武汉阳逻长江大桥南锚碇工程外围挡水帷幕自凝灰浆防渗墙施工.pdf

第2 1卷 第 1 期 2 0 0 7年 2月 资源环境 与工程 Re s o u r c e s En v i r o nme n t&En g i n e e r i n g 武汉 阳逻长江大桥 南锚碇 工程 外 围挡水 帷幕 自凝灰浆 防渗墙施工 邓 百印，卜云峰(中国水利水 电基础工程局，天津3 0 1 7 0 0)摘要：通过工程实例介绍 自凝灰浆防渗墙技术在武汉阳逻长江大桥 南锚碇工程外围挡水帷幕 中的应用L_ r-程 施 工 中的要 点。关键词：阳逻长江大桥；南锚碇；帷幕挡水；自凝灰浆防渗墙 中图分类号：U 4 4 3 2 4 文献标识码：A 文章编号：1 6 7 1 1 2 1 1(2 0 0 7)0 1 0 0 2 6 0 4 专家点评：该论文记载了比较多的有关本工程施工的生产试验数据，并把这些数据收集、提炼、总结出来，让大家J 分享。同时这篇论文有着非常重要的现实指导意义，采用自 凝灰浆防渗墙是一种既经济又实用的好方法，值得大f 力推广。该论文既详细介绍了施工方法和施工工艺，又有具体的检测资料反映防渗墙的施工质量，为本法的推广J 提供 了有力的证据。吴礼生l 1 工程简介 武汉阳逻长江公路大桥位于武汉市东北郊，上游距 武汉约 3 0 k m，桥位左岸为武汉市新洲区阳逻镇，右岸为 武汉市洪山区向家尾，主桥采用双塔单跨悬索桥方案。其中右岸的南锚碇基础采用内径 7 0 m，厚 1 5 m的圆形 地下连续墙。为了加 固基坑外侧土体，改善基坑受力条 件，降低封水、排水风险和减少对长江防汛的影响，保证 洪水期长江大堤的绝对安全，在地下连续墙外围建造挡 水帷幕，与圆形地下连续墙的净间距为 9 6 m，在平面上 呈同心圆环布置，墙体中心线直径为9 3 0 m。南锚碇位于长江南岸的 I级阶地，地面标高约为 2 2 0 m，第四系覆盖层厚度超过 5 0 m，下伏基岩为砂 岩、砾岩，顶板标高约 一 3 0 m。其中地表人工填土为耕 土，厚 0 30 5 m不等，较松散。第 四系全新统 冲积 层，自上而下分为以下 亚层：粘性土层；淤泥质土 层；亚粘土夹亚砂土与粉砂层；粉砂层；细砂层；中砂层；圆砾石层。其 中，层总厚度 1 1 7 4 2 2 3 0 m，粘性土、亚粘土多位软塑及流塑状，粉砂层 极松散；层厚度 4 9 71 8 8 1 m，多呈松散一中密 状；层及 以下总厚度 1 9 5 43 3 8 0 m，多呈 中密一 密实状。挡水帷幕需嵌入 的全、强风 化泥质砂 岩、砾 岩、砂砾岩，为不等粒砾状结构，块状构造，多为钙质胶 结，层厚 3 0 0 9 8 0 m。南锚碇区亚砂土、亚粘土渗透系数为 1 7 41 0 I 4 7 5 21 0 c m s，属弱透水相对隔水层；粉砂、细砂 及圆砾渗透系数为 1 4 91 02 7 41 0 c m s，为 强透水层；砂岩、砾岩渗透系数为 2 3 1 1 0。2 5 4 1 0 c m s，为微透水一不透水层。南锚碇区地下水埋 深上部潜水为 0 40 6 m，下部承压水为 1 0 52 5 m。基岩裂隙水水量不均，具有一定的承压性。根据南锚碇区复杂的地质情 况，为确保锚 碇基 坑 开挖过程安全稳定无渗漏现象，在锚 碇基础外 围 8 5 m处建造 自凝灰浆 防渗墙，发挥其防渗效果好的优点，对基坑开挖止水防渗起主要作用。本工程于 2 0 0 3年 1 0月 1日开始施工，经过前期生产性试验和正式施工 期，于 2 0 0 4年 1 月 1 5日圆满结束。2 设计要求 自凝灰浆防渗墙 设计墙厚 0 8 m，设计墙顶高程+2 2 0 m，墙体中心线长度 2 9 2 2 m，墙体嵌入强风化岩 石不 0 3 M P a，弹性模量 5 0 M P a，渗透系数 i 1 0 c m s，以上数值可通过调节水灰比进行调整。3 生产性试验 外围挡水帷幕总工程量为 1 5 1 7 6 m ，需在地连墙 施工期间完成，总工期控制在 3个月以内，最高月成墙 面积将超过 6 0 0 0 m ，施工强度高，且挡水帷幕平均深 收稿 日期：2 0 0 61 0 2 5；改 回日期：2 0 0 61 21 3 作者简 介：邓百 印(1 9 6 7一)，男，高级工程师，水 电水工专业，从事基础处理工程施工技术和管理。Ema i l：d k e y e s o h u e o m 维普资讯 第 1 期 邓百印等：武汉阳逻长江大桥南锚碇工程外围挡水帷幕 自凝灰浆防渗墙施工 2 7 度达 5 2 m，成槽需穿过总厚度达 3 3 8 0 m、中等密实一 密实状态的砂层和砾石层，需嵌入基岩，因此对成槽工 艺有较高的要求。