大藤峡水利枢纽工程二期围堰防渗墙工期及施工方案设计

程振，张新荣

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021）

1 概况

大藤峡水利枢纽工程是珠江流域综合治理开发的关键工程，也是红水河水电基地的重要组成部分，是以防洪、航运、发电和水资源配置为主，结合灌溉等综合利用的工程，不仅具有公益性效益，而且具有可观的发电效益。

工程分两期导流，一期导流先围左岸，由束窄后的右岸河床过流；二期导流围右岸，由一期建成的20 孔泄流低孔、1 孔泄流高孔过流。二期围堰是大藤峡水利枢纽工程最重要的临时建筑物之一，二期上、下游围堰均采用塑性混凝土防渗墙的防渗结构形式，墙厚1.0 m，墙底嵌入弱风化岩石1.0 m。二期上、下游围堰防渗墙工程量共计9 849 m2，具有工期紧、成墙造孔难度大、施工强度高等技术特点，它的设计与施工也是大藤峡水利枢纽工程的重大关键技术项目之一。

2 施工技术特点

二期围堰从2019 年10 月初开始截流戗堤预进占施工，至2020 年4 月填筑完成，二期围堰工程施工总工期为7 个月[1]。二期围堰施工进度关键线路：戗堤进占—大江截流—防渗墙施工—挡大汛堰体填筑。

防渗墙施工的主要特点：1）堰基基岩裸露，多为含泥细砂岩、泥岩及泥质粉砂岩，岩石硬度相对较低，河床部位岩体呈弱风化状态；2）防渗墙体大部分位于水下抛填的堰体中，抛填水深10.0～28.0 m，密实度难以控制，对防渗墙受力及造孔的孔壁稳定不利，施工中极易产生孔壁坍塌；3）防渗墙施工工期紧，施工强度高，平均月成墙面积需超过3 300 m2。

3 施工工期安排

在二期上、下游挡枯水期围堰堰体填筑进占过程中，防渗墙施工平台陆续形成，为早日进行防渗墙施工，根据挡枯水期围堰堰体填筑进占的进度安排，上、下游围堰防渗墙施工平台分3 区布置，各施工分区防渗墙施工时段安排见表1。

4 施工方案设计

4.1 槽孔建造施工方案

防渗墙成槽施工方法有钻劈法、钻抓法、抓取法及铣削法。根据该工程成墙的地质条件及工期要求，由于钻劈法效率较低，不予考虑。铣削法施工速度快、自动化程度高，在100 MPa 以下岩层中适应性良好，但国内机械数量少，成墙单价相对较高，因此也不予考虑。抓取法成槽效率高，但槽孔斜率的控制相对困难，钻抓法主孔可以起到导向作用，使槽孔斜率易于控制，成槽质量较好，因此，槽孔建造方法推荐钻抓法[2]。

4.1.1 钻抓法成槽槽段划分

二期围堰钻抓法成槽施工方案中，一、二期槽段长度均为6.6 m，一、二期共用接头管处主孔，槽孔具体布置见图1，一、二期槽布置见图2。

图1 钻抓法槽孔布置图（单位：cm）

图2 钻抓法一二期槽布置图（单位：cm）

4.1.2 施工机械设备配套选型

钻抓法成槽每3 槽共用1 套机组，每套机组配备1 台SG40 液压抓斗、1 台旋挖钻机、6 台CZ-30冲击反循环钻机，具体可根据施工分区长度及进度要求确定机组套数。

4.1.3 槽孔建造施工方法

1）每槽段采用2 台CZ-30 冲击反循环钻机同时钻凿两侧边主孔，并一次性钻凿进入弱风化基岩1.0 m 处，采用旋挖钻机在砂砾石填筑体内钻中间主孔。由于旋挖机工效较高，可以在冲击钻钻凿两侧边主孔时依次完成3个槽段中间主孔的施工。

2）采用1 台SG40 液压抓斗依次抓取3 个槽段的副孔至基岩面。

3）每槽段采用2 台CZ-30 冲击反循环钻机钻凿基岩内槽孔，基岩内槽孔由2 个主孔、1 个副孔及4 个小墙组成，可分4 次钻凿完成。

由于一、二期槽孔无法同时施工，根据槽段划分及设备配套成果，并考虑施工设备外形尺寸，槽孔建造施工顺序为先施工一期槽，后施工二期槽。

4.2 槽孔建造耗时分析及设备数量

4.2.1 施工机械生产能力分析

考虑基岩以上墙体在砂砾石心墙中形成，成墙部位要求砂砾石填筑体粒径在15 cm 以下，砂砾石填筑体可采用SG40 液压抓斗抓取成槽，SG40液压抓斗抓取砂砾石效率可达200 m2/（台·d）。

该工程防渗墙下部基岩为粉砂岩、泥质粉砂岩，防渗墙嵌入弱风化基岩2.0 m。考虑围堰基础岩石硬度相对较软，CZ-30 冲击反循环钻机钻凿岩石孔功效为2 m/d，钻凿砂砾石孔的功效为15～20 m/d；旋挖机钻砂砾石孔的功效为10 m/h。

