強風化硅質頁巖止水帷幕選型及工藝參數研究

陳宏飛，陳 策

（1.南寧市城市建設投資發展有限責任公司，廣西　南寧 530021；2.上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

強風化硅質頁巖止水帷幕選型及工藝參數研究

陳宏飛1，陳 策2

（1.南寧市城市建設投資發展有限責任公司，廣西南寧 530021；2.上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

深基坑工程是一個綜合性的巖土工程問題，地下水的控制是關系到基坑安全的重要因素之一。南寧市某大橋錨碇基坑主要處于強風化硅質頁巖層，錨碇基坑開挖面臨滲漏水帶來的邊坡失穩風險。在研究滲漏水影響因素后，以基坑止水帷幕設計及施工為例，進行了帷幕選型及工藝參數試驗，有效控制地下水滲漏問題，為同類型工程的設計及施工提供參考與借鑒。

強風化；硅質頁巖；注漿帷幕

1　概述

南寧市某大橋為單跨420 m地錨式懸索橋，一跨過邕江。北錨碇平面尺寸48.5 m×56 m，基坑最大深度約44 m，基坑開挖面積約1.4萬m2，周圍無重要建（構）筑物。南錨碇平面尺寸48.5 m×58 m，基坑最大深度約36 m，基坑開挖面積約1.2萬m2，基坑外側約8 m范圍既有廠房須保護。主橋及錨碇詳見圖1～圖4。

圖1　主橋平面圖

圖2　主橋立面圖

圖3　北錨碇基坑平面圖

圖4　南錨碇基坑平面圖

錨碇基坑距離邕江水平距離約150 m，邕江常水位標高約66 m，洪水位標高約80 m，錨碇坑底標高約50 m。臺風期間洪峰通過橋址區域，江水與基坑內地下水位出現同漲同落現象，證明基坑與邕江存在一定水力聯系。基坑開挖及錨碇施做過程中須采取必要的降水、止水措施，保證基坑安全并為錨體施工創造條件。

2　工程地質及水文地質

根據地質詳勘資料，錨碇范圍內的地層巖性按由新到老的順序分別為：人工填土、含礫低液限粘土、強風化硅質頁巖、全風化泥巖、灰巖。

橋址區地表水與地下水的主要補給來源為大氣降水，地表水與地下水受氣象水文因素影響明顯。地下水賦存于基巖裂隙。裂隙發育基巖透水性較強，裂隙水量較大。

地表水對混凝土具有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有微腐蝕性；地下水對混凝土具有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有微腐蝕性。

根據地勘報告，錨碇所處強風化硅質頁巖層節理、裂隙極為發育，錨碇距離邕江的水平距離約150 m，邕江常水位標高約62 m，與基坑坑底高差達16 m，為保證基坑施工的安全，須采用必要的降止水措施，為錨碇施工創造必要條件。本工程距離基坑距離邕江水平距離較小，圍巖節理、裂隙發育，降水漏斗影響范圍大，地下水與邕江江水存在一定水力聯系，合理選擇降、止水措施關系到工程成敗。

3　止水帷幕方案比選［1-8］

基坑開挖出露的主要地層滲透系數詳見表1。

表1　地層滲透系數表

根據地層滲透系數，中風化灰巖可認為不透水，取為止水帷幕的隔水層。常用的截水措施有高壓旋噴樁、水泥土攪拌樁、壓力注漿等，各措施比選詳見表2。

表2　止水措施比選表

錨碇基坑距離邕江水平距離約150 m，地下水與邕江存在一定水力聯系，且錨碇基坑外側存在既有廠房等重要建筑物，基坑開挖深度范圍內主要含水地層為強風化硅質頁巖，該巖層裂隙發育，松散破碎，原巖強度較大。若采用降水措施，地下水最大降深約16 m，降水工程量及風險較大，經綜合比選，采用坑外截水、坑內抽排的方案。

