三峽三期上、下游土石圍堰分別為Ⅳ、Ⅲ級臨時建筑物，上游防滲軸線全長400.98 m，墻厚0.8 m，最大墻深35.5 m，防滲軸線呈直線形式布置。下游防滲軸線全長426.35 m，墻厚1.0 m，最大墻深28.0 m，防滲軸線呈折線形式布置。上游圍堰防滲采用單排高壓旋噴灌漿上接土工合成材料心墻形式，造墻施工平臺高程為72.0 m，上接土工合成材料心墻呈“之”字敷設至高程82.0 m，高噴墻下接帷幕鉆灌至巖體q≤50 Lu止；地層自上而下大致分為：回填風化砂、全風化、強風化、弱風化四層。下游圍堰防滲采用雙排高壓旋噴墻上接土工合成材料心墻型式，高噴墻墻頂高程為69.0 m，其上土工合成材料“之”字敷設至高程79.0 m，對于基礎透水巖體及右岸坡透水帶采取防滲帷幕灌漿處理。地層條件與上游比四層全有較少，部分地段缺全風化，少數地段只有回填風化砂和弱風化兩層。
三期上、下游土石圍堰防滲工程墻體設計總面積20357 m2，墻下帷幕3000 m，施工工期40 d，造墻施工招標文件要求采用振孔高噴工藝，帷幕灌漿采用墻內埋鋼管施工。其工程特點是：工期緊、強度高、任務重。造墻與灌漿難點是造墻。
針對工程施工特點、難點，比對國內有關防滲工程實例以及振孔高噴工藝目前技術狀況，短時間、大面積采用振孔高噴工藝完成三期三峽上、下游土石圍堰高噴墻施工任務，尚存三個未解決的主要問題：⑴成墻深度難以達到上游設計墻深35.5 m，下游28.0 m；⑵墻底嵌入堅硬的花崗巖0.5m無成功把握；⑶機具設備社會存有量少，且需大量投入資金試驗、改造和制做。
因此單一的造墻工藝方案難以滿足工程要求，經研究決定，在規模造墻施工前，進行了以振孔高噴為主，常規高噴為輔，鉆噴一體化和自凝灰漿防滲墻為技術儲備方案的現場工藝試驗。試驗結束后成果經專家評審認為：四種工藝各有所長均可采用，只要合理的進行工藝配置可滿足工程快速施工的需要。因此，三期土石圍堰防滲墻施工是在試驗研究成功的基礎上，采用了四種成墻工藝、進行科學組合之后得以順利完成的。
質量技術要求：鉆孔精度≤1%，嵌入花崗巖弱風化層0.5 m。單排成墻厚度不應小于80 cm，雙排旋噴成墻厚度不小于1.0 m，且滿足以下技術指標：
高噴墻 自凝灰漿墻
抗壓強度R28 ≥3 MPa ≥0.5 MPa
抗折強度T28 ≥0.8MPa
滲透系數K20 ≤i×10-5 ≤i×10-6
墻體允許滲透坡降J ＞50 ＞40
初始切線模量E0 500～800MPa 120～240 MPa
2 主要施工設備簡介
振孔高噴機：是近年來研制的新設備，由振孔機樁架、振動錘和高噴管組成。底架長12 m，寬6～7 m，樁架高35 m，提升力200 kN，液壓步履行走。成孔原理為用大功率振動錘將整根的高噴管快速送至預定深度成孔。振動錘為雙電機型，功率有60 kW和90 kW兩種，有振動和旋轉功能配振管實現旋、擺、定噴施工作業。高噴管可組裝成單管、雙管和三管。一般采用一機兩泵配制。
常規高噴機具：重探廠生產的XY-2型地質鉆機；山東泰安灌漿公司生產的GP-5高噴臺車。一般采用一機一泵配制。
鉆噴一體化機具：由自制底座和塔架與重探廠生產的GQ-60型地質鉆機組合而成，機具的優點是一次定位可連續完成鉆孔、噴漿工作，減少了移動定位工序。塔高18.5 m，單根噴管長最大16 m，可配單、雙管，步履方式行走。一般采用一機一泵配制。
自凝灰漿設備：德國寶峨生產的BS655型抓斗、抓挖最大深度40 m；W-1001挖掘機（兼步履式吊車）起吊重量15 t；重錘7 t（圓鑿、方鑿各2個）。
3 防滲墻施工
3.1 造墻工藝與布置
