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摘要：本文通过介绍鹦鹉洲长江大桥南锚碇自凝灰浆挡水帷幕的成功施工实例,说明该施工技术在我国目前的发展水平。
关键词：自凝灰浆，挡水帷幕，施工技术
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：
Abstract: the article introduces the parrot continent Yangtze river bridge the south anchorage self-congealing mortar block water curtain of the successful construction example, showing the construction technology in our country at present the development level.
Keywords: self-congealing mortar, block water curtain, construction technology
一、 工程概况
鹦鹉洲长江大桥位于武汉市中心城区，桥址位于白沙洲大桥下游约6.6km、长江一桥上游约2.1km、轨道交通4号线上游约0.5km。主桥采用主跨为2×850m三塔悬索桥方案。主线桥设计双向8车道，主桥桥宽38米，车道布置为2×(3.75+3×3.5)m。
南锚碇位于长江南岸武昌侧，采用重力式锚碇基础，圆形地下连续墙支护方案，地下连续墙外径68.0m，墙厚1.5m，底板厚度≥6.0m，填芯厚度5.5m，顶板厚度14.5m。
1、地形、地貌
工程場区位于长江大桥上游约2.0Km，两岸为长江冲积一级阶地，地形平缓，总的地势为东高西低。长江北岸地面标高21～25m，主要为第四系全新统冲积粘性土、淤泥质土、粉土、粉细砂，厚30m左右，下部卵砾石层厚30m左右。长江南岸地面标高24～31.2m，南岸较低洼处为弧形分布的巡司河，主要为第四系中更新统冲、洪积粘性土和由粘性土充填的砾卵石层，厚15～35m。阶地表层多为人工填土覆盖，厚0～5m。
2、气象
武汉市地处江汉平原东缘，属亚热带气候。气候温和，雨量充沛，四季分明，夏炎冬寒，具湿润性季风气候特征。
3、工程地质条件
地层分布情况：南锚碇处第四系覆盖层厚25.5～28.3m，地层为①1-1层杂填土（层厚0.6～6.7m）、②1层软塑状粉质黏土（层厚3.3～12.90m）、②3层稍密～中密状粉砂（层厚10.6～18.7m）；基岩为三叠系下统大冶组（T1d）白云质灰岩，岩面高程0.08～-2.84m，总体起伏不大，强风化层不发育，中风化层发育一般，微风化层岩质硬，工程性能好。
4、水文地质条件
上层滞水：赋存于浅部人工填工中，无统一自由水面，接受大气降水和地面排水垂直下渗补给，水量较小。
第四系松散岩类孔隙水：赋存于第四系砂层中，为主要地下水含水层，具微承压性，与长江水力联系密切，互补关系、季节性变化规律明显。水位埋深一般4～6m。在长江丰水期，江水补给地下水，反之地下水补给江水。
基岩裂隙水：主要赋存于基岩裂隙及溶蚀孔隙中。锚碇区基岩整体较完整，裂隙多为密闭型；但局部仍有岩体较破碎，完整性指数仅为0.37，张性裂隙发育。在张性裂隙密集段，基岩裂隙水局部富集。基岩裂隙水与长江水及上覆第四系松散岩类孔隙水相连通，直接接受上覆粉砂含水层的补给，洪水期还接受长江水补给。该层地下水具有承压性。基岩裂隙水与长江水及上覆第四系松散岩类孔隙水相连通，接受其补给。
5、不良地质现象
场区不良地质现象主要为砂土液化、岩溶及由岩溶引起的地面塌陷。
（1） 砂土液化
