋混凝土 板桩围堰 - 主要用于港湾码头
4、的驳岸及水工建筑的截水墙等。钢筋混凝土地下连续墙，应用于城市土建工程中，作为开挖基坑的围堰,可以靠近已有建筑物施工 ,又可作承重的基础，截面形状不受限制。混凝土围堰 -一般在河床无覆盖层的岩面，且水压较高处使用。它的主要特点是耐冲刷，安全性大， 防透水性好， 可以考虑作为永久性结构物的一部分，但施工较困难。一般主要用于水工建筑中，其他土木工程中较少采用。三、深水围堰深水围堰：应该主要指在大江大河中，围堰高大于50m，或围堰体使用时承受的水头压力大于 50 米以上的土石围堰，围堰截流、龙口合龙比较困难，土石填筑方量较大，围堰防渗体直接作用到基岩，适用于施工期较长的大、中型水利水电工程。深水围堰主
5、要采用土石围堰型式。土石围堰可以充分利用当地材料，对基础适应性强，施工工艺简单，是优先选用的围堰型式。如三峡工程、小浪底工程、向家坝工程、溪落渡工程、小湾工程等。四、深水围堰施工技术1、导流、截流、围堰型式、坝体等相互关联紧密导流的形式、时间和截流的方法、时机都和围堰的形式有密切关系。有些围堰结合截流戗堤，截流戗堤是围堰的一部分。（截流和进占各种形式，其中截流材料，大块石、四面体、钢丝笼等普遍使用）（三峡、小浪底、小湾等各有特点）有些围堰作为坝体的一部分，比如小浪底大坝。大多数围堰在基坑内建设完成后，下闸蓄水前要拆除。小浪底上游围堰坝体的一部分葛洲坝水利枢纽工程：上游围堰36 米，下游围堰高2
6、9 米，挡水6 年，两道防渗墙作为防渗，反滤层为三层：粗砂、砾石、卵石。1971 年 3 月，碧口水电站定向爆破截流。围堰高70 米，是坝体的一部分，挡水4 年，截流围堰在挡水围堰上游150 米。巴西伊泰普水电站：围堰型式，上下游围堰为40 米和 25 米，中间为不透水料，穿过中间做帷幕灌浆防渗。2、围堰施工土石围堰的填筑-分为水上、水下两部分。水上部分的施工与一般土石坝相同，采用分层填筑， 碾压施工， 并适时安排防渗墙施工；水下部分的施工，土料、石渣、堆石体的填筑可采用进占法，也可以采用各种驳船抛填水下材料。土石围堰的接头处理-土石围堰与岸坡的接头，主要通过扩大接触面和嵌入岸坡的方法，以延长
7、塑性防渗体的接触，防止集中绕渗破坏。土石围堰与混凝土纵向围堰的接头，通常采用刺墙形式插入土石围堰的塑性防渗体中，并将接头的防渗体断面扩大，以保证在任一高程处均能满足绕流渗径长度要求。土石围堰防渗体系的建设，在深水围堰施工时，水深水流湍急，截流戗堤闭气困难，造成水下部分土石分离，块石架空严重，基础防渗更是难点和重点，甚至防渗直接决定围堰的成功与失败，决定着基坑是否可以排水和基坑内建筑施工的安全和质量。土石围堰的拆除围堰拆除一般是在使用期的最后一个汛期过后，随上游水位的下降，逐层拆除围堰背水坡和水上部分。土石围堰的拆除可用挖掘机开挖、爆破、挖泥船开挖或人工开挖等。其中，防渗体系破坏后，基坑基本就不
