三峽一期圍堰運(yùn)行后-調(diào)查和試驗(yàn)

1、三峽一期圍堰運(yùn)行后-調(diào)查和試驗(yàn)摘要：三峽一期圍堰安全運(yùn)行3年后拆除。堰體大量采用當(dāng)?shù)仫L(fēng)化砂，其中70m以下為水下拋填，最大拋填深度25m。對(duì)部分風(fēng)化砂進(jìn)行了調(diào)查和物理、力學(xué)性能試驗(yàn)，證明水下拋填不會(huì)產(chǎn)生大的顆粒級(jí)配分離現(xiàn)象，干密度可滿足設(shè)計(jì)要求，堰基淤砂層不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)液化。柔性材料防滲墻運(yùn)用3年后，墻厚及力學(xué)性能均滿足設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞：三峽一期圍堰 風(fēng)化砂 柔性材料防滲墻 三峽一期圍堰安全運(yùn)行3年后于1996年10月開始拆除。該圍堰分為茅坪溪段、上游橫向段、縱向段和下游橫向段，軸線長(zhǎng)2502.36m，最大堰高42m，圍護(hù)基坑面積75萬m2，屬四級(jí)臨時(shí)建筑物。圍堰采用水下拋填風(fēng)化砂為主要填料、

2、堰基保留原河漫灘部分淤砂、柔性材料作防滲心墻、上接土工合成材料的方案。經(jīng)過3年運(yùn)行，證明圍堰設(shè)計(jì)、施工是成功的。二期圍堰同一期圍堰有著許多類似之處。為進(jìn)一步給二期圍堰的設(shè)計(jì)、施工和安全可靠性分析提供數(shù)據(jù)參數(shù)，在一期圍堰拆除中，對(duì)圍堰水下拋填風(fēng)化砂、堰基淤砂和柔性材料防滲墻等進(jìn)行了實(shí)況調(diào)查和試驗(yàn)。1 水下拋填風(fēng)化砂調(diào)查與試驗(yàn)一期圍堰堰體大量采用了當(dāng)?shù)仫L(fēng)化砂，其中66m迎水面兩處距防滲墻水平距離1m范圍內(nèi)的取樣試驗(yàn)結(jié)果看，泥漿不同程度地浸入到水下拋填風(fēng)化砂中(表3)。從表3可知，相同高程距防滲墻水平距離1m范圍內(nèi)取樣測(cè)得的干密度和小于0.1mm顆粒含量，均高于距防滲墻1.63.0m處取樣結(jié)果。造成

3、這種差異的原因有兩種可能：一是料源風(fēng)化砂本身的差異所致，二是泥漿浸入造成的。從0+672和0+697斷面兩個(gè)取樣槽(坑)15個(gè)試樣的顆粒級(jí)配分析結(jié)果看(表2)，風(fēng)化砂中小于0+1mm顆粒含量的最大值為12+3%，平均10.7%。這一結(jié)果與一期圍堰風(fēng)化砂料場(chǎng)顆粒級(jí)配曲線的包絡(luò)線范圍基本一致，從而可以排除料源發(fā)生大變化的可能性。由此，可以認(rèn)為距防滲墻水平距離1m范圍內(nèi)風(fēng)化砂中小于0.1mm顆粒含量的增高是由于固壁泥漿被擠壓浸入造成的；小于0.1mm顆粒的浸入，充填了風(fēng)化砂中的部分孔隙，使得距防滲墻水平距離1m范圍內(nèi)的風(fēng)化砂干密度有所提高。這一試驗(yàn)結(jié)果表明，在防滲墻施工初期，水下拋填風(fēng)化砂是比較松散

4、的，防滲墻造孔中，固壁泥漿的擠壓浸入，對(duì)風(fēng)化砂有一定的擠密作用，擠密的范圍約為防滲墻兩側(cè)各1m左右。經(jīng)擠密的風(fēng)化砂干密度，底部平均可以達(dá)到1.948/cm3，中部平均可以達(dá)到1.98g/cm3。表3 風(fēng)化砂距防滲墻不同距離取樣試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比距防滲墻水平距離1.63.Om距防滲墻1.0m以內(nèi)樁 號(hào)/m0+672 Z+3.O0+697 Z+2.50+702 Z+1.60+637 Z-0.121.0高 程/m66.066.066.02007-04-2366.0干密度(或干密度范圍)/gcm-31.731.781.841.831.99平均干密度/檢測(cè)樣數(shù)/gcm-31.78/31.94/100.10mm

5、顆粒含量(或含量范圍)/11.415.58.019.625.40.10mm顆粒含量平均值/分析樣數(shù)/11.6/321.9/10樁 號(hào)O+672 Z+3.00+697 Z+2.50+702 Z+3.00+665 Z-0.11.0高 程/m68.068.O干密度(或干密度范圍)/gcm-31.781.831.891.882.07平均干密度/檢測(cè)樣數(shù)/gcm-31.83/31.98/100.10mm顆粒含量(或含量范圍)/%11.58.815.912.823.30.10mm顆粒含量平均值/分析樣數(shù)/%12.1/317.2/102 堰基淤砂的試驗(yàn)研究葛洲壩水庫(kù)蓄水后，三峽壩址淤積了大量淤砂，厚約218

