强风化硅质页岩止水帷幕选型及工艺参数研究

陈宏飞，陈 策

（1.南宁市城市建设投资发展有限责任公司，广西　南宁 530021；2.上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

强风化硅质页岩止水帷幕选型及工艺参数研究

陈宏飞1，陈 策2

（1.南宁市城市建设投资发展有限责任公司，广西南宁 530021；2.上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

深基坑工程是一个综合性的岩土工程问题，地下水的控制是关系到基坑安全的重要因素之一。南宁市某大桥锚碇基坑主要处于强风化硅质页岩层，锚碇基坑开挖面临渗漏水带来的边坡失稳风险。在研究渗漏水影响因素后，以基坑止水帷幕设计及施工为例，进行了帷幕选型及工艺参数试验，有效控制地下水渗漏问题，为同类型工程的设计及施工提供参考与借鉴。

强风化；硅质页岩；注浆帷幕

1　概述

南宁市某大桥为单跨420 m地锚式悬索桥，一跨过邕江。北锚碇平面尺寸48.5 m×56 m，基坑最大深度约44 m，基坑开挖面积约1.4万m2，周围无重要建（构）筑物。南锚碇平面尺寸48.5 m×58 m，基坑最大深度约36 m，基坑开挖面积约1.2万m2，基坑外侧约8 m范围既有厂房须保护。主桥及锚碇详见图1～图4。

图1　主桥平面图

图2　主桥立面图

图3　北锚碇基坑平面图

图4　南锚碇基坑平面图

锚碇基坑距离邕江水平距离约150 m，邕江常水位标高约66 m，洪水位标高约80 m，锚碇坑底标高约50 m。台风期间洪峰通过桥址区域，江水与基坑内地下水位出现同涨同落现象，证明基坑与邕江存在一定水力联系。基坑开挖及锚碇施做过程中须采取必要的降水、止水措施，保证基坑安全并为锚体施工创造条件。

2　工程地质及水文地质

根据地质详勘资料，锚碇范围内的地层岩性按由新到老的顺序分别为：人工填土、含砾低液限粘土、强风化硅质页岩、全风化泥岩、灰岩。

桥址区地表水与地下水的主要补给来源为大气降水，地表水与地下水受气象水文因素影响明显。地下水赋存于基岩裂隙。裂隙发育基岩透水性较强，裂隙水量较大。

地表水对混凝土具有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性；地下水对混凝土具有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。

根据地勘报告，锚碇所处强风化硅质页岩层节理、裂隙极为发育，锚碇距离邕江的水平距离约150 m，邕江常水位标高约62 m，与基坑坑底高差达16 m，为保证基坑施工的安全，须采用必要的降止水措施，为锚碇施工创造必要条件。本工程距离基坑距离邕江水平距离较小，围岩节理、裂隙发育，降水漏斗影响范围大，地下水与邕江江水存在一定水力联系，合理选择降、止水措施关系到工程成败。

3　止水帷幕方案比选［1-8］

基坑开挖出露的主要地层渗透系数详见表1。

表1　地层渗透系数表

根据地层渗透系数，中风化灰岩可认为不透水，取为止水帷幕的隔水层。常用的截水措施有高压旋喷桩、水泥土搅拌桩、压力注浆等，各措施比选详见表2。

表2　止水措施比选表

锚碇基坑距离邕江水平距离约150 m，地下水与邕江存在一定水力联系，且锚碇基坑外侧存在既有厂房等重要建筑物，基坑开挖深度范围内主要含水地层为强风化硅质页岩，该岩层裂隙发育，松散破碎，原岩强度较大。若采用降水措施，地下水最大降深约16 m，降水工程量及风险较大，经综合比选，采用坑外截水、坑内抽排的方案。

根据止水帷幕施工的可行性、适应性及造价综合考虑，基坑止水采用压力注浆帷幕。

4　注浆工艺及参数现场试验

在止水帷幕施工前进行试验，以期在复杂工程地质情况下确定最佳工艺及参数。按原设计工艺及参数试验过程出现注浆压力达不到要求、单孔延米注浆量远超设计值的情况。经现场勘察明确强风化硅质页岩层裂隙较为发育，浆液随裂隙渗透流失，不能有效凝固。为保证止水帷幕的有效性，须保证浆液在设计有效扩散半径情况之内形成有效凝固。因此通过调整浆液配合比，减小水灰比并适当掺加外加剂（速凝剂）等措施，方案通过采用几组不同水灰比、不同速凝剂掺量的方案，以期获得较为理想的止水帷幕施工参数。主要试验参数及结果详见表3。

表3　试验参数及结果汇总表

方案一减小浆液水灰比，不添加外加剂，注浆压力达不到设计值且延米注浆量过大，经判断分析浆液有效凝固时间长，浆液扩散半径仍较大，不能满足设计要求。

方案二减小浆液水灰比，增加水玻璃（5%、10%），浆液能在短时间内凝固，注浆压力达到设计值，但注浆过程中经常发生爆管、堵管的情况，注浆不顺利，且水玻璃用量较大，费用较高，不能满足设计要求。

方案三减小浆液水灰比，增加水玻璃（2%）、同时掺加速凝剂（5%），注浆较为顺利，注浆压力及延米注浆量均满足设计要求，且费用可控。

5　试验结果及开挖验证

注浆试验完成后，委托检测单位对止水帷幕的渗透性进行检测，检测单位分别在帷幕深度11.5～12 m、25～25.5 m两段进行了钻孔降水头注水试验，两个试验段的渗透系数分别为8.13× 10-6cm/s、9.56×10-6cm/s，小于1.0×10-5cm/s，满足设计要求。

帷幕按照方案三的工艺及参数进行大面积施工，经后续基坑开挖验证，帷幕施做完毕后基坑开挖坑内仅少量渗水，帷幕施工效果良好。

6　结语

大桥锚碇基坑位于强风化硅质页岩层，该岩层裂隙较为发育，透水性强，基坑距离邕江较近，经方案比选采用坑外帷幕注浆、坑内集水明排的方案。施工过程中对强风化硅质页岩层帷幕注浆施工工艺及参数进行试验研究，调整了注浆工艺及参数，根据检测结果及基坑开挖坑内渗漏量验证满足设计要求。设计方案在满足基坑安全及锚碇施工相关要求的情况下，节约了工程造价，取得了一定的经济效益，可为类似工程提供借鉴与指导。

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1009-7716（2016）07-0305-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.090

2016-04-05

陈宏飞（1984-），男，广西南丹人，工程师，从事市政工程建设管理工作。