水布垭防淘墙试验段工程施工和安全监测综述

第38卷第4期
2 0 0 7年4 月
人 民 长 江
Yangtze River
V01．38．No．4
April， 2007
文章编号：1001—4179(2007)04一(D79—02
水布垭防淘墙试验段工程施工和安全监测综述
燕 乔
(三峡大学湖北省水电工程施工与管理重点实验室，湖北宜昌443002)
摘要：由于水布垭泄洪消能的要求，需要在河床消能区的两岸修建深达40m的地下连续墙，这一结构特点以及
需要在复杂的地形地质条件下修建使得防淘墙工程具有相当的难度，目前尚未有类似规模的工程。分析总结
了防淘墙试验段工程中的施工方法与经验，介绍了防淘墙试验段工程中的安全监测措施，并对监测结果进行了
分析，结果表明防淘墙试验段的施工方法是可行的，从而为防淘墙整体施工提供了宝贵的经验。
关键词：防淘墙；试验段；施工；安全监测；水布垭水电站
中图分类号：Tv513 文献标识码：A
1 概况
水布垭泄洪消能区基岩岩性软弱，抗冲能力低；两岸又有高
边坡和三大滑坡体，地质环境较差；在从地质条件的适应性、水
力学条件、泄洪对高边坡和滑坡的影响、施工条件及施工进度、
电站运行条件、工程量和造价等方面进行了综合分析比较后，最
终选定了在两岸修建水下连续墙即防淘墙方案。
由于水布垭防淘墙的结构设计和施工方案除参照了龙羊峡
防冲墙外，无其他成熟的经验可资借鉴，而龙羊峡防冲墙的地
质、地形条件和施工环境与水布垭工程有较大差别，为使水布垭
防淘墙的设计和施工方案做到切实可行，特在全面开展防淘墙
工程施工之前，划一定范围先进行防淘墙生产性试验，从而为后
续防淘墙工程的施工提供经验和作为进一步优化设计的依据。
2 施工方案的选定
防淘墙工程需在河床附近修建高40m、宽3—4m的地下连
续墙，这在国内外还未曾有过，是一个世界级的工程，并具有度
汛以及施工干扰大的特点。因此，对经过多方论证后确定的设
计方案，采用什么施工手段，采取何种措施来修建防淘墙是非常
关键的问题。不仅要求施工方案技术上可行，能保证工程质量
和施工安全，还要充分考虑到工程的工期和经济上的要求。经
过仔细分析和调研在防淘墙试验段上考虑了两种主要施工方
案：
2．1 人工开挖
通过沿墙体轴线布置的竖井从防淘墙底部开始，竖井结合
平洞，墙体内预留锚索廊道，采用人工钻爆法，分层逐层向上施
工，人工装渣、矿斗吊运出渣，混凝土泵结合下料孔逐层回填混
凝土的方式，完成全部墙体施工。其中，防淘墙竖井的布设时考
虑了墙体的整体设计要求，在不影响墙体结构的前提下，并满足
墙内

锚索施工及开挖出渣、材料吊运等要求，结合墙体分块和现
场实际情况设置了8个竖井。
(1)灌浆施工。由于防淘墙在清江水位以下施工，且基岩
可能存在断层和裂隙，为创造墙体干地施工条件，墙体开挖前需
要进行必要的防渗处理。根据防淘墙墙体设计宽度及两岸地形
条件，左岸防淘墙防渗施工平台设计高程为209 m。平台形成后
在墙体两侧及两端分别进行固结灌浆、帷幕灌浆施工，同时对沿
墙体轴线布置的竖井进行施工。灌浆施工共分3部分进行，即
前期固结灌浆、中间固结加密灌浆和帷幕灌浆。
(2)竖井施工。竖井是施工和材料运输的主要交通要道，
为保证安全必须在该段防淘墙固结灌浆和帷幕灌浆施工完毕
后，才能施工。竖井净断面考虑为3 m×2 m(沿墙体轴线长度3
m)，顶部高程210 in，竖井内设安全爬梯和升降设备，同时，为防
止超过高程210 m的洪水进入竖井，要求在竖井顶部设置水密
封装置。竖井开挖后，及时进行衬砌。
(3)墙体施工。通过竖井自下而上同时向上下游两方向进
行施工。基本按3 m层高开挖、3 m层高浇筑，开挖循环进尺为
1．5—2．5 m，局部地段视地质条件而相应调整。
(4)锚索施工。预应力锚索分3层布置，高程178 m层和
186 m层均采用墙体施工时预留廊道，锚索施工在墙体施工时
穿插进行，高程196 m层锚索则在枯水期将墙体外侧(靠河侧)
明挖至高程195 m后在进行。
2．2 机械成孔(槽)施工法
该方案采用大型钻孔机械沿防淘墙轴线进行钻孔，采用泥
浆护壁，然后下放钢筋笼，灌注混凝土，并使桩与桩之间套接，或
先钻2个钻孔桩，然后钻孔桩之间采用反弧槽孔相连，形成连续
的墙体。
防淘墙厚度为3—4．5 m，墙深达40 m，且地形地质条件复
杂，经过多种成孔(槽)机械的比较，选择直径3．5 m气举反循环
钻机进行施工。防淘墙施工前，先在墙体顶部沿轴线修建12 m
宽的施工平台。钻孔从防淘墙一端开始，按奇、偶数孔间隔钻
收稿日期：20Or7—01—19
作者简介：燕乔，男，三峡大学湖北省水电工程施工与管理重点实验室，副教授，博士。

