富水地層中地連墻結合坑底注漿加固施工技術

吳啟 涂仙杰

平南三橋是目前國內最大跨度拱橋，為保證拱座基礎能夠承載拱橋產生的巨大水平推力，北岸拱座基礎采用超大型圓形地連墻結合坑底注漿加固卵石層的施工技術。文章針對該工程難點和結構特點，介紹了該橋拱座基礎施工工藝，并闡述了地連墻結合坑底注漿加固施工技術修建拱座基礎的可靠性，為今后相似地質情況下修建超大型橋梁基礎提供參考。

富水地層;拱座基礎;圓形地連墻;注漿加固

U443.17-A-32-109-4

0?引言

平南三橋位于平南縣西江大橋上游6 km處，主橋采用主跨575 m中承式鋼管混凝土拱橋，引橋采用連續箱梁，是目前國內最大跨度拱橋。

平南三橋位于北岸的拱座基礎是全橋的控制性關鍵工程。由于地質條件極其復雜，為保證拱座基礎能夠承載拱橋產生的巨大水平推力，創新性地提出對北岸拱座基礎采用超大型圓形地連墻結合坑底注漿加固卵石層的施工技術（見下頁圖1）。北岸地下連續墻外徑為60 m，墻身厚1.2 m，地連墻按不等高設計，嵌入中風化泥灰巖≥4.0 m，墻身高29～35 m。地連墻墻身需穿過13.7～19.8 m厚的卵石層，考慮到卵石層成槽易塌孔的工程特性，對地連墻周邊和墻內閉圈范圍的卵石層內進行雙液（水泥+水玻璃）靜壓注漿封底止水和槽壁加固工藝。平南三橋是國內首次采用地下連續墻作為拱橋支座的橋梁。北岸拱座實際施工完成后各項指標均達到設計要求，驗證了在北岸富水地層中采用地連墻結合坑底注漿加固施工技術修建拱座基礎的可靠性，為今后相似地質情況下修建超大型橋梁基礎提供一定的參考。

1?工程地質和水文條件

平南三橋北岸拱座地處沖積河流階地地貌，地勢較平緩、開闊，軟塑性粉質黏土層層厚2.0～15.1 m，可塑性粉質黏土層層厚7.3～13.1 m，卵石層層厚13.7～19.8 m，中風化泥灰巖層厚24.6～30.3 m。

橋位區分布有大型地表水體潯江，橋位區上層滯水埋藏淺，不連續條帶狀分布，排泄主要為大氣蒸發，少量垂直下滲，與地表水水力聯系微弱。北岸卵石孔隙水具備承壓性，河床底面高程與卵石層頂面高程相近，卵石孔隙水穩水位與河水位相近，卵石層屬強透水層，卵石孔隙水與河水呈互補關系，與潯江河水水力聯系較強。

2?工程難點和結構特點

2.1?工程難點

（1）粉質黏土層承載力小，自穩性差，地連墻開槽極易導致塌孔，而由于黏土層孔隙率小，滲透性差，采用常規的注漿加固的方法漿液很難注入。

（2）北岸基礎不可避免要進入層厚13.7～19.8 m的卵石層中，透水性強，且該層與潯江水系聯系較強，地下水位高，降低水位難度大。

（3）基巖部分可能有溶洞等不利地質層，增加施工風險。

2.2?結構特點

針對以上難點，對北岸拱座基礎創新性地提出地連墻結合坑底注漿加固的施工技術，施作外徑60 m、墻厚1.2 m的超大型圓形地連墻基礎。其特點在于：

（1）為使上層黏土層達到地下連續墻開槽所需的強度要求，采用水泥土攪拌樁對其進行加固，并對地層中可能存在的較大溶洞進行預處理，排除成槽過程中存在的隱患。

（2）圓形地連墻具有明顯的空間效應，能夠利用自身拱效應優勢將外部水土壓力轉化為圓形圍護結構的環向均勻壓力，從而有助于減小基坑變形，提高結構物的整體穩定性。同時，增設內襯墻與地連墻形成墻體防滲整體，并增加了地連墻抵抗水土壓力的剛度。

（3）地連墻施工完畢后，對墻內閉圈范圍的卵石層進行雙液靜壓注漿封底止水，顯著增加了基坑開挖的安全性。

3?拱座基礎施工

3.1?水泥土攪拌樁施工

北岸地下連續墻具有墻體深、厚度大、需嵌巖等技術特點，為確保其施工質量、安全和進度，在地連墻主體工程開工之前，用水泥土深層攪拌樁法對覆蓋層上部的黏性土進行了加固。水泥土攪拌樁樁長15.5 m，樁體直徑為0.6 m。具體參數和布置如圖2所示。

