世界上规模最大的沉井群

中国三峡集团新闻中心 王 波

何为沉井？为什么说向家坝水电站的沉井群是世界规模最大的？回答这些问题，首先得从向家坝水电站坝址的地质条件说起。

向家坝水电站工程坝址位于金沙江下游的向家坝峡谷河段出口处。坝址两岸地形整齐，河谷形态呈不对称的“U”型。大坝坝基岩体、地下厂房洞室群围岩体皆以强度很高的厚层砂岩为主。向家坝工程坝址的地形、地质条件适宜修建混凝土重力坝，但也有不尽如人意的地方。其中，坝基范围内河床覆盖层厚达10～40米，是摆在建设者面前的一道难题。这个覆盖层一共有三层：砂卵砾石层、砂层、含崩（块）石的砂卵砾石层，覆盖层下面才是坚实的砂岩——也就是大坝坝基岩体。大坝不能直接在松软的覆盖层上修建，得把厚达几十米的覆盖层挖走，直至坚实的基岩。其实挖走几十米厚的覆盖层对于现代化的机械施工来说也是“小菜一碟”。但由于向家坝河床狭窄,河段又属通航河段,为保证施工期河道畅通，因此一期土石围堰形成的基坑施工区范围十分有限，如果不管三七二十一直接把基坑内几十米厚的覆盖层挖走，就会破坏一期土石围堰的基础，进而危及一期土石围堰的安全。因此，在挖走覆盖层以前必须在围堰堰脚修建一道混凝土挡墙，避免覆盖层挖走后围堰基础失去支撑而倒塌。

沉井及降水体系平面布置图。 制图/田宗伟

向家坝的沉井群的设计与施工，其实质就是修建这道混凝土“挡墙”。与一般挡墙不同的是，它一共由10个23米×17米见方的“井”连接成一道挡墙。沉井的施工过程，通俗地讲，首先是在地面上浇筑起一个23米×17米见方、沿口为2米的类似“井”的建筑物，然后往“井”里吊入小型铲车将“井”底松软的土层挖走，“井”依靠自身的重力克服“井”壁磨擦阻力就会下沉。经过多次筑“井”和“井”底挖土循环，沉井就会不断地下沉，一直到达坚实的基岩，最后利用其它工程技术，向井内回填混凝土和井间接头处理。向家坝沉井每个“井”内分6格，“井”间距2米，下沉深度最浅43米、最深达57米，最大入岩深7米。修建10个这样的沉井并将它们连接起来，就成了一道混凝土“挡墙”，对围堰的稳定起到保护作用，从而为下一步挖走基坑内的覆盖层做好了准备。一期工程结束后，沉井还将作为二期纵向围堰的基础部分继续发挥作用。

其实，沉井施工技术早已用于桥墩、港口、码头等工程的修建。而且从单个沉井来说，向家坝沉井不是最大的，但是由十个沉井组成的沉井群却是世界规模最大的，更由于其特殊的地质状况，使得其设计和施工没有类似经验，难度国内外罕见。

由于地质状况复杂，如何确保沉井垂直、平稳下沉是向家坝沉井群施工最大困难。施工者必须针对不同的地层采取不同的技术措施：穿越第一层砂砾层时，要通过严格控制不均衡下沉、对称开挖、加强观测、及时纠偏等进行施工，保证沉井在初始阶段形成正确的下沉轨迹。在穿越砂层时，要制定相应预案防备诸如管涌、流沙、突沉等各种地质灾害对沉井的危害。对于第三大层砂砾石中的超大直径崩块石，要采取局部开挖、局部爆破的方法处理。

同时，由于沉井群分批交错施工，工序复杂，设备及人员投入多，管理难度加大；沉井群离一期土石围堰脚最近距离仅8米，施工场地狭窄，临时设施布置受局限，沉井群立体交错施工，安全隐患大，沉井下沉不可预见因素多，易发生事故等等，都使施工组织和管理难度加大。

沉井群沉到底后全貌。摄影/高峰

向家坝沉井群于2006年3月份开始施工，经过参建各方的团结协作、艰苦拼搏，这项全国之最的工程于2006年9月份顺利完成，并创造了施工质量和安全“双优”的成绩。