三峡三期土石围堰综合防渗技术1 工程概况 导流明渠截流成功后，先施工上、下游土石围堰，20XX年1月～20XX年6月，在其保护下浇筑三期碾压混凝土围堰至堰顶高程140 m； 20XX年6月～20XX年7月，由三期碾压混凝土围堰和下游土石围堰共同担当保护三期基坑和围堰发电期的挡水任务 上游土石围堰呈直线布置，轴线全长427 m，防渗设计采用单排高喷墙上接土工合成材料心墙形式，下设帷幕灌浆防渗墙顶高程72.0 m，墙厚0.8 m，最大墙深24.5 m，运行期4个月，至20XX年4月底结束使命； 下游土石围堰呈折线布置，轴线全长448 m，防渗设计采用双排高喷墙上接土工合成材料心墙形式，下设帷幕灌浆防渗墙顶高程69.0 m，墙厚1 m，最大墙深29.5 m 围堰防渗轴线10 m范围采用风化砂回填，其左接头为混凝土纵向围堰，右接头为混凝土护坡；河床为原中堡岛右侧浅滩开挖而成，按高程的不同分左右两块，左为低渠，右为高渠，防渗轴线上除上游高渠段部分为混凝土护底外，其余大部分地段呈基岩暴露 按合同要求，三峡工程实现导流明渠截流后25天内须同时完成水下填筑约80万m3、防渗墙20 357m2，墙下帷幕3 000 m，实现围堰闭气，基坑具备抽水条件。
因此，围堰防渗施工成为截流后土石围堰施工的重点和难点，防渗墙施工具有如下工程特性： （1）工程量大、工期紧，强度高防渗墙施工强度2万m2/月，及墙下接帷幕灌浆0.3万m/月，施工强度罕见，国内外尚无先例； （2）孔斜精度要求高造孔深度普遍大于20 m，最大孔深达30m，孔斜要求掌握在1.0%以内，孔斜精度掌握难度大； （3）防渗进度受制于围堰填筑进展防渗施工平台只能跟随围堰填筑进程，由右至左逐步供应，防渗墙施工进度受围堰填筑推进速度制约； （4）新填筑风化砂中成孔困难高喷墙施工紧随围堰填筑施工，回填风化砂层未完全沉降固结，存在沉陷、易塌孔、成孔困难等问题； （5）左、右接头及高底渠变化等斜坡部位，成孔困难、难以保证孔斜精度； （6）左接头部位布置多排防渗墙，由于供应部位时间较晚且场地狭小，施工异常紧急 2 防渗施工方案的确定 2.1 防渗试验及施工方案 鉴于以上工程特性，在高喷墙大规模施工前，开展了以振孔高喷为主，常规高喷为辅，自凝灰浆和钻喷一体化为技术储备的防渗试验，对钻孔、喷浆的有关参数、材料、设备性能及施工工艺措施进行了验证性试验。
试验历时33 d，试验成果经专家评审认为，4种工艺各有所长均可采用，合理配置可以满意快速施工的需要经过多次的方案优化及论证，确定了三期土石围堰工程防渗施工方案即：上游围堰采用常规高喷和自凝灰浆的组合方案，下游采用振孔高喷和常规高喷的组合方案 2.2 4种防渗技术及其应用参数 （1）自凝灰浆 自凝灰浆是由水泥、膨润土为主要原料并加入缓凝剂、分散剂配制而成，在抓斗、反铲等设备抽挖槽孔过程中，将灰浆注入槽中，一方面起固壁作用，同时与地层中的砂土不断混合，自行凝聚成防渗墙体的新工艺材料其主要优点：墙体连续，施工简便、速度快、成本低；不足之处：强度较低，入岩困难 ①施工掌握参数 墙体厚度0.8 m，成槽孔斜率≤0.6%； 墙底嵌入强或弱风化基岩0.5 m，或嵌入全风化岩＞2 m ②墙体技术质量指标 抗压强度：R28≥0.5 MPa； 渗透系数：K≤i10-6cm/s； 允许渗透比降：J＞40； 初始切线模量：E0＝120～240 MPa。
