大藤峽水利樞紐工程二期圍堰防滲墻工期及施工方案設(shè)計(jì)

程振，張新榮

（中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林長(zhǎng)春130021）

1 概況

大藤峽水利樞紐工程是珠江流域綜合治理開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵工程，也是紅水河水電基地的重要組成部分，是以防洪、航運(yùn)、發(fā)電和水資源配置為主，結(jié)合灌溉等綜合利用的工程，不僅具有公益性效益，而且具有可觀的發(fā)電效益。

工程分兩期導(dǎo)流，一期導(dǎo)流先圍左岸，由束窄后的右岸河床過(guò)流；二期導(dǎo)流圍右岸，由一期建成的20 孔泄流低孔、1 孔泄流高孔過(guò)流。二期圍堰是大藤峽水利樞紐工程最重要的臨時(shí)建筑物之一，二期上、下游圍堰均采用塑性混凝土防滲墻的防滲結(jié)構(gòu)形式，墻厚1.0 m，墻底嵌入弱風(fēng)化巖石1.0 m。二期上、下游圍堰防滲墻工程量共計(jì)9 849 m2，具有工期緊、成墻造孔難度大、施工強(qiáng)度高等技術(shù)特點(diǎn)，它的設(shè)計(jì)與施工也是大藤峽水利樞紐工程的重大關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目之一。

2 施工技術(shù)特點(diǎn)

二期圍堰從2019 年10 月初開(kāi)始截流戧堤預(yù)進(jìn)占施工，至2020 年4 月填筑完成，二期圍堰工程施工總工期為7 個(gè)月[1]。二期圍堰施工進(jìn)度關(guān)鍵線路：戧堤進(jìn)占—大江截流—防滲墻施工—擋大汛堰體填筑。

防滲墻施工的主要特點(diǎn)：1）堰基基巖裸露，多為含泥細(xì)砂巖、泥巖及泥質(zhì)粉砂巖，巖石硬度相對(duì)較低，河床部位巖體呈弱風(fēng)化狀態(tài)；2）防滲墻體大部分位于水下拋填的堰體中，拋填水深10.0～28.0 m，密實(shí)度難以控制，對(duì)防滲墻受力及造孔的孔壁穩(wěn)定不利，施工中極易產(chǎn)生孔壁坍塌；3）防滲墻施工工期緊，施工強(qiáng)度高，平均月成墻面積需超過(guò)3 300 m2。

3 施工工期安排

在二期上、下游擋枯水期圍堰堰體填筑進(jìn)占過(guò)程中，防滲墻施工平臺(tái)陸續(xù)形成，為早日進(jìn)行防滲墻施工，根據(jù)擋枯水期圍堰堰體填筑進(jìn)占的進(jìn)度安排，上、下游圍堰防滲墻施工平臺(tái)分3 區(qū)布置，各施工分區(qū)防滲墻施工時(shí)段安排見(jiàn)表1。

4 施工方案設(shè)計(jì)

4.1 槽孔建造施工方案

防滲墻成槽施工方法有鉆劈法、鉆抓法、抓取法及銑削法。根據(jù)該工程成墻的地質(zhì)條件及工期要求，由于鉆劈法效率較低，不予考慮。銑削法施工速度快、自動(dòng)化程度高，在100 MPa 以下巖層中適應(yīng)性良好，但國(guó)內(nèi)機(jī)械數(shù)量少，成墻單價(jià)相對(duì)較高，因此也不予考慮。抓取法成槽效率高，但槽孔斜率的控制相對(duì)困難，鉆抓法主孔可以起到導(dǎo)向作用，使槽孔斜率易于控制，成槽質(zhì)量較好，因此，槽孔建造方法推薦鉆抓法[2]。

4.1.1 鉆抓法成槽槽段劃分

二期圍堰鉆抓法成槽施工方案中，一、二期槽段長(zhǎng)度均為6.6 m，一、二期共用接頭管處主孔，槽孔具體布置見(jiàn)圖1，一、二期槽布置見(jiàn)圖2。

圖1 鉆抓法槽孔布置圖（單位：cm）

圖2 鉆抓法一二期槽布置圖（單位：cm）

4.1.2 施工機(jī)械設(shè)備配套選型

鉆抓法成槽每3 槽共用1 套機(jī)組，每套機(jī)組配備1 臺(tái)SG40 液壓抓斗、1 臺(tái)旋挖鉆機(jī)、6 臺(tái)CZ-30沖擊反循環(huán)鉆機(jī)，具體可根據(jù)施工分區(qū)長(zhǎng)度及進(jìn)度要求確定機(jī)組套數(shù)。