人 民 长 江 2007芷
进，即先钻奇数孔，待两相邻的奇数孔混凝土浇筑完毕并达到一
定的强度后，再钻两奇数孔之间的偶数孔。相邻孔之间的中心
间距为3 m，孔与孔之间相互套接。每个孔钻完后，即放入钢筋
笼，这样就形成了由连续钻孔灌注桩组成的防淘墙。并在有锚
索的部位，预留一个1、5 m×1．5 m×1、5 m的空腔。便于锚索内
锚段的安装施工。
墙体共设3层锚索，为便于施工，共布置2条锚固端施工
洞，3条锚拉施工洞。锚固端施

工洞紧邻墙体内侧布置，锚拉端
施工洞布置在山体内。锚索钻孔和穿索，均由内锚端施工洞向
锚拉洞进行，锚索张拉在描拉洞内进行。锚索与墙体的联结，即
内锚端通过墙体内预留空腔二期混凝土的浇筑，使之联成整体。
2．3 施工方案分析比较
人工开挖方法简单易行，不需要购置大型施工设备，既可以
从下往上开挖又可从上往下开挖，并可根据工期需要和投资要
求设置相应竖井数目，方法灵活机动。
对于机械施工方案，具有工效高，工期短的优点，但需要购
置大型机械设备，工程造价高且施工技术要求高，受江水、气候
条件影响较大。由于防淘墙墙体是由机械钻孔并相互套接形成
一个个桩相互连接形成墙体，因此桩与桩之间的连接不够紧密，
会影响防淘墙墙体的完整性，在受到脉动水压力的作用下，严重
时会造成墙体的破坏而失效。因此从设计安全以及工程成本的
角度来分析，机械施工方案有较大缺陷。
因此综合各种因素分析，最终在防淘墙试验段选择人工竖
井钻爆开挖的方式。
3 安全监测
防淘墙的安全监测分为外观和内观两部分。由于防淘墙处
于大崖高坡体坡脚，为了观测防淘墙墙体本身的变形和防淘墙
开挖对大崖高坡体的扰动，特在防淘墙墙体附近(靠河测)以及
靠山侧各设置了3个观测墩，共计6个。对于内观，主要包括收
敛观测和钢筋应力应变以及混凝土温度观测。
3．1 外观监测
外观监测主要利用全站仪对观测墩进行三维变形观测，通
过将近1 a的观测数据表明，大崖高坡体上的3个观测墩(J1～
J3)3个方向的位移(河流方向为Y轴，垂直河流方向为 轴，高
程方向为日轴)均较小， 向最大位移为0．018m(J3)，Y向最大
位移为0．03 m(J2)，H向最大位移为一0．023 m(J3)，且有渐渐
趋向稳定的趋势。这说明防淘墙的开挖对大崖高坡体的扰动较
小。
防淘墙墙体附近的3个观测墩(J4一J6)的观测结果相对于
观测墩(J1 J3)来说位移要大一些， 向最大位移为一0．09 m
(J5)，Y向最大位移为一0．065 m(JS)，H向最大位移为0．125 m
(J5)。经分析，这主要是由于帷幕灌浆和固结灌浆的施工影响
造成的。在灌浆结束后，几个墩的观测表明位移有渐渐趋向稳
定的趋势，说明防淘墙墙体本身是稳定的。
3．2 内部观测
3．2．1 收敛观测
为了确保施工期间防淘墙的安全和围岩稳定，分别在3,4、
5、6号竖井高程202 m 4个监测断面和洞体第10块173．5 m高
程、第13块167．0 m高程两个监测断面埋设了24个收敛计。
通过观测，竖井在202 m高程的变形值最大为0，65，啪，最
小为0．01 113111，绝对变形量很小，说明防

淘墙试验段竖井岩体在
施工时段内是基本稳定的。只是开挖过程中爆破对竖井的收敛
变形影响较大，因此需要调整爆破参数，以便减少影响(见图
1)。
防淘墙试验段在墙体开挖形成后，布置了4个监测断面进
行了墙体收敛变形观测。从观测的成果来看，洞体的收敛变形
较小，说明墙体开挖后整体是稳定的。
图1 7．OO3年竖井收敛监测变化过程线
3．2．2 钢筋应力应变和混凝土温度监测
通过在墙体混凝土中埋设的钢筋计和温度计监测的情况来
看，钢筋应力变形不大。而施工期混凝土水化热温升较高，因此
应采取一些措施来降低混凝土水化热温升带来的影响。但总体
上对墙体的安全影响不大(见图2)。
图2 2OO3年防淘墙 一1O第(12)块温度过程线
4 总结
水布垭泄洪消能区防淘墙工程是一项世界级工程，施工难
度非常大。试验段工程所采用的施工方法从实际施工以及监测
的情况来看，是合理可行的，从而为防淘墙整体工程的施工提供
了很好的借鉴和参考作用，同时也为以后类似工程积累了可靠
的参考依据。
(编辑：赵凤超)
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