为确定适合本工程地质特点的成槽方法以及 自凝 灰浆原浆配合 比，选取具有代表性的槽段，针对成槽工 艺与灰浆配比的相对匹配性进行 自凝灰浆防渗墙生产 性试验，以便指导后续 自凝灰浆防渗墙的施工。试验采用抓斗纯抓法成墙，根据现场实际情况，设 两个试验区：第一试验区由 B H一 1 2型液压抓斗施工；第 二试验区由 H S 8 4 3 HD型抓斗施工。生产性试验期间，吕 恒。1 6 l 0 0 0 靴。内衬。一 顶板 H ：些逖墙 填芯 碾压混凝 土 0 自凝灰浆助 睦 幕 0 卜 寸 9 6 3 1 0 7_0 0 1“0 一 lI I 图 1 自凝灰浆防渗墙纵 向剖面图 F i g 1 L o n g i t u d i n a l s e c t i o n o f t h e c u t o ff w a l l wi t h s e l f-s e t t i n g mo r t a r l l I I l l，一、，、预计基岩顶面：D 一一一 一 ，一 图 2 外围挡水帷幕 自凝灰浆防渗墙展开 图 F i g 2 T h e s t r e t c h o u t v i e w o f c u r t a i n a g a i n s t wa t e r wi t h s e l f-s e t t i n g mo rta l 按槽孔上、中、下部位分别取样进行抗压强度试验，结 果见表 1，弹性模量和渗透系数试验结果见表 2。表 1 生产性试验墙体材料抗压强度试验成果表 T a b l e 1 Te s t i n g d a t a o f t h e c o mp r e s s i o n wa l l ma t e r i a l 表 2生产 性试 验墙体 材料弹性模量和渗透 系数试验成果表 T a bl e 2 Th e mo d u l u s o f e l a s t i c it y a n d p e r me a bl e i n d e x o f t h e wall ma t e rial 从 以上试验结果分析，生产性试验期 间采用 的 自 凝灰浆原浆配合比完全能够满足设计要求。生产性试验施工 自9月 3 0日开始，至 1 0月 2 2日 结束，共计完成 1 2个槽孔，其 中第一试验 区完成 I 期 槽孔 5个，I I 期槽孔 2个；第二试验区完成 I 期槽孔 4 个，I I 期槽孔 1个。施工结束后，我们对生产性试验期 间的施工工效进行了统计，详见表 3。表 3生产 性试 验施工工效统计表 Tab l e 3 Eff e c t d a t a o f c o n s t r u c t i o n i n p r o d u c t i o n t e s t 。造 L 生产 其它 生产工效 平均工效 孔序地层 2 用时 h mS h(台班 一，)(z 台班一，)从工效统计表 中可以看出，I 期槽孔施工工效高于 I I 期槽孔施工工效，分析 主要是 由于 l I 期槽孔施工时 受接头部位墙体材料强度高的影响，若适当缩短 I、I I 期槽间隔时间，施工工效将会有所提高。4自凝灰浆原浆配制 自凝灰浆原浆是 由水、水 泥(P O 3 2 5普通硅酸盐 水泥)、膨润土加入分散剂(N a C O )、缓凝剂(白糖)配 维普资讯 2 8 资源环境 与工程 2 0 0 7年 制而成的，在用抓斗开挖槽孔过程中，不断注入这种浆 液 充填新开挖的槽孔，并起固壁作用，在槽孔开挖完 成后，混有地层 中土砂颗粒的灰浆可 自行凝结成止水 防渗的墙体。经前期生产性试验施工确定自凝灰浆原 浆配合比见表 4。表4自凝灰浆原浆配合比表单位：(k g m )Ta b l e 4 T h e c o mp o n e n t s o f p r o t o p l a s m o f s e l f-s e t t i n g mo rta r 施 工中原浆 配制的程序为：先制 膨润土浆，膨化 2 4 h后，再加入水泥和缓凝剂搅 拌 2 m i n即可，泵送至 槽孔使用。新制膨润土浆配合 比和最终 自凝灰浆原浆 施工配合 比分别见表 5和表 6。