场区地面以下20米深度范围内均存在饱和砂土（3层粉砂），厚度为10.6～18.7m，在地震或机械震动作用下，可能产生砂土液化，使其承载能力降低或丧失。但南锚碇以基岩为持力层，可液化土层对基础影响较小，因此无需进行专门的抗液化措施处理。
（2）岩溶及地面塌陷
锚碇区基岩以白云质灰岩为主，属于可溶岩。根据钻探显示，揭露的岩层未见溶洞发育，岩溶发育形态仅表现为小型溶蚀裂隙和溶孔为主，直径一般2～4cm，个别5～8cm。在锚碇区进行了8对跨孔电磁波CT测试，测试结果表明，锚碇区未见溶洞发育。钻探及物探资料未发现锚碇区场地下覆白云质灰岩有大的岩溶洞穴，不会产生地面塌陷。
但是，由于场地周边为岩溶发育区和地面塌陷易发区，因此，基础施工过程中若使地下水发生变化，在地下水动水压力作用下，有可能引发周边地区岩溶地面塌陷的发生。
二、自凝灰浆挡水帷幕施工
本工程地连墙外围采用自凝灰浆柔性防水，自凝灰浆防渗墙墙厚0.8m，帷幕与圆形地下连续墙的间距为10m，在平面上呈圆形结构，内径88m，挡水帷幕顶部从+22m开始（地连墙顶地面以下2m），墙底进入岩层0.5～1.0m。墙体平均深度约24.5～25m，表层2.0m回填粘土，总方量为5579.2m3。 挡水帷幕布置详见图1“自凝灰浆挡水帷幕布置图”。
图1自凝灰浆挡水帷幕布置图
自凝灰浆防渗墙墙体作为柔性结构设计，墙体材料的设计指标如下：
抗压强度：R28=0.2～0.3MPa；
墙体渗透系数：k≤i×10-6cm/s；
允许渗透比降：J>25;
弹性模量：E0>50Mpa。
1、施工流程及方法
（1） 施工工艺流程
施工采用抓斗纯抓法成槽，工艺流程见图2“自凝灰浆帷幕施工工艺流程图”。
（2）槽孔施工
① 主要成槽设备
根据设计槽段深度，结合地质资料，槽段需入地层以填筑土、粉质黏土、细砂、中砂、砾砂、少量入岩地层为主， 为保证槽段的顺利开挖、槽段的开挖垂直度满足设计要求，我部在成槽设备性能比较下，计划配备一台中联ZDG450成槽机（最大开挖深度50m）。
② 成槽方法
a、覆盖层开挖方法。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。
图2自凝灰浆帷幕施工工艺流程图
b、基岩开挖方法。本工程自凝灰浆墙体进入强风化岩层 0.5～1.0m，开挖方法视岩石风化程度而定，一般情况可用抓斗直接挖掘，如基岩强度较高，则调整挖掘深度，挖掘完强风化层至中风化层后即可终孔。
③ 槽孔划分及施工顺序
自凝灰浆防渗墙分槽段施工，其中一期槽长度等于抓斗开口宽度，一般为 2.8m。二期槽长度与一期槽搭接40cm（单侧20cm），总计划分槽段108段。施工顺序：先开挖相邻一期槽，待一期槽内自凝灰浆达到3～5天龄期后开挖其间二期槽。
④ 槽段开挖
挖槽机就位：挖槽机停靠在导墙外侧，使抓斗自然平行贴靠在基坑开挖面一侧的边线，若有旋转或和导墙间出现偏角，应调整抓斗偏角，使导板能平行贴靠导墙面自然入槽，不能用人力推入槽中挖土。
成槽时抓斗斗体必须慢降、慢升。装满土的抓斗提升到导墙顶后应将泥浆沥去，防止泥浆污染场地。开挖时导墙口泥浆及时铲入小手推车运走处理，抓斗中的土必须弃入翻斗车转运。
挖槽时，应有专人负责随时加入自凝灰浆到导墙顶下300～500mm，注意浆液面不能低于导墙顶下500mm。在施工中若发现自凝灰浆液面出现异常下降，除补充浆体外，要及时报告，研究对策处理。
成槽后，应检查槽位、槽深、槽宽及槽壁垂直度等，合格后进行抓斗清槽。
（3） 自凝灰浆制备
① 原材料
自凝灰浆原材料类型见表1。
表1自凝灰浆原材料表
水 水泥 膨润土 分散剂
长江水 P.S.A32.5矿渣水泥 Ⅱ级钙土 工业纯碱
② 原浆配合比