上游造墻采用自凝灰漿、鉆噴一體化、常規高噴三種工藝組合施工。
自凝灰漿由水泥、膨潤土、緩凝劑、分散劑與水配置而成，在用抓斗、反鏟挖槽過程中，將這種漿液注入槽孔中，起固壁作用，固化后為防滲墻體。在我國雖有應用的工程實例，但在大型水電站土石圍堰防滲工程中尚未應用。據規模施工前的現場試驗結論看：墻體強度低，墻下第一段灌漿有被掏空的可能，宜布置在堰體填筑最早，造墻時段最長的部位，以便對墻下帷幕進行重復灌漿。由于漿液固化時間雖然可通過配比調節，但調節范圍只限于24h內，當槽深較大難以在漿液固化之前成槽時不宜采用，故布置在右側。
鉆噴一體化實際是常規高噴鉆、噴合一的改進工藝。常規高噴鉆、噴分離，施工工序有：造孔→移開鉆機→噴機就位→孔口試噴、下噴管→上提開噴等。一體化簡化為：鉆孔→投球、上提開噴二道，工效大大提高。常規高噴一般用合金鉆頭或金剛石鉆頭及其它沖擊等鉆頭成孔，一體化鉆具采用石油勘探牙輪鉆頭，其結構特殊、壽命長、鉆進速度快，能適應各種地層全斷面鉆進。鑒于一體化為改進工藝、新設備、新機具，工藝經驗不多，為確保工程質量和工期，施工布置時將其放在常規高噴之間以備一體化設備出現問題時常規高噴補救。
左、右岸端頭為三墻加厚區，施工場地小岸坡有1m厚斜面砼護坡，設計嵌入砼0.5m，因此采用入巖能力較強的常規高噴施工。
下游造墻由振孔高噴和常規高噴工藝組合施工。
振孔高噴是用大功率振動錘直接將高噴管送至預定深度即開始上提的一種高噴技術。噴射注漿機理同常規高噴相似，造孔采用振、轉結合同時進行，下管速度快，成孔機理先進且不需固壁材料。規模造墻施工前的現場試驗表明，在風化砂回填層造24 m深孔時只需5 min左右，且有一定的入巖能力。由于成孔快可采用小孔距不分序連續施工，工效高，適宜于雙排防滲墻部位，缺點是目前孔深有限（試驗時最大孔深24.5 m），因此布置在孔深較淺的右側。
左右岸接頭加厚區（四排墻）、砼斜坡段同上游一樣采用常規高噴施工。
3.2 上游墻施工方法
工藝流程：測量放樣→先導孔施工→高噴孔、自凝灰漿挖槽施工→墻體埋灌漿鋼管→帷幕灌漿→質量檢查
（1）先導孔是測量放樣后造墻前的第一施工項目，目的是確定墻底線。先導孔造孔采用XY-2型地質鉆機造孔，膨潤土漿固壁。取芯要求為：風化砂回填地層每5 m取一次樣，以下100%取樣（芯）。孔深要求進入花崗巖弱風化5 m，孔距20 m一個，特殊部位根據地質條件依監理要求加密，孔徑φ75 mm。在自凝灰漿以外的一體化和常規高噴部位，先導孔兼作高噴Ⅰ序孔，取芯完成后按設計參數立即進行高噴作業。
(2)常規高噴：分Ⅲ序鉆噴。造孔采用地質鉆機，固壁采用膨潤土泥漿，達到設計深度后移開鉆機噴機就位進行地面孔口試噴，并檢查高壓系統的完好性及設備的可靠性和檢查壓力、轉速、提速等滿足要求后開始下設噴管至孔底，為防止噴管下設過程中泥砂堵塞噴嘴，邊噴水邊下管(但水壓不宜太大)。然后原地旋轉噴射至孔口冒漿開始按設計要求的技術參數進行噴射灌漿。噴射過程中，發現不冒漿時停止提升，原地靜噴至孔口冒漿再提升。因機械故障、孔內事故等原因而造成的施工參數未達到設計要求的孔段，要進行復噴，其重復搭接長度≥0.5 m。上游墻孔距0.6～0.75 m，孔徑130 mm。
（3）鉆噴一體化施工：本次施工過程中由于導流器機械原因未過關，部分孔投球不能配合到位，增加了不應有的提鉆驗孔和孔口試噴兩道工序，尚待改進完善。其它如膨潤土漿固壁，檢查壓力、轉速、復噴等工藝同常規高噴。一體化孔距0.6～0.75 m，孔徑130 mm。
（4）回灌：常規高噴和鉆噴一體化噴射灌漿完畢后均需做移機回灌（向孔內回灌水泥漿或冒出的棄漿），直到漿面不再下沉為止，以保證墻頂設計高程。