（2）振孔高喷 振孔高喷防渗墙由振孔机具施工而成，其机具由振孔桩架、振动锤和高喷管等组成，具有振动和旋转功能，协作振管快速振入，实现高压旋喷成墙的工艺主要特点：软基中成孔速度快，喷灌不分序，成墙连续性好；但嵌岩困难，孔深受振管长度限制，目前，一般不大于25 m ①施工掌握参数 孔距0.6 m，排距0.8 m，不分序依，连续施工； 嵌入强风化或弱风化基岩≥0.2 m； 孔位偏差≤5 cm；孔斜率＜1％； 单排旋喷成墙厚度不小于0.8 cm，双排旋喷成墙厚度不小于1.0 m； 振孔旋喷灌浆施工参数 ②墙体技术质量指标 抗压强度：R28≥3 MPa； 抗折强度：T28≥0.8 MPa； 渗透系数：K20≤i10-5cm/s； 允许渗透坡降：J≥50； 初始切线模量：Eo＝500～800 MPa； [NextPage] （3）常规高喷 常规高喷将钻、灌工序分开，先用岩心钻机造孔、泥浆护壁，成孔后在孔内下入高喷管，在压缩空气的护送下向土体高压喷射水泥浆，随着喷管的旋转和提升，高压水泥浆射流冲切破坏土体，压缩气起到升扬置换的作用，喷射的水泥浆液固结后形成桩体的成墙工艺。
三峡工程采用新二管法，其主要特点：技术成熟，地层适应性强，桩径达0.9～1.1 m但钻、喷工序独立，设备投入较多，作业面需求较大 ①施工掌握参数 上游围堰：单排孔距0.6 m；下游围堰：双排孔距0.8～0.9 m，排距0.6～0.8 m； 孔位偏差≤5 cm，孔斜率＜1%； 嵌入基岩强风化或弱风化岩≥0.5 m； 常规高压旋喷施工参数 ②墙体质量技术指标 同振孔高喷墙体要求 （4）钻喷一体化 顾名思义，它是常规高喷技术的发展和延伸，是将钻孔和高喷结合一次完成钻灌的施工技术主要特点：钻喷一次完成，施工简洁，但该技术的设备革新尚不够完善，存在移动速度慢、故障较多等缺点 其施工参数与墙体技术质量指标，均同常规高喷 3 围堰防渗施工中的难点及其对策 围堰防渗工艺及施工参数确定后，如何在实际施工中正确运用，则成为防渗墙施工的重头戏其施工的难点和对策如下： 3.1 不同成墙工艺的搭接问题 上、下游围堰均采用两种以上的防渗工艺，如何解决不同工艺成墙之间的连接质量是组合方案成功的关键。
针对不同的成墙工艺及特点，我们采取了相应的措施：对于自凝灰浆与常规高喷接头，采取了自凝灰浆上下游两侧各外包1道常规高喷墙的搭接方式，搭接长度2.0 m（两个高喷孔），并规定自凝灰浆7 d龄期后施工高喷墙；而对于振孔高喷与常规高喷接头，虽其成孔工艺不同，但喷灌参数及墙体性能均相近，常规相接即可；钻喷一体化与其它工艺的连接方法，同常规高喷 3.2 围堰端头的防渗问题 防渗墙右接头与1∶0.75混凝土斜护坡相接，左接头与1∶0.35（上游为垂直）的混凝土纵向围堰边坡相接，由于是两种不同性能的材料相接且处于难以施工的斜坡部位，端头部位历来就是防渗施工的难点为此，选取最为牢靠的常规高喷手段，并采取了加厚墙体的处理措施：上游左右端头5 m、14.8 m范围由单排改为三排，下游左右端头13.4 m、18 m范围由双排改为4排，加厚高喷墙排距0.6 m，孔距0.8 m，梅花形布孔，嵌入混凝土0.5 m钻孔穿过风化砂层接触到混凝土斜坡面时，削减给进压力，渐渐在斜坡面上形成小台阶之后，再正常钻进，确保孔斜精度和嵌岩深度 3.3 孔斜的掌握问题 成墙钻孔深度普遍大于20 m，最深的达30 m之多，因此，对钻孔的孔斜精度严加掌握。