8、复存在。五、我国目前围堰防渗施工技术现状：随着土石方施工装卸、运输、碾压等设备能力的提高，现在的大江截流，材料填筑基本上已不是施工技术难题，而深水围堰最关键的技术正逐步演变为-合龙后的围堰防渗技术，围堰防渗的成败直接决定着工程的成败。由于河床大都覆盖有自然形成的砂卵石覆盖层，土石围堰所填筑的土石料，也具有较强的透水性， 所以必须建造防渗体系，把透水率降低到一定的标准，满足防渗和排水条件。但由于目前对围堰施工、围堰防渗认识的不同，多是认为临时工程，不愿花费一些必须的费用，围堰事故时有发生。主要一是防渗方案简单，分析不够严谨，不能适应现有地层、地质的要求，防渗方案本身有先天不足；二是方案制定实施不
9、完善，施工质量控制不力，质量问题处理不当。围堰防渗达不到标准，造成基坑降水困难或基坑降水过程中防渗系统被击穿破坏，甚至彻底失效， 造成很多不必要的损失，也产生及其不力影响。六、深水围堰常用的垂直防渗技术混凝土防渗墙：在松散透水地基中连续造孔，以泥浆固壁， 往孔内灌注混凝土而建成的墙形防渗建筑物。复合灌浆技术：复合灌浆是用灌浆机产生一定的压力,把配合好的浆液灌进土层或建筑物中的空隙、裂缝、隐患、孔穴 ,以达到改善地质条件，满足工程要求方法。高压喷射灌浆：高压喷射注浆法是指用高压水泥浆通过钻杆由水平方向的喷嘴喷出，以此切割土体并与土拌合形成水泥土加固体的地基处理方法。1、混凝土防渗墙适用于深透水地
10、基，防渗效果彻底。结构计算比较复杂，基本数据很难准确，计算只作为辅助手段。一般根据已成的类似工程进行类比，确定结构尺寸。我国混凝土防渗墙技术的发展历程1958 年，湖北明山水库、山东青岛月子口水库预制连锁管柱桩防渗墙。1959 年，北京密云水库槽孔型混凝土防渗墙建造成功。1967 年，四川省龚嘴水电站，首次将防渗墙用作大型土石围堰的防渗设施。20 世纪 70 年代，应用于病险土石坝处理。广西澄碧河水库大坝防渗墙，江西省柘林水库坝体防渗墙等。1986 年，四川铜街子水电站左深槽承重防渗墙和围堰固化灰浆防渗墙建成。1990 年，福建水口水电站主围堰塑性混凝土建成。此后山西册田、北京十三陵、河南小浪
11、底等都采用了塑性混凝土。1992 年，四川宝珠寺水电站左岸下游护坡防冲墙，墙厚1.4m，是厚度最大的防渗墙。1998 年，黄河小浪底主坝防渗墙完成。是当时我国最深的（81.9m) 。20 世纪 90 年代以后，江河堤防薄型混凝土防渗墙广泛采用。2003 年，新疆下坂地现场试验完成了深102m 的混凝土防渗墙单槽孔。2006 年，四川狮子坪水电站完成了深103m 的混凝土防渗墙。2008 年，四川沪定水电站完成了深153m 的混凝土防渗墙。2010 年，西藏旁多水利枢纽工程完成了深201m 的混凝土防渗墙防渗墙施工工艺葛洲坝工程围堰防渗墙：1981 年 1 月 4 日，葛洲坝大江截流，工程胜利合
12、龙，为万里长江第一坝的建设打下了坚实的基础。葛洲坝围堰防渗墙：葛洲坝工程大江围堰是保证大江主体建筑物安全施工的唯一屏障，并承担了一期工程通航发电重任，设计采用两道防渗墙。该围堰在深水中以砂卵石抛投而成，水下堰体松散且透水。河床复盖层为砂砾石强透水层，河床基岩为粘土质粉砂岩及透水砾岩。二道穿过堰体及地基的混凝土防渗墙均厚0.8m，两墙轴线距为3.5m，墙底嵌人基岩 0.51.0m。该混凝土防渗墙技术特点是：首先采用双道墙先后分期施工。由于双墙合龙段施工仅为一个枯水季，故工程安排上采用了多钻机短槽孔多接头方式。为此引进了液压抓斗， 并成功的应用了“ 两钻一抓 ” 的主副孔施工工艺。 为了保证槽间接