4.1.3 槽孔建造施工方法

1）每槽段采用2 臺(tái)CZ-30 沖擊反循環(huán)鉆機(jī)同時(shí)鉆鑿兩側(cè)邊主孔，并一次性鉆鑿進(jìn)入弱風(fēng)化基巖1.0 m 處，采用旋挖鉆機(jī)在砂礫石填筑體內(nèi)鉆中間主孔。由于旋挖機(jī)工效較高，可以在沖擊鉆鉆鑿兩側(cè)邊主孔時(shí)依次完成3個(gè)槽段中間主孔的施工。

2）采用1 臺(tái)SG40 液壓抓斗依次抓取3 個(gè)槽段的副孔至基巖面。

3）每槽段采用2 臺(tái)CZ-30 沖擊反循環(huán)鉆機(jī)鉆鑿基巖內(nèi)槽孔，基巖內(nèi)槽孔由2 個(gè)主孔、1 個(gè)副孔及4 個(gè)小墻組成，可分4 次鉆鑿?fù)瓿伞?/p>

由于一、二期槽孔無(wú)法同時(shí)施工，根據(jù)槽段劃分及設(shè)備配套成果，并考慮施工設(shè)備外形尺寸，槽孔建造施工順序?yàn)橄仁┕ひ黄诓郏笫┕ざ诓邸?/p>

4.2 槽孔建造耗時(shí)分析及設(shè)備數(shù)量

4.2.1 施工機(jī)械生產(chǎn)能力分析

考慮基巖以上墻體在砂礫石心墻中形成，成墻部位要求砂礫石填筑體粒徑在15 cm 以下，砂礫石填筑體可采用SG40 液壓抓斗抓取成槽，SG40液壓抓斗抓取砂礫石效率可達(dá)200 m2/（臺(tái)·d）。

該工程防滲墻下部基巖為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，防滲墻嵌入弱風(fēng)化基巖2.0 m。考慮圍堰基礎(chǔ)巖石硬度相對(duì)較軟，CZ-30 沖擊反循環(huán)鉆機(jī)鉆鑿巖石孔功效為2 m/d，鉆鑿砂礫石孔的功效為15～20 m/d；旋挖機(jī)鉆砂礫石孔的功效為10 m/h。

4.2.2 施工耗時(shí)分析

二期上游圍堰防滲墻總長(zhǎng)279.0 m，成墻面積4 063 m2，平均墻深14.5 m。根據(jù)防滲墻成槽施工方法成果，各施工工序耗時(shí)如下：1）鉆鑿兩側(cè)邊主孔耗時(shí)為1.5 d，其中，鉆鑿砂礫石孔、巖石孔分別需要1.0，1.5 d，旋挖機(jī)可同時(shí)完成3 個(gè)槽段的主孔施工，不占用直線工期；2）液壓抓斗抓取每槽段副孔耗時(shí)0.5 d，第1，2，3 個(gè)槽段占用工期分別為0.5，1.0，1.5 d；3）3 個(gè)槽段同時(shí)進(jìn)行基巖內(nèi)槽孔建造，先鉆鑿2 個(gè)主孔耗時(shí)0.5 d，然后鉆鑿副孔耗時(shí)0.5 d，4 個(gè)小墻分2 次鉆鑿耗時(shí)1.0 d。

根據(jù)上述防滲墻成槽各工序耗時(shí)分析，第1，2，3 個(gè)槽段開(kāi)挖需要耗時(shí)分別為4.0，4.5，5.0 d，完成3 個(gè)槽段共計(jì)需要13.5 d。

4.2.3 槽孔建造施工機(jī)械設(shè)備數(shù)量計(jì)算

1）上游圍堰

根據(jù)施工分區(qū)成果及槽孔建造施工方法，二期上游圍堰防滲墻施工1 區(qū)共計(jì)12 個(gè)槽段，一、二期槽各6 個(gè)，均分兩序進(jìn)行施工，每序均為3 個(gè)，可配備1 套機(jī)組；2 區(qū)共計(jì)14 個(gè)槽段，一、二期槽各7個(gè)，均分兩序進(jìn)行施工，其中，Ⅰ序槽為4 個(gè)、Ⅱ序槽為3 個(gè)，可配備1 套機(jī)組，額外再配備1 臺(tái)液壓抓斗及2 臺(tái)沖擊反循環(huán)鉆機(jī)；3 區(qū)共計(jì)24 個(gè)槽段，一、二期槽各12 個(gè)，分兩序進(jìn)行施工，每序均為6個(gè)，可配備2 套機(jī)組。

根據(jù)上述防滲墻成槽各施工區(qū)設(shè)備需要量，二期上游圍堰施工3 區(qū)設(shè)備投入量最大，因此，按施工3 區(qū)進(jìn)行設(shè)備總量計(jì)算。施工考慮備用設(shè)備，則二期上游圍堰施工配備SG40 液壓抓斗3 臺(tái)（1 臺(tái)備用）、CZ-30 沖擊反循環(huán)鉆機(jī)14 臺(tái)（2 臺(tái)備用）、旋挖鉆機(jī)2 臺(tái)（1 臺(tái)備用）。