自凝灰浆采用搭接槽孔的方式成孔，从工艺上保证了墙体的连续性；常规高喷采用钻喷两道独立的工序，钻前、钻进过程中可通过机具掌握，灌前还可通过重锤法检测孔斜；而振孔高喷和钻喷一体化均将成孔和喷灌结合一次性完成，不能直接测量孔斜，因此，采用了机身掌握和娴熟工操作、遇硬岩慢速施工、成墙后在搭接部位重点抽查等综合掌握方法，从而保证了防渗墙连续性 3.4 防渗墙嵌岩问题 为了确保防渗效果，防渗墙嵌岩应达到一定深度对于常规高喷（含钻喷一体化）采用地质钻成孔，嵌岩深度可以保证，但对自凝灰浆和振孔高喷工艺，由于其工艺及设备的特点，防渗墙嵌岩深度有其局限性①自凝灰浆采用重锤冲砸与抓斗协作入岩，遇块球体或坚硬基岩时，入岩较慢，为此，首先是应用范围有针对性地选择了运行时段短且基岩相对脆弱的上游围堰强风化岩河床段，其次，优化入岩深度，将嵌入强风化深度由不小于2.5 m调整为不小于2 m②振孔高喷设备虽在风化砂地层中入岩速度很快(3～5 m/min)，但其振管接触硬岩后，整套设备产生猛烈振动，易于损坏，鉴此，为保持设备的性能同时确保防渗效果，将入岩深度优化到5～20 cm，现场按振管接触基岩后产生剧烈反弹起算，持续下振2 min结束掌握。
3.5 自凝灰浆墙下帷幕灌浆问题 三期土石围堰自凝灰浆28 d平均抗压强度为0.5 MPa左右，如何保证接触段防渗质量是自凝灰浆墙下帷幕灌浆的关键问题针对自凝灰浆强度较低的特点，采取了以下措施：①在自凝灰浆槽孔中预埋帷幕灌浆插管；②自凝灰浆待凝10d龄期后进行墙下帷幕灌浆；③帷幕灌浆第一段（接触段）由2 m缩减到1 m，并取消常规的灌前压水工序；④采用浓浆低压开灌第一段开灌水灰比由2∶1改为1∶1；灌浆压力按0.3～0.5 MPa掌握 4 经验教训 4.1 高喷墙布孔问题 上游围堰单排常规高喷段孔距0.6 m，分Ⅲ序施工；下游围堰双排常规高喷段孔距0.9 m，排距0.6 m，两排先后施工，每排同样分Ⅲ序施工在上游Ⅲ序孔、下游第二排钻孔时，发觉桩孔已进行入先期施工的桩径中为此，对已施工的桩径进行了检测，一般为0.9～1.1 m，据此将上游围堰单排常规高喷的后续孔向上游调整0.3 m，呈梅花型布置，同时将下游双排常规高喷段的孔距调整为1.0 m，保证了后续孔的喷灌效果，从而保证了墙体的厚度和连续性。
振孔高喷第二排也发觉同样问题，尽管不分序连续施工，也将其第二排孔距由0.6 m改为了0.8 m加快了进度，节约了投资建议：①拚弃单排布孔的成墙方法，采取梅花型布孔形式，对保证墙体厚度和连续性更有保证；②高喷墙的孔排距应适应地层特点，其疏密程度应依据生产性试验确定疏者影响墙体的连续性，密者却又影响后续孔喷灌效果，弊多利无 4.2 防渗轴线折点处裂缝问题 下游围堰呈折线布置，其轴线上有两个反向的折。