自凝灰浆配合比经试验确定，其配合比应以满足技术指标要求和初凝时间不短于24h为前提，其参考配合比见表2。
表2自凝灰浆原浆配合比表
水 水泥 膨润土 缓凝剂 分散剂
900kg 250kg 50kg 0.5kg 2kg
③ 制备方法
a、先用水、膨润土、分散剂制取膨润土泥浆，用高速搅拌机搅拌，制成后放入膨化池膨化 24 小时后待用。
b、膨化好的膨润土泥浆用管道泵送至自凝灰浆施工现场的高速搅拌机中，加入缓凝剂和水泥，搅拌 2min，即可直接输入槽孔或输入储浆坑中待用。
（4）盖土养护
自凝灰浆是一种强度较低，受力后能够产生较大变形而不出现裂缝的塑性材料，这种墙体具有较好的防渗性能，但自凝灰浆固结体的强度与固结体中所含的水分密切相关，在凝结过程中失去水分其强度将明显降低。为保证自凝灰浆防渗墙体的强度和防渗性能，在自凝灰浆终凝后，墙体顶部采用土体进行覆盖，覆盖厚度 2.0m。
2、自凝灰浆帷幕检测
（1） 槽孔开挖质量
槽孔宽度：不小于 80cm。
槽孔深度：按设计要求确定终孔深度。
槽孔的开孔：开孔的孔位偏差不应大于 5cm。
槽孔垂直度：槽孔垂直度不得大于 6‰。
（2）自凝灰浆原浆质量
在槽口取样，每槽两组，测定其密度、粘度，其标准为：密度≥1.17g/cm3，粘度≤40Pa·s;在挡水帷幕造孔过程中，按槽孔上、中、下部位分别取样，并进行抗压强度试验。合格标准R28=0.2～0.3MPa。
三、结论
通过本工程的施工证明, 外围挡水帷幕采用自凝灰浆防渗墙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。
参考文献
[l] 高钟璞.大坝基础防渗墙[ M] .北京 中国电力出版社,2000.
[2] 孙钊.大坝基础灌浆[ M] .北京 中国水利水电出版社,2004.
[3] 堤防垂直防滲与地基加固技术[ R] .武汉 长江水利委员会,2006.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：自凝灰浆，挡水帷幕，施工技术
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：
Abstract: the article introduces the parrot continent Yangtze river bridge the south anchorage self-congealing mortar block water curtain of the successful construction example, showing the construction technology in our country at present the development level.
Keywords: self-congealing mortar, block water curtain, construction technology
一、 工程概况
鹦鹉洲长江大桥位于武汉市中心城区，桥址位于白沙洲大桥下游约6.6km、长江一桥上游约2.1km、轨道交通4号线上游约0.5km。主桥采用主跨为2×850m三塔悬索桥方案。主线桥设计双向8车道，主桥桥宽38米，车道布置为2×(3.75+3×3.5)m。
南锚碇位于长江南岸武昌侧，采用重力式锚碇基础，圆形地下连续墙支护方案，地下连续墙外径68.0m，墙厚1.5m，底板厚度≥6.0m，填芯厚度5.5m，顶板厚度14.5m。
1、地形、地貌