表5 新制膨润土浆配合比表 单位：k g T a b l e 5 T h e c o mp o n e n t s o f t h e n e wl y-ma o l e b e n t c h i te mo rt a r 表 6 自凝灰 浆原 浆施工配合比表 T a b l e 6 Th e c o n s t r u c t i o n p r o p o rti o n o f p r o t o p l a s m o f t h e s e lf-s e t t i n g mo rt a r 按表 6参数进行 自凝灰浆 原浆制拌，在 现场对其 性能进行试验检测，检测结果见表 7。表 7 自凝灰浆原浆性 能试验成果表 Ta b l e 7 T e s t i n g d a t a o f t h e p r o t o p l a s m o f t h e s e l f-s e t t i n g mo r t a r 5 墙体施工过程 5 I 施工顺序 自凝灰浆防渗墙分槽段施 工，I、I I 期槽长度依据 抓斗斗宽而定，为 2 5 m和 2 8 m。施工顺 序：先开挖 相邻一期槽，后 开挖其间二期槽，沿一 个方 向连续进 行，开挖顺序为(见 图 3)：图 3 自凝灰 浆帷幕 施工顺序 示意图 Fig 3 P r o c e d u r e i n c u rt a i n c o n s t ruc t i o n o f s e l f-s e tt i n g mo rta r 5 2 造孔设备 采用 HC 6 0和 B H一 1 2型液压抓斗和 H S 8 4 3 H D型钢 绳抓斗施工。液压抓斗闭斗力大，挖掘能力强，钢绳抓 斗可冲抓作业，挖掘深度大，并可使用重凿破碎基岩。5 3 成槽方法(1)覆盖层用纯抓法 开挖，抓斗边挖掘边 向槽 孔 内注入 自凝灰浆原浆，直至预计深度。(2)基岩开挖根据前期生产性试验情况表明可 用抓斗直接抓取。6 质量检查及工效统计分析 6 1 质量检查 自凝灰浆防渗墙造孔 过程 中，按槽孔上、中、下部 位分别取样进行抗压强度物理力学试验，试验检测结 果见表 8，弹性模量和渗透系数试验结果见表 9、表 1 0。表8 自凝灰浆防渗墙墙体材料抗压强度试验成果表 Tab l e 8 T he c o mp r e s s i o n d a ta o f t h e mo rta r i n the c u t o f f wa l l 槽孑 L 号 抗 槽孑 L 号 抗 槽孑 L 号 抗压M强度P a 槽孑 L 号 抗压M强度P a MP a MP 表9 自凝灰浆弹性模量试验成果表 Ta b l e 9 T h e t e s t i n g d a t a o f mo d u l u s o f e l as t i c i t y o f t h e mo r t a r 维普资讯 弟 1 期 邓百印等：武汉阳逻长江大桥南锚碇工程外围挡水帷幕 自凝灰浆防渗墙施工 表 1 0 自凝灰浆渗透系数试验成果表 T a b l e 1 0 Th e p e r me ab l e c o e f fic i e n t o f t h e s e l f-s e t t i n g mo r t a r 槽孔号渗透系 槽孔号 渗透 系数 槽孔号渗透系 槽孔号 渗透系 t ，、t 。s-tc m s c m(c m。s (c m s )自凝灰浆 防渗墙施工完毕 2 8 d后，沿墙体轴线均 匀布置 4个检查孑 L，钻孑 L 取芯做注水试验，试验成果见 表 1 1。表 l l 自凝灰浆防渗墙检查孔成果表 T ab l e 1 1 Da t a f r o m t h e t e s t i n g we l l f o r c u t o ff wa l l wi t h t h e mo rta r 通过以上试验检测数据可 以看 出，自凝灰浆 防渗 墙成墙完全符合设计标准，能够满足本工程止水防渗 的设计要求。6 2 工效统计分析 自凝灰浆防渗墙施工结束后，对本工程自凝灰浆 防渗墙施工工效进行了统计，本工程共计完成成墙面 积 1 8 1 1 2 9 9 m ，纯 抓耗 时 3 4 0 4 0 9 h，生 产 耗 时 3 6 3 7 2 1 h，累计施工 总耗 时 4 8 2 3 3 9 h，纯抓工效 为 4 2 5 7 m 台班，生产工效为 3 9 6 0 m 台班，大平均工 效为 3 0 0 6 m 台班，远远高于同期施工地下连续墙的 液压铣纯造孑 L 工效 6 4 4 m 台班。上部墙体材料的强度；若间隔时间长，I 期槽孑 L 底部的 墙体材料强度较高，会使I I 期槽孑 L 施工难度增大，孑 L 斜 难于控制，工效降低。