根據止水帷幕施工的可行性、適應性及造價綜合考慮，基坑止水采用壓力注漿帷幕。

4　注漿工藝及參數現場試驗

在止水帷幕施工前進行試驗，以期在復雜工程地質情況下確定最佳工藝及參數。按原設計工藝及參數試驗過程出現注漿壓力達不到要求、單孔延米注漿量遠超設計值的情況。經現場勘察明確強風化硅質頁巖層裂隙較為發育，漿液隨裂隙滲透流失，不能有效凝固。為保證止水帷幕的有效性，須保證漿液在設計有效擴散半徑情況之內形成有效凝固。因此通過調整漿液配合比，減小水灰比并適當摻加外加劑（速凝劑）等措施，方案通過采用幾組不同水灰比、不同速凝劑摻量的方案，以期獲得較為理想的止水帷幕施工參數。主要試驗參數及結果詳見表3。

表3　試驗參數及結果匯總表

方案一減小漿液水灰比，不添加外加劑，注漿壓力達不到設計值且延米注漿量過大，經判斷分析漿液有效凝固時間長，漿液擴散半徑仍較大，不能滿足設計要求。

方案二減小漿液水灰比，增加水玻璃（5%、10%），漿液能在短時間內凝固，注漿壓力達到設計值，但注漿過程中經常發生爆管、堵管的情況，注漿不順利，且水玻璃用量較大，費用較高，不能滿足設計要求。

方案三減小漿液水灰比，增加水玻璃（2%）、同時摻加速凝劑（5%），注漿較為順利，注漿壓力及延米注漿量均滿足設計要求，且費用可控。

5　試驗結果及開挖驗證

注漿試驗完成后，委托檢測單位對止水帷幕的滲透性進行檢測，檢測單位分別在帷幕深度11.5～12 m、25～25.5 m兩段進行了鉆孔降水頭注水試驗，兩個試驗段的滲透系數分別為8.13× 10-6cm/s、9.56×10-6cm/s，小于1.0×10-5cm/s，滿足設計要求。

帷幕按照方案三的工藝及參數進行大面積施工，經后續基坑開挖驗證，帷幕施做完畢后基坑開挖坑內僅少量滲水，帷幕施工效果良好。

6　結語

大橋錨碇基坑位于強風化硅質頁巖層，該巖層裂隙較為發育，透水性強，基坑距離邕江較近，經方案比選采用坑外帷幕注漿、坑內集水明排的方案。施工過程中對強風化硅質頁巖層帷幕注漿施工工藝及參數進行試驗研究，調整了注漿工藝及參數，根據檢測結果及基坑開挖坑內滲漏量驗證滿足設計要求。設計方案在滿足基坑安全及錨碇施工相關要求的情況下，節約了工程造價，取得了一定的經濟效益，可為類似工程提供借鑒與指導。

［1］史亞軍，胡文博.深基坑止水帷幕施工技術比選［J］.市政技術，2003（2）:102-105.

［2］金成文，張慶玉，陳平.濱海潮間帶砂石層止水帷幕施工實踐［J］.探礦工程，2007（3）:33-35.

［3］郭培國，尹建林，郭玉祥.深基坑滲漏事故處理的探索和實踐［J］.西部探礦工程，2012（3）:6.

［4］李家濤，胡長明，張文萃，等.某鄰近河道深基坑止水處理技術［J］.施工技術，2014（1）:67-70.

［5］黃鑫磊，何曄，占光輝.深基坑減壓降水設計優化與止水帷幕隔水效應分析［J］.上海國土資源，2014（2）:25-27.

［6］王剛.隧道富水地層帷幕注漿加固圈參數及穩定性研究［D］.山東濟南:山東大學，2014.

［7］邢少川.富水巖溶隧道施工技術研究［D］.北京:北京交通大學，2014.

［8］李文華.軟弱圍巖隧道帷幕注漿施工技術［J］.鐵道勘察，2015（3）: 42-44.

P54

B

1009-7716（2016）07-0305-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.090

2016-04-05

陳宏飛（1984-），男，廣西南丹人，工程師，從事市政工程建設管理工作。