工程場区位于长江大桥上游约2.0Km，两岸为长江冲积一级阶地，地形平缓，总的地势为东高西低。长江北岸地面标高21～25m，主要为第四系全新统冲积粘性土、淤泥质土、粉土、粉细砂，厚30m左右，下部卵砾石层厚30m左右。长江南岸地面标高24～31.2m，南岸较低洼处为弧形分布的巡司河，主要为第四系中更新统冲、洪积粘性土和由粘性土充填的砾卵石层，厚15～35m。阶地表层多为人工填土覆盖，厚0～5m。
2、气象
武汉市地处江汉平原东缘，属亚热带气候。气候温和，雨量充沛，四季分明，夏炎冬寒，具湿润性季风气候特征。
3、工程地质条件
地层分布情况：南锚碇处第四系覆盖层厚25.5～28.3m，地层为①1-1层杂填土（层厚0.6～6.7m）、②1层软塑状粉质黏土（层厚3.3～12.90m）、②3层稍密～中密状粉砂（层厚10.6～18.7m）；基岩为三叠系下统大冶组（T1d）白云质灰岩，岩面高程0.08～-2.84m，总体起伏不大，强风化层不发育，中风化层发育一般，微风化层岩质硬，工程性能好。
4、水文地质条件
上层滞水：赋存于浅部人工填工中，无统一自由水面，接受大气降水和地面排水垂直下渗补给，水量较小。
第四系松散岩类孔隙水：赋存于第四系砂层中，为主要地下水含水层，具微承压性，与长江水力联系密切，互补关系、季节性变化规律明显。水位埋深一般4～6m。在长江丰水期，江水补给地下水，反之地下水补给江水。
基岩裂隙水：主要赋存于基岩裂隙及溶蚀孔隙中。锚碇区基岩整体较完整，裂隙多为密闭型；但局部仍有岩体较破碎，完整性指数仅为0.37，张性裂隙发育。在张性裂隙密集段，基岩裂隙水局部富集。基岩裂隙水与长江水及上覆第四系松散岩类孔隙水相连通，直接接受上覆粉砂含水层的补给，洪水期还接受长江水补给。该层地下水具有承压性。基岩裂隙水与长江水及上覆第四系松散岩类孔隙水相连通，接受其补给。
5、不良地质现象
场区不良地质现象主要为砂土液化、岩溶及由岩溶引起的地面塌陷。
（1） 砂土液化
场区地面以下20米深度范围内均存在饱和砂土（3层粉砂），厚度为10.6～18.7m，在地震或机械震动作用下，可能产生砂土液化，使其承载能力降低或丧失。但南锚碇以基岩为持力层，可液化土层对基础影响较小，因此无需进行专门的抗液化措施处理。
（2）岩溶及地面塌陷
锚碇区基岩以白云质灰岩为主，属于可溶岩。根据钻探显示，揭露的岩层未见溶洞发育，岩溶发育形态仅表现为小型溶蚀裂隙和溶孔为主，直径一般2～4cm，个别5～8cm。在锚碇区进行了8对跨孔电磁波CT测试，测试结果表明，锚碇区未见溶洞发育。钻探及物探资料未发现锚碇区场地下覆白云质灰岩有大的岩溶洞穴，不会产生地面塌陷。
但是，由于场地周边为岩溶发育区和地面塌陷易发区，因此，基础施工过程中若使地下水发生变化，在地下水动水压力作用下，有可能引发周边地区岩溶地面塌陷的发生。
二、自凝灰浆挡水帷幕施工
本工程地连墙外围采用自凝灰浆柔性防水，自凝灰浆防渗墙墙厚0.8m，帷幕与圆形地下连续墙的间距为10m，在平面上呈圆形结构，内径88m，挡水帷幕顶部从+22m开始（地连墙顶地面以下2m），墙底进入岩层0.5～1.0m。墙体平均深度约24.5～25m，表层2.0m回填粘土，总方量为5579.2m3。 挡水帷幕布置详见图1“自凝灰浆挡水帷幕布置图”。
图1自凝灰浆挡水帷幕布置图
自凝灰浆防渗墙墙体作为柔性结构设计，墙体材料的设计指标如下：
抗压强度：R28=0.2～0.3MPa；
墙体渗透系数：k≤i×10-6cm/s；
允许渗透比降：J>25;
弹性模量：E0>50Mpa。
1、施工流程及方法
（1） 施工工艺流程
施工采用抓斗纯抓法成槽，工艺流程见图2“自凝灰浆帷幕施工工艺流程图”。
（2）槽孔施工
① 主要成槽设备
根据设计槽段深度，结合地质资料，槽段需入地层以填筑土、粉质黏土、细砂、中砂、砾砂、少量入岩地层为主， 为保证槽段的顺利开挖、槽段的开挖垂直度满足设计要求，我部在成槽设备性能比较下，计划配备一台中联ZDG450成槽机（最大开挖深度50m）。