6、m，在水下處于飽和狀態(tài)，平均干密度1.40g/m3，比重2.652.76，空隙比0.91.09，平均相對(duì)密度0.43，屬均勻細(xì)砂。一期圍堰2007-04-23施工時(shí)，為減少開挖量，爭(zhēng)取工期，保留了堰基大部分淤砂，只在圍堰兩側(cè)堰角采取挖除淤砂、回填石渣、設(shè)置反濾層和堆石壓重等措施。運(yùn)行實(shí)踐證明，這些措施是成功的。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)拆除，在0+672背水側(cè)距防滲墻水平距離4m處，開挖取樣槽，槽頂高程66m(拋填風(fēng)化砂與淤砂界面)，底部高程56.1m(淤積層底部與河床沉渣界面)。在不同高程上檢測(cè)密度試樣12個(gè)，同時(shí)取代表性試樣進(jìn)行室內(nèi)比重、顆粒級(jí)配分析。密度檢測(cè)成果及其與施工前期對(duì)比，列于表4。表4 3年后淤

7、砂干密度與施工前期對(duì)比施工前期檢測(cè)結(jié)果*運(yùn)行3年后檢測(cè)結(jié)果(0+672樁號(hào))干密度范圍平均干密度高程水中位置平均干密度取樣個(gè)數(shù)總平均干密度/gCm-3/gcm-3/m/gcm-3/gcm-366.O62.5上1.5141.281.641.4062.559.0中1.4841.5059.056.1下1.504*：為1993年圍堰施工前期，長(zhǎng)江科學(xué)院在堰址處檢測(cè)結(jié)果從表4可知，圍堰運(yùn)行3年后，在上部自重作用下，淤砂的平均干密度由施工前期的1.40g/cm3，提高到1.50g/cm3(相對(duì)密度0.73)，達(dá)到密實(shí)狀態(tài)。經(jīng)自重壓密的淤砂于密度沿深度方向，表現(xiàn)為上、下部高于中部，這主要是由于位于沉渣持力層

8、上的底部淤砂在上部自重作用下得到壓密，而上部淤砂則受拋填風(fēng)化砂動(dòng)載和水上填筑施工機(jī)械荷載的作用得到壓密。這一結(jié)果符合土力學(xué)自重壓密原理。2007-04-23為了解圍堰施工期堰基淤砂的密度，在0+622迎水面、曲線也可以看出，80mm高的試樣固結(jié)在2h內(nèi)就可以完成，而90%的排水量是在5分鐘以內(nèi)完成的(見附圖)，這進(jìn)一步驗(yàn)證了保留堰基淤砂層不會(huì)產(chǎn)生淤砂振動(dòng)液化的結(jié)論。關(guān)系曲線3 防滲墻工程調(diào)查與試驗(yàn)為適應(yīng)堰基淤砂及水下拋填風(fēng)化砂的變形要求，又便于圍堰運(yùn)行后拆除，一期圍堰防滲墻采用了以風(fēng)化砂為骨料，加入粘土、水泥、水和化學(xué)添加劑復(fù)合而成的柔性材料。這種材料具有一定強(qiáng)度、彈模小、防滲性能好等優(yōu)點(diǎn)。在

9、圍堰拆除中，對(duì)防滲墻的實(shí)際成墻厚度、槽段連接以及3年后防滲墻的實(shí)際力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了調(diào)查和試驗(yàn)。3.1 成墻厚度和槽段連接調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)拆除暴露，在0+4500+702樁號(hào)，對(duì)不同高程的15處防滲墻斷面進(jìn)行了實(shí)際成墻厚度測(cè)量，實(shí)測(cè)厚度為80110cm，平均88cm，滿足墻厚80cm的設(shè)計(jì)要求。一期圍堰防滲墻采用分槽段澆筑，槽段之間采用套接形成連續(xù)墻。由于受現(xiàn)場(chǎng)拆除暴露部位的局限，僅在0+460和0+630進(jìn)行了調(diào)查。兩處接頭均可見明顯的接縫，其中0+630接頭，接縫中夾有泥皮、巖屑。這種接縫在高水頭作用下，將可能成為滲流通道。因此，二期圍堰防滲墻槽段接頭應(yīng)采用更加安全可靠的接頭形式。3.2 柔性材料均勻性的調(diào)查從現(xiàn)場(chǎng)多處拆除暴露的斷面和加工后試樣的表面看，柔性材料中不同程度混有未攪拌開的風(fēng)化砂團(tuán)塊和超徑風(fēng)化巖塊，使得防滲墻柔性材料局部欠均勻。從0+622樁號(hào)68m處試樣干密度分別為1.69、1.75、1.84g/cm3的測(cè)試結(jié)果可知，其干密度相差較大。3.3 柔性材料3年齡期的力學(xué)性質(zhì)防滲墻柔性材料力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，采