(2)由于 I、I I 期槽孑 L 搭接长度为4 0 c m，是上槽孑 L 长度(2 5 m或 2 8 m)的 2 8 6 3 2 0 ，施工期间，I I 期槽孑 L 内浆液混入的 I 期槽孑 L 墙体碎屑较多，致使 槽孑 L 内的浆液粘度增加，同时，由于强风化基岩的颜色 与凝结硬化后的墙体材料颜色接近，使 I I 期槽孑 L 基岩 鉴定难度增加，考虑到两个 I 期槽孑 L 间的最大净间距 仅有 2 m，可采用两个相邻 I 期槽孔基岩面深度的平均 值作为中间 I I 期槽孑 L 的岩面深度。(3)根据 自凝灰浆墙体材料抗压强度物理力学试 验 报告证 明，自凝灰浆原浆强度在槽孑 L 内上部和下 部相差较大，为确保取样均匀，能够充分反映该槽孑 L 内 自凝灰浆性能，施工中采用在槽孑 L 上、中、下部 取样成 型，以中部取样检查 的结果作为综合评价墙体材料性 能的主要依据。同时，我们建议。在今后 的施工 中。可 以采用上、中、下部取样，混合后成型试块，作为该槽孑 L 墙体材料性能评价的依据。8 结论(1)通过本工程 的施工证 明，外围挡水 帷幕采用 自 凝灰浆防渗培的施工工艺是切实可行的，施工所用 的自凝灰浆原浆浆液配合 比是合理 的正确的，成墙施 工后，墙体材料的抗压强度、弹性模量和渗透系数均能 满足设计要求的指标。(2)自凝灰浆 防渗墙技术起源于欧洲，在 中国尚 处于试验应用阶段，仍需在实际工程施工中不断总结，逐步形成一种系统的、完善 的防渗成墙工艺。7 施工 经验 总结 参考文献：根据本次外围挡水帷幕的施工情况可以看出：(1)自 凝灰浆墙体受 I、I I 期槽孑 L 的施工间隔时间 的影响较大，I I 期槽孑 L 在 I 期槽孑 L 施工 完成后 3 5 d 开始施工较为适宜，若间隔时间短，将会影响 I 期槽孑 L 1 高钟璞 大坝基础防渗墙 M 北京：中国电力出版社，2 0 0 0 2 孙钊 大坝基础灌浆 M 北京：中国水利水 电出版社，2 0 0 4 3 堤防垂直防渗与地基加固技术 R 武汉：长江水利委员会，2 0 0 6 4 水利电力部 土工试验规 程 M 北京：水利 出版社，1 9 8 0 Co n s t r u c t i o n o f Cut o ff W a l l wi t h Se l f-Se t t i n g M o r t a r o f t he Ou t s i d e Cur t a i n i n S o ut he r n Anc h o r a g e Fo un d a t i o n o f t he Ya ng l uo Br i d g e DENG Ba i y i n g，BU Yu n f e n g (C h in a F o u n d a t io n E n g i n e e r i n g B u r e a u of W a t e r R e s o u r c e a n d P o w e r，T i a n j i n 3 0 1 7 0 0)Ab s t r a c t：T hi s p a p e r d e a l s wi t h t he c o n s t r u c t i o n o f c u t o f f wa l l wi t h s e l fs e t t i n g mo r t a r o f t h e o ut s i d e c u rta i n i n s o ut h e r n a n c h o r a g e f o u nd a t i o n o f t h e Ya n g l u o Brid g e i n W u h a n Ci t y o f Hu b e i Pr o v i n c e S o me k e y p o i n t s i n t h e c o n s t ruc t i o n h a v e b e e n d i s c us s e d Ke y wo r d s：t h e Ya ng l u o b rid g e；s o u t h e r n a n c h o r a g e f o u n d a t i o n；c u rta i n a g a i n s t wa t e r；c u t o f f wa l l wi t h s e l f-s e t t i n g mo rta r 维普资讯