（5）孔斜控制：常規高噴鉆機就位后將機身調平，保證“三點一線”，并用水平尺復核，開孔偏差≤5 cm；鉆噴一體化機具就位后調平底座和調直塔架，開孔時用水平尺復核鉆桿使之鉛直。部分孔（包括常規高噴孔）采用了基巖帷幕孔測斜儀進行抽驗。
（6）鉆埋灌漿管：常規高噴、一體化墻體樁體成墻達24 h以上，用地質鉆配合金或金剛石鉆頭造110 mm的孔，孔深至墻底以上0.5 m，孔口高出地面0.2 m，孔內沖洗干凈注0.5∶1水泥凈漿，再下91 mm的無縫鋼管，每節6 m絲扣連接。
（7）自凝灰漿施工：采用“純抓法”和“抓鑿法”配合施工，即由抓斗先抓風化砂，遇到硬巖以后采用重鑿沖擊破碎，然后由抓斗抓出破碎的巖塊，直至設計孔深。 [NextPage]
3.3 下游墻施工方法
下游墻施工工藝流程及常規高噴施工方法同上游墻，不再敖述。振孔高噴施工方法如下：
（1）振孔高噴墻：采用雙泵大流量不分序連續施工。
測量放樣后首先沿防滲軸線進行導槽開挖，導槽寬1 m，深2～3 m，用機械挖槽后再用人工回填1～2 m，導槽可以消除淺部個別石塊對振管的阻擾，減少廢漿的污染。振孔機調平以后即進行振孔施工，首先送漿和供壓縮氣，送漿采用單泵，漿量約80 L/min，風量約1.0 m3/min，待兩管出漿、供壓縮氣正常后即可旋轉振管下振。旋轉速度約15 r/min，下振速度宜控制在2.0～5.0 m/min，盡可能保持勻速下振，并保持孔口冒漿冒氣正常，當冒漿冒氣量不足時，應放緩下振速度。振管下振到基巖面附近時要減速，發現有明顯變化時，要及時標出位置，再繼續慢速下振，以確保進入基巖。
振孔到達設計孔深后，即可向漿路投球器中投球，投球后約30 s，漿壓明顯上升，此時開動第二臺漿泵，當漿壓提高至35.0 MPa孔口冒漿冒氣正常后，開始慢速旋轉在孔底靜噴30 s，然后旋轉上提噴漿。孔深大于大于15 m的部分提升速度20 cm/min，小于15 m的部分提升速度30 cm/min。正常提升至距地面約1.5 m進入人工挖溝后，可適當加快提升速度，并降低噴漿壓力，直至提出地面。
孔、排距原設計分別采用0.6 m和0.8 m，施工過程中發現樁徑達1 m以上，改為孔距0.8 m，排距1.0 m。
（2）振孔高噴墻體預埋灌漿管：高噴孔上提噴射灌漿至孔口后，立即用振管帶著灌漿鋼管下部在原高噴孔（孔距1.6～1.8 m）插入到距墻底0.5 m止。管徑φ89 mm，淺孔部分灌漿管為焊接，伸孔部分為絲扣連接，以防振動下管過程中被拉斷。
（3）振孔高噴孔孔斜控制：振機兩個步履管平行于防滲墻軸線就位后，依靠振機上的水平泡調平振機，水平泡居中表明振機立柱鉛直，可進行振孔高噴作業。
（4）回灌：利用導槽內的漿液自然回灌。
4 墻下帷幕灌漿施工
墻體達50%強度后，在預埋鋼管內采用自上而下、分段阻塞灌漿，上游采用孔口循環灌漿、下游采用孔內循環灌漿。
段長：第一段（接觸段）前期2 m，第二段及以下各段段長為5 m，后期設計修改為第一段1 m，第二段為6 m，第三段及以下各段段長為5 m。
漿材：強度等級不低于42.5的普硅水泥。
灌漿壓力：上游圍堰第一段0.2～0.3 MPa，第二段0.3～0.5 MPa，第三段及以下各段0.8 MPa。下游圍堰第一段0.3～0.5 MPa，第二段0.5～0.8 MPa，第三段及以下各段1.0 MPa。
孔徑：φ76 mm，終孔孔深深入到q≤50 Lu止。
孔距：上游圍堰1.8 m；下游圍堰1.6～1.8 m。
結束標準：在設計壓力下，注入率不大于1 L/min后，繼續灌注60 min，可結束灌漿。