2）下游圍堰

據(jù)施工分區(qū)成果及槽孔建造施工方法，二期下游圍堰防滲墻施工1，2 區(qū)各18 個(gè)槽段，每區(qū)的一、二期槽各9 個(gè)，每期槽均分兩序進(jìn)行施工，其中，Ⅰ序槽為5 個(gè)、Ⅱ序槽為4 個(gè)，1，2 區(qū)可配備1套機(jī)組，額外再配備1 臺(tái)液壓抓斗及4 臺(tái)沖擊反循環(huán)鉆機(jī)；3 區(qū)共計(jì)28 個(gè)槽段，一、二期槽各14 個(gè)，均分兩序進(jìn)行施工，每序均為7 個(gè)，可配備2 套機(jī)組，額外再配備1 臺(tái)液壓抓斗及2 臺(tái)沖擊反循環(huán)鉆機(jī)。

根據(jù)上述防滲墻成槽工期分析成果，二期下游圍堰施工3 區(qū)設(shè)備投入量最大，因此，按施工3區(qū)進(jìn)行設(shè)備總量計(jì)算，考慮備用設(shè)備與上游圍堰共用，則下游圍堰配備SG40 液壓抓斗3 臺(tái)、CZF-1200 沖擊反循環(huán)鉆機(jī)14 臺(tái)、旋挖鉆機(jī)1 臺(tái)。

4.3 成墻施工

塑性混凝土澆筑采用直升導(dǎo)管法，導(dǎo)管的裝拆和料斗的提升由汽車吊配合進(jìn)行。根據(jù)槽段尺寸，每槽段布設(shè)2 套導(dǎo)管，在每套導(dǎo)管的頂部和底節(jié)管以上設(shè)置0.5～1.0 m 的短管。導(dǎo)管采用法蘭連接，做到密封可靠，導(dǎo)管應(yīng)布置在該槽段控制范圍的最低處，導(dǎo)管下設(shè)完畢后，底口距槽底控制在15～25 cm。澆筑過(guò)程必須連續(xù)進(jìn)行，并保證混凝土面上升速度不小于2 m/h，導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)應(yīng)在2.0～6.0 m 范圍內(nèi)。混凝土面應(yīng)均勻上升，高差應(yīng)控制在0.5 m 以內(nèi)[3]。澆筑混凝土?xí)r，做好測(cè)量、觀察記錄。一旦發(fā)生堵管，可利用汽車吊上下反復(fù)提升導(dǎo)管進(jìn)行抖動(dòng)來(lái)疏通導(dǎo)管；如果無(wú)效，可在導(dǎo)管埋深允許的高度下提升導(dǎo)管，利用混凝土的壓力差降低混凝土的流出阻力，達(dá)到疏通導(dǎo)管的目的[4]。當(dāng)以上方法均無(wú)效時(shí)，可考慮重新下設(shè)另一套導(dǎo)管，新下設(shè)的導(dǎo)管底部應(yīng)完全插入混凝土面以下，然后用小抽筒將導(dǎo)管內(nèi)的泥漿抽吸干凈，方可繼續(xù)進(jìn)行混凝土的澆筑。

4.4 施工工期可行性分析

根據(jù)防滲墻施工成果，按最大施工設(shè)備投入量，完成每個(gè)防滲墻施工分區(qū)的凈工期為20.0 d，則二期上、下游圍堰防滲墻施工總凈工期為2 個(gè)月。考慮施工過(guò)程中的各種不確定因素對(duì)施工連續(xù)性的干擾，尤其是上、下游圍堰防滲墻施工3 區(qū)的施工工期最為緊張，應(yīng)對(duì)突發(fā)情況的抗風(fēng)險(xiǎn)能力較弱。為增加防滲墻工期的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，防滲墻施工3 區(qū)需要在凈施工耗時(shí)的基礎(chǔ)上延長(zhǎng)工期。在保證上、下游圍堰度汛要求的前提下，考慮將防滲墻工期延長(zhǎng)1 個(gè)月，調(diào)整后防滲墻工期為2019 年11 月至2020 年1 月，總工期為3 個(gè)月。

5 結(jié)語(yǔ)

大藤峽水利樞紐工程于2019 年10 月30 日實(shí)現(xiàn)大江截流，2020 年1 月完成防滲墻施工，有效保證了二期圍堰擋水發(fā)電。防滲墻施工采用鉆抓法槽段分期施工，且在有效工期2個(gè)月的基礎(chǔ)上，將總工期調(diào)整為3 個(gè)月，增強(qiáng)了施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，避免了各種不確定因素對(duì)施工連續(xù)性的干擾，為混凝土防滲墻施工積累了經(jīng)驗(yàn)，為類似工程提供了參考，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。