13、头质量，还首次采用了可拔80cm 钢接头管，改善了槽孔接头质量，缩短了工期，节约了投资。在墙体材料上第二道墙使用的大掺量粉煤灰混凝土、混凝土搅拌运输车供料工艺等均大幅度提高了施工技术水平，取得了良好的工程效益。葛洲坝大江围堰防渗墙总计完成进尺81770m，防渗截水面积51155m2，浇筑混凝土达 62269m3。三峡二、三期导流围堰防渗施工（获国家科技进步二等奖）三峡大坝全景三峡上游围堰断面图三峡二期混凝土防渗墙：三峡工程是世界上最大的水利枢纽工程，是治理和开发长江的关键性骨干工程。三峡工程水库正常蓄水位175 米，总库容393 亿立方米枢纽主要建筑物由大坝、水电站、通航建筑物等3 大部分组成
14、。；三峡水利枢纽二期围堰是三峡工程最重要的临时建筑物之一，为级水工临时建筑物， 1997 年 11 月大江截流，围堰施工全面展开。二期围堰堰体均采用混凝土防渗墙上接抗渗土工织物的防渗方案，下部为墙下帷幕灌浆。防渗墙轴线与围堰轴线重合，上游围堰长1439.5 米，下游长967.5 米，围堰最大高度82.5 米，最大填筑水深60 米，填筑土石方1240 万方，上下游混凝土防渗墙面积约80000 平米。上游防渗轴线全长1371.95 米，墙厚1 米,划分为 245 个槽段，墙体嵌入弱风化岩石0.5 至 1 米，深度 40 米采用柔性墙体材料，40 米采用常规混凝土。三峡二期围堰是三峡水利枢纽8 项重
15、点技术难题之一，防渗墙又是其中最重要的部分，最大墙深达73.5 米，工程规模巨大，工期紧，地质复杂，被称为水下生命线。基础工程局成功利用了世界上最先进的液压铣槽机建造防渗墙槽孔的技术，并加以改进和发展， 形成了 “钻铣法”、 “钻抓法”、 “钻爆冲抓铣法”等系列成槽施工技术，使之适应于三峡复杂的地层。三峡二期围堰于1996 年 9 月 23 日开工， 1998 年 8 月 27 日完工， 2001 年 3 月 19 日验收，工程单元合格率100，优良率83.2，在工程未完全竣工的基坑抽水期间即经受了 1998 年长江 8 次洪峰的严峻考验。上游围堰的河床深槽段长162m，最大墙深达73.5m，
16、采用双排墙，两墙轴距为6m；下游围堰深槽最大墙深65.5m，采用 1.1m 厚的防渗墙。二期围堰防渗墙施工的难点，一是防渗墙工程量大、工期短、强度高，月成墙最高强度达 15000m2；二是防渗墙施工质量要求高；三是地质条件复杂，墙体需穿过水下抛填风化砂层、截流平抛垫底层、新淤砂层、河床复盖层花岗岩块球体和强风化层，以及陡坡段的处理。施工配备一台德国保峨公司的BC-30 型液压铣槽机，5 台抓斗， 100 台反循环冲击钻机以及相应的配套辅助设备。2004 年 3 月， “长江三峡二期上游围堰防渗墙施工技术研究与工程实践”项目获国家科技进步二等奖。三峡工程三期防渗工程：2002 年 11 月 6 日，三期截流。采用高喷防渗墙上接土工合成材料心墙型式，下接水泥灌浆帷幕。防渗墙采用了振孔高喷、钻喷一体化、常规高喷和自凝灰浆防渗墙四种工艺施工，帷幕采用墙体内埋管孔内卡塞孔口及孔内循环灌浆施工。三峡三期上游防渗轴线全长400.98m，墙厚 0.8m，最大墙深35.5m。下游防