② 成槽方法
a、覆盖层开挖方法。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。
图2自凝灰浆帷幕施工工艺流程图
b、基岩开挖方法。本工程自凝灰浆墙体进入强风化岩层 0.5～1.0m，开挖方法视岩石风化程度而定，一般情况可用抓斗直接挖掘，如基岩强度较高，则调整挖掘深度，挖掘完强风化层至中风化层后即可终孔。
③ 槽孔划分及施工顺序
自凝灰浆防渗墙分槽段施工，其中一期槽长度等于抓斗开口宽度，一般为 2.8m。二期槽长度与一期槽搭接40cm（单侧20cm），总计划分槽段108段。施工顺序：先开挖相邻一期槽，待一期槽内自凝灰浆达到3～5天龄期后开挖其间二期槽。
④ 槽段开挖
挖槽机就位：挖槽机停靠在导墙外侧，使抓斗自然平行贴靠在基坑开挖面一侧的边线，若有旋转或和导墙间出现偏角，应调整抓斗偏角，使导板能平行贴靠导墙面自然入槽，不能用人力推入槽中挖土。
成槽时抓斗斗体必须慢降、慢升。装满土的抓斗提升到导墙顶后应将泥浆沥去，防止泥浆污染场地。开挖时导墙口泥浆及时铲入小手推车运走处理，抓斗中的土必须弃入翻斗车转运。
挖槽时，应有专人负责随时加入自凝灰浆到导墙顶下300～500mm，注意浆液面不能低于导墙顶下500mm。在施工中若发现自凝灰浆液面出现异常下降，除补充浆体外，要及时报告，研究对策处理。
成槽后，应检查槽位、槽深、槽宽及槽壁垂直度等，合格后进行抓斗清槽。
（3） 自凝灰浆制备
① 原材料
自凝灰浆原材料类型见表1。
表1自凝灰浆原材料表
水 水泥 膨润土 分散剂
长江水 P.S.A32.5矿渣水泥 Ⅱ级钙土 工业纯碱
② 原浆配合比
自凝灰浆配合比经试验确定，其配合比应以满足技术指标要求和初凝时间不短于24h为前提，其参考配合比见表2。
表2自凝灰浆原浆配合比表
水 水泥 膨润土 缓凝剂 分散剂
900kg 250kg 50kg 0.5kg 2kg
③ 制备方法
a、先用水、膨润土、分散剂制取膨润土泥浆，用高速搅拌机搅拌，制成后放入膨化池膨化 24 小时后待用。
b、膨化好的膨润土泥浆用管道泵送至自凝灰浆施工现场的高速搅拌机中，加入缓凝剂和水泥，搅拌 2min，即可直接输入槽孔或输入储浆坑中待用。
（4）盖土养护
自凝灰浆是一种强度较低，受力后能够产生较大变形而不出现裂缝的塑性材料，这种墙体具有较好的防渗性能，但自凝灰浆固结体的强度与固结体中所含的水分密切相关，在凝结过程中失去水分其强度将明显降低。为保证自凝灰浆防渗墙体的强度和防渗性能，在自凝灰浆终凝后，墙体顶部采用土体进行覆盖，覆盖厚度 2.0m。
2、自凝灰浆帷幕检测
（1） 槽孔开挖质量
槽孔宽度：不小于 80cm。
槽孔深度：按设计要求确定终孔深度。
槽孔的开孔：开孔的孔位偏差不应大于 5cm。
槽孔垂直度：槽孔垂直度不得大于 6‰。
（2）自凝灰浆原浆质量
在槽口取样，每槽两组，测定其密度、粘度，其标准为：密度≥1.17g/cm3，粘度≤40Pa·s;在挡水帷幕造孔过程中，按槽孔上、中、下部位分别取样，并进行抗压强度试验。合格标准R28=0.2～0.3MPa。
三、结论
通过本工程的施工证明, 外围挡水帷幕采用自凝灰浆防渗墙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。
参考文献
[l] 高钟璞.大坝基础防渗墙[ M] .北京 中国电力出版社,2000.
[2] 孙钊.大坝基础灌浆[ M] .北京 中国水利水电出版社,2004.
[3] 堤防垂直防滲与地基加固技术[ R] .武汉 长江水利委员会,2006.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。