本工程采用“兩噴四攪”的施工工藝進行攪拌樁施工，保證成樁質量。通過輕型動力觸探試驗表明，攪拌樁加固效果明顯，其承載力約為加固土體的3～4倍，且隨著深度增加，承載力提升顯著，達到了進行地連墻開槽施工的設計要求。

3.2?地連墻施工

3.2.1?導墻施工

導墻外徑為63.2 m，內徑為54.4 m，劃分為8段進行施工，每段弦長24.39 m，分段接頭與墻身槽段接頭錯開50 cm。

導墻開挖好一段后，采用綁扎鋼筋，架立模板，進行混凝土灌注。當混凝土強度達到70%時拆模，拆模后及時加設對口撐，以控制導墻變形。

3.2.2?地連墻成槽

地連墻混凝土強度標號為C35，抗滲等級為S12。綜合考慮到本工程地質條件和工期、質量等方面的要求，本工程選擇金泰SX40-A型液壓銑槽機進行施工。

地連墻擬劃分為Ⅰ、Ⅱ期槽兩種，各為20個，共40個槽段。其中，Ⅰ期槽軸線長度為6.942 m，分三銑成槽，先施工兩側主孔，再施工中間副孔，采用膨潤土泥漿護壁;Ⅱ期槽長度為2.8 m，一銑成槽。Ⅰ、Ⅱ期槽在軸線位置的搭接厚度為25 cm。地連墻槽段劃分見圖3。

槽段施工順序安排遵循以下原則：

（1）Ⅰ期槽應跳槽施工，減小相鄰槽段間的相互影響;

（2）墻身混凝土齡期≥7 d，可施工緊鄰槽段;

（3）盡量減少Ⅱ期槽兩側Ⅰ期槽墻身混凝土齡期差;

（4）先施工臨江側，合龍段設在下游側。

3.2.3?護壁泥漿及清孔換漿施工

為保證地下連續墻的質量和安全，本工程地下連續墻成槽時泥漿護壁全部采用優質膨潤土泥漿。

地下連續墻槽段開挖過程中，通過對泥漿制備、循環使用和廢漿的處理進行全過程管理，連續不斷地向溝槽中供給新鮮泥漿，使液壓銑成槽機依靠泥漿將切割的碎小巖塊和土體通過反循環帶出槽外，確保地下連續墻安全、優質、高效施工。

3.2.4?帽梁施工

帽梁外圓半徑為31.5 m，內圓半徑為27.8 m，厚3 m。構造圖如圖4所示。將帽梁平面分10個長度單元段進行施工，設置一個長度為2.8 m的合龍段，混凝土強度標號為C35。

3.3?注漿加固施工

地連墻施工完畢后，對墻內閉圈范圍的卵石層進行雙液靜壓注漿封底止水。注漿范圍為卵石層頂+11 m標高至巖面以下1 m。注漿孔采用梅花形布設，中心間距為1.5 m，漿液擴散半徑為0.9 m，注漿孔孔徑為130 mm?？孜徊贾们闆r見圖5。

3.4?內襯墻施工

內襯墻共有5層，4種類型，1 m、1.5 m兩種厚度，2.5 m、2 m兩種高度，底部仰角為25°（如圖6所示）。內襯墻采用逆筑法進行施工。

在施工平面上，將內襯墻劃分為10段組織流水施工，施工段長度為18.1 m。每一層均設置一個長度為2.8 m的合龍段。分段接頭分別與帽梁、墻身接頭錯開。內襯墻施工前，應先進行墻內土體的開挖。

3.4.1?土層開挖

地連墻內部土體分5層開挖至設計標高，層厚與內襯墻厚度一致。每層土均采用島式開挖法，即先開挖外圍土體作為內襯墻的施工作業面，在施工內襯墻的同時，再開挖中部區域土方，詳見圖7。

3.4.2?鋼筋安裝

鋼筋安裝前，先進行墻身處鑿毛，露出新鮮粗骨料，以增加內襯墻與墻身混凝土的連接性。鑿毛后，將預埋于墻身的連接鋼筋進行調整，先安裝上部內襯墻預留的連接鋼筋，再安裝墻身連接鋼筋。

3.4.3?立模澆筑混凝土

混凝土應一次澆筑完成。澆筑時水平分層，每層30 cm，并在下層混凝土初凝前完成上層混凝土澆筑。施工過程中控制混凝土入模的溫度?；炷翝仓瓿珊?，進行土工布覆蓋養生。

4?結語

平南三橋北岸拱座基礎采用地連墻結合坑底注漿加固的施工技術在國內尚屬首次。通過地連墻施工完成后基坑開挖進行墻體檢測，各槽段平整度、垂直度、抗滲性均達到設計要求，無滲水漏水現象，驗證了在北岸富水地層中采用地連墻結合坑底注漿加固施工技術修建拱座基礎的可靠性，為今后相似地質情況下修建超大型橋梁基礎提供一定的參考。

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