4.2.2 施工耗时分析

二期上游围堰防渗墙总长279.0 m，成墙面积4 063 m2，平均墙深14.5 m。根据防渗墙成槽施工方法成果，各施工工序耗时如下：1）钻凿两侧边主孔耗时为1.5 d，其中，钻凿砂砾石孔、岩石孔分别需要1.0，1.5 d，旋挖机可同时完成3 个槽段的主孔施工，不占用直线工期；2）液压抓斗抓取每槽段副孔耗时0.5 d，第1，2，3 个槽段占用工期分别为0.5，1.0，1.5 d；3）3 个槽段同时进行基岩内槽孔建造，先钻凿2 个主孔耗时0.5 d，然后钻凿副孔耗时0.5 d，4 个小墙分2 次钻凿耗时1.0 d。

根据上述防渗墙成槽各工序耗时分析，第1，2，3 个槽段开挖需要耗时分别为4.0，4.5，5.0 d，完成3 个槽段共计需要13.5 d。

4.2.3 槽孔建造施工机械设备数量计算

1）上游围堰

根据施工分区成果及槽孔建造施工方法，二期上游围堰防渗墙施工1 区共计12 个槽段，一、二期槽各6 个，均分两序进行施工，每序均为3 个，可配备1 套机组；2 区共计14 个槽段，一、二期槽各7个，均分两序进行施工，其中，Ⅰ序槽为4 个、Ⅱ序槽为3 个，可配备1 套机组，额外再配备1 台液压抓斗及2 台冲击反循环钻机；3 区共计24 个槽段，一、二期槽各12 个，分两序进行施工，每序均为6个，可配备2 套机组。

根据上述防渗墙成槽各施工区设备需要量，二期上游围堰施工3 区设备投入量最大，因此，按施工3 区进行设备总量计算。施工考虑备用设备，则二期上游围堰施工配备SG40 液压抓斗3 台（1 台备用）、CZ-30 冲击反循环钻机14 台（2 台备用）、旋挖钻机2 台（1 台备用）。

2）下游围堰

据施工分区成果及槽孔建造施工方法，二期下游围堰防渗墙施工1，2 区各18 个槽段，每区的一、二期槽各9 个，每期槽均分两序进行施工，其中，Ⅰ序槽为5 个、Ⅱ序槽为4 个，1，2 区可配备1套机组，额外再配备1 台液压抓斗及4 台冲击反循环钻机；3 区共计28 个槽段，一、二期槽各14 个，均分两序进行施工，每序均为7 个，可配备2 套机组，额外再配备1 台液压抓斗及2 台冲击反循环钻机。

根据上述防渗墙成槽工期分析成果，二期下游围堰施工3 区设备投入量最大，因此，按施工3区进行设备总量计算，考虑备用设备与上游围堰共用，则下游围堰配备SG40 液压抓斗3 台、CZF-1200 冲击反循环钻机14 台、旋挖钻机1 台。

4.3 成墙施工

塑性混凝土浇筑采用直升导管法，导管的装拆和料斗的提升由汽车吊配合进行。根据槽段尺寸，每槽段布设2 套导管，在每套导管的顶部和底节管以上设置0.5～1.0 m 的短管。导管采用法兰连接，做到密封可靠，导管应布置在该槽段控制范围的最低处，导管下设完毕后，底口距槽底控制在15～25 cm。浇筑过程必须连续进行，并保证混凝土面上升速度不小于2 m/h，导管埋入混凝土内应在2.0～6.0 m 范围内。混凝土面应均匀上升，高差应控制在0.5 m 以内[3]。浇筑混凝土时，做好测量、观察记录。一旦发生堵管，可利用汽车吊上下反复提升导管进行抖动来疏通导管；如果无效，可在导管埋深允许的高度下提升导管，利用混凝土的压力差降低混凝土的流出阻力，达到疏通导管的目的[4]。当以上方法均无效时，可考虑重新下设另一套导管，新下设的导管底部应完全插入混凝土面以下，然后用小抽筒将导管内的泥浆抽吸干净，方可继续进行混凝土的浇筑。

4.4 施工工期可行性分析

根据防渗墙施工成果，按最大施工设备投入量，完成每个防渗墙施工分区的净工期为20.0 d，则二期上、下游围堰防渗墙施工总净工期为2 个月。考虑施工过程中的各种不确定因素对施工连续性的干扰，尤其是上、下游围堰防渗墙施工3 区的施工工期最为紧张，应对突发情况的抗风险能力较弱。为增加防渗墙工期的抗风险能力，防渗墙施工3 区需要在净施工耗时的基础上延长工期。在保证上、下游围堰度汛要求的前提下，考虑将防渗墙工期延长1 个月，调整后防渗墙工期为2019 年11 月至2020 年1 月，总工期为3 个月。

5 结语

大藤峡水利枢纽工程于2019 年10 月30 日实现大江截流，2020 年1 月完成防渗墙施工，有效保证了二期围堰挡水发电。防渗墙施工采用钻抓法槽段分期施工，且在有效工期2个月的基础上，将总工期调整为3 个月，增强了施工过程中应对突发状况的抗风险能力，避免了各种不确定因素对施工连续性的干扰，为混凝土防渗墙施工积累了经验，为类似工程提供了参考，具有推广应用价值。