封孔：全孔結束灌漿后，采用0.5∶1水泥漿“機械壓漿封孔法”封孔。封孔后孔口干縮部分，可采用砂漿繼續封填密實。
5 工效分析
注：完成自凝灰漿防滲墻2 734.498 m2，其中回填風化砂及覆蓋層2 481.142 m2，全風化基巖232.358 m2，強風化基巖（包括砼）22.479 m2，累計用時1 023.03 h，綜合大平均工效為64.15 m2/臺日。
將工效平均值換算成每單機臺班工效分別為：振孔高噴成孔42.8 m/機·臺班，噴漿25.3 m/機·臺班；一體化成孔29.3 m/機·臺班，噴漿21.8 m/機·臺班；常規高噴成孔9.9 m/機·臺班，噴漿22.1 m/機·臺班。可以看出成孔工效振孔高噴＞鉆噴一體化＞常規高噴（噴漿因參數不同不作對比）。由此可見振孔高噴和鉆噴一體化工藝先進，值得推廣。
6 設計優化與修改
當造墻施工進行一個時段后，針對施工顯出的質量情況和工期問題，設計對造墻施工要求進行了優化和修改。
（1）振孔高噴墻雙排墻改為單排墻：下游高渠部分（見圖四）振孔最先完成，第一排完成施工第二排時發現墻厚已≥1 m，固取消第二排。但在高低渠連接段設計分別在墻軸線上、下游各加一段14.5 m長高噴墻以適應變形。
（2）高噴孔距調大，上游常規高噴分序施工，后序孔鉆孔時經常出現“取芯”現象，說明孔距與噴射參數不盡合理為避免出現不連續和空洞，部分高噴孔距由0.6 m增大到0.7～0.75 m，同樣下游振孔高噴孔距由0.6 m增大到0.8 m。
（3）振孔入巖深度由要求0.5 m變為0.2 m，原因是振孔機具接觸硬巖后損壞嚴重，入巖0.5 m困難。
（4）自凝灰漿由入強風化（弱風化）0.5 m變為入全風化2 m。灰漿的凝固時間與成槽時間時有緊張，根據地質條件設計放寬要求。
（5）帷幕第一段段長改為1 m且不壓水，因為墻下帷幕第一段以下各段當q值達到設計要求后不再繼續鉆灌，但第一段是必須灌漿的，所以不壓水直接灌漿可節省工期。
7 質量檢查與分析處理
防滲墻體質量檢查方法為：開挖檢查、鉆孔取芯、注水試驗；室內力學試驗等四種。帷幕灌漿檢查方法：主要采用鉆孔取芯壓水。
開挖檢查：僅在振孔高噴部位進行挖坑長×深=5×3 m左右。從出露墻體看連續性好，表面較平整說明孔距合理，樁徑1.2 m左右，說明噴射參數合理。
墻體鉆孔取芯，芯樣獲得率最高達91.4%，光滑成柱狀，注水試驗滲透系數部分孔段達到0，最大1.16×10-6cm/s，滿足設計值K≤i×10-5cm/s要求。
帷幕檢查孔共完成27個孔，q值滿足≤5 Lu要求。
三期土石圍堰防滲工程完工后，經基坑三角堰抽水驗證，上游圍堰坡腳沿線滲漏量為270 L/h，下游圍堰坡腳沿線滲漏量為80 L/h，防滲質量滿足合同要求。
8 結語
防滲工程于2002年10月25日開工，至2002年12月10日完工，歷時45d。
三峽三期土石圍堰防滲工程施工是在進行了工藝試驗、成果評審基礎上確定的工藝及方法。實踐證明工藝可靠、方案正確、質量好、施工快，滿足了基坑提前閉氣抽水工期要求。
振孔高噴首次在大型水電站土石圍堰防滲墻中運用和孔深、入巖等問題的增大了振孔高噴工藝實用性，使工藝方法趨向更加成熟先進。
鉆噴一體化工藝思路正確，可適應各種地層，但需進一步解決好導流器與投球關系，工效還能提高。
自凝灰漿防滲墻與傳統造墻工藝比再次證明成本低、工效快、墻體無接縫等優點，墻底第一段帷幕被掏空問題表現不明顯，分析認為墻底灰漿混有風化砂，比凈漿強度高，因而未被掏空。此次在三峽工程中運用是成功的。
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
