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二期横向围堰工程的几个主要技术问题

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王家柱

摘要二期围堰是三峡工程施工的屏障。围堰工程总量大、工期短、强度大、施工难度大，基础地质条件复杂。在长期研究和大量现场施工试验的基础上，妥善地解决了基础新淤砂和强透水岩体处理、深水抛填、风化砂堰体和深混凝土防渗墙设计和施工中的关键技术问题，确保了深水围堰的按期建成和安全运行。

关键词二期围堰设计施工难点处理措施三峡工程二期横向土石围堰于1998年汛前基本建成。同年7—8月，经受了8次长江洪峰的考验。9月12日，大江基坑初期排水结束，万古奔流的长江江底在人们的面前显露真貌。二期围堰的建成和大江基坑的抽干，是三峡工程建设的重要里程碑，标志着深水围堰施工这一重大技术难题已被克服，也标志着三峡工程河床大坝、电站厂房等主体建筑物施工已全面开始。本文将论述二期横向围堰工程(重点为上游围堰)设计和施工中研究解决的几个重点技术问题。

1、二期围堰基本情况

二期横向围堰截断长江主河槽，与一期工程期间已建成的混凝土纵向围堰共同围护形成二期基坑，确保河床主坝和左岸电站厂房工程干地施工。二期围堰虽属于临时性建筑物，但其运行期长达6年，且上游雍水已形成约20亿m3的库容，万一失事，将使三峡工程施工工期至少延长1年，并有可能影响长江航运和造成坝下游的灾害。

考虑到二期围堰特别是上游围堰的特殊重要性，二期围堰选用了较高的设计标准。上游围堰按II级临时建筑物设计，设计洪水标准为百年一遇(83700m3/s)，且要求按二百年一遇洪水(88400m3/s)不漫顶校核堰顶高程。下游围堰则按III级临时建筑物设计，洪水标准采用50年一遇(79000m3/s)。

二期上下游横向围堰均采用土石围堰型式，堰体防渗采用混凝土防渗心墙。围堰结构断面如图1—1和图l—2，主要特性指标参见表1—1。

表1—1?二期横向围堰主要特性指标表

特征指标

单位

上游围堰

下游围堰

备注

轴线长度

m

1439.6

1075.9

堰顶高程

m

88.5

81.5

堰顶宽度

m

15.0

15.0

最大堰高

m

82.5

65.5

抛填最大水深

m

60.0

54.0

混凝土防渗墙最大深度

m

73.5

66.7

土石填筑总量

m3

589.9

442.2

合计1032.1

防渗总面积

m2

86790

53570

合计140360

混凝土防渗墙面积

m2

44880

38570

合计83450

帷幕灌浆

m

9420

4320

合计13740

图1—1二期上游横向围堰典型剖面图

图1—1二期下游横向围堰典型剖面图

2、大江截流

大江截流工程是二期横向围堰工程的重要组成部分，截流戗堤位于上游围堰背水侧，兼作围堰的排水棱体。三峡工程大江截流的最大特点和难点，是截流抛投水深达60m，设计截流合龙流量为14000～19400m3/s，均超过已有截流工程的世界水平。有关大江截流的技术问题，已有不少文献进行专题论述。本文仅摘录截流主要指标表如后，以供参照。

3、新淤砂层特性的研究和处理

1981年葛洲坝工程蓄水后，三峡坝址水位被抬高约20m，二期围堰基础处淤积有5一10m厚的新淤粉细砂层，最厚可达18m。鉴于围堰只能采取水下抛填法施工，加以施工水深大、工期紧迫，该细砂层无法加以挖除处理。故对于作为围堰基础的新淤砂层的性状和安全处理措施，曾进行长期细致的研究。

研究成果表明，新淤砂层以粉粒、砂粒为主，粘粒含量仅约3％。新淤砂不均匀系数1.3～3.2，孔隙比0.9～1.09，为不良级配松散土，处于饱和松散状态下，属于可液化土。新淤砂在天然情况下，结构疏松，干容重1.29～1.42g/cm3；渗透稳定性差，渗透试验表明，渗透破坏形式为流土，允许渗透比降仅0.22～0.27；抗水流冲刷能力低，表面冲刷流速为0.07～0.13m/s。

试验研究成果还表明，新淤砂的透水性强，固结速度快。不排水状态下的剪切强度(内磨擦角)仅5度，固结排水后可达31.8～34.0度。一期围堰施工后，其堰基新淤砂层，经14m厚的填料自重压重三个半月后，实际测试新淤砂的干容重，由平均1.40g/cm3增长为平均1.59g/cm3，相对密度可达0.80以上。

根据以上研究成果，认为新淤砂层经一定处理后，作为围堰基础的一部分在技术上是可行的。对新淤砂层采取的主要结构处理措施有：

(1)加强堰体及基础防渗：防渗墙墙体穿过全部复盖层(含新淤砂层)、强风化层，进入弱风化层1.0m；对弱风化层中的强透水带进行帐幕灌浆处理。

(2)迎水坡设置块石防冲保护结构。

(3)堰脚采用压坡围封和盖重措施，防止堰体下的新淤砂发生震动液化。

(4)限制基坑抽水下降速度不超过0.5～1.0m/d；随基坑水位下降，及时挖除堰体背水侧以外的新淤砂，并立即做好反滤、围封及盖重。

4、深水抛填