自凝灰浆墙隔水帷幕施工技术研究

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摘要：结合南京青奥轴线地下工程自凝灰浆墙施工实际情况,总结在深基坑施工用作隔水帷幕的自凝灰浆墙施工工艺流程及及技术要点，提出有效的措施保证自凝灰浆墙的施工质量，达到隔水分区的目的。

关键词：自凝灰浆；施工工艺；施工重难点

中图分类号：TU74文献标识码： A

自凝灰浆墙是一种强度低、可承受较大变形而不破坏的塑性墙体，具有较好的防渗性能。在基坑止水防渗、地基防渗、围堰防渗、病险水库处理等工程中成功应用。

80年代末期开始建设的大亚湾核电站防止海水浸入基坑工程、2005年的三峡三期上游土石围堰防渗墙工程、2007年完工的武汉阳逻长江大桥南锚碇工程的挡水帷幕等都采用了这一工艺，目前正在施工中的武汉鹦鹉洲长江大桥南、北锚碇也都在设计上使用了这一自凝灰浆防渗墙技术。

1、工程简介

南京市梅子洲过江通道连接线-青奥轴线地下交通工程B2-J1区为地下立交段施工，本区由梅子洲隧道、滨江大道及互通匝道和地下空间叠落交错组成，为局部地下三层框架结构，主要采用明挖暗埋法施工，“坑中坑”设计为其显著特点，采用大放坡开挖的地下空间基坑内套直立开挖的隧道基坑的形式。基坑最大开挖深度达27m，最大开挖宽度（东西向）258m，最大开挖长度（南北向）323m。

2、自凝灰浆墙施工概况

南京青奥轴线地下工程在梅子洲隧道YK10+387.6、YK10+463.2、YK10+525里程处设置三道自凝灰浆墙，以实现分区降水目的。

自凝灰浆墙墙厚800mm，深度45.5m～53.4m，要求墙体渗透系数不大于1×10-6 cm/s，28天无侧限抗压强度不小于0.3MPa。自凝灰浆墙采用连续施工无接头工法，在自凝灰浆初凝时间内实现连续作业。自凝灰浆墙详细情况见下表：

3、自凝灰浆墙施工重难点分析

（1）自凝灰浆墙浆液制作

自凝灰浆墙施工重点之一是自凝灰浆浆液质量。浆液配比与拌制控制至关重要。浆液配合比经过试验室确定，达到设计强度与抗渗指标。在现场自凝灰浆制作过程中采用自动拌浆系统，每单位浆液所需材料重量由自动拌浆系统自行称重，严格按照配合比施工。浆液在自动拌浆系统搅拌均匀后不间断输送至开挖槽段内。

（2）自凝灰浆墙成槽施工

自凝灰浆墙最大深度为53.4m，有粉质粘土、细砂、中粗砂等土层，同时由于地下水位高，自凝灰浆墙施工时成槽困难，极有可能发生槽壁坍塌现象。工程实际存在以下不利于自凝灰浆墙施工的因素。

①YK10+387.6处自凝灰浆墙深度大，施工精度较难控制，砂层较厚，存在卡斗风险。

②由于地下连续墙先于自凝灰浆墙施工，在自凝灰浆墙施工到与地下连续墙交接处时，抓斗与地下连续墙之间存在空隙，部分土方无法挖除，导致自凝灰浆墙与地下连续墙交接处出现冷缝。

③自凝灰浆墙初凝时间在40小时左右，这意味着每单元槽段自凝灰浆墙必须保证不间断连续施工，浆液供应必须充足，成槽机运行状态良好。

④自凝灰浆墙采用跳跃法施工，自凝灰浆墙墙体受Ⅰ期、Ⅱ期槽段施工间隔影响较大。若间隔时间过短，将会影响Ⅰ期槽段上部墙体强度。若间隔时间长，Ⅱ期槽段底部墙体强度较高，会使Ⅱ期槽段施工难度大，成墙垂直度难控制，影响成槽质量和成槽效率。

⑤基坑临近长江边，受长江影响，水量丰富，水压力大，对成槽开挖过程中槽壁稳定不利。砂土层自稳能力差且渗透系数大，成槽护壁泥浆易流失，影响护壁效果，易造成超挖或塌槽。

4、自凝灰浆墙施工重难点对应措施

①本工程拟投入德国BAUER公司生产的GB34成槽机2台进行施工，抓斗自带控制及自动测斜纠偏系统，以控制成槽垂直度。

②自凝灰浆墙浆液制作采用自动拌浆系统，严格按照配合比配置，制浆不间断，保证槽段浆液供应需求。

③成槽施工过程中，抓斗掘进应遵循一定原则，即：慢提慢放、严禁满抓。特别是在开槽时，必须做到稳、慢，严格控制好垂直度；每次下斗挖土时须通过垂直度显示仪和自动纠偏装置来控制槽壁的垂直度，直至斗体全部入槽后。抓斗出入导墙口时要轻放慢提，防止泥浆掀起波浪，影响导墙下面、后面的土层稳定。

④自凝灰浆墙与地下连续墙交接处施工冷缝采用φ800双高压旋喷桩补缝。桩深与自凝灰浆墙同深，桩墙咬合300mm。

⑤对每个里程段自凝灰浆墙流水进行合理规划，确保Ⅰ期、Ⅱ期槽段施工间隔在30～40小时，保证每幅墙体施工质量。

施工中始终维持稳定槽段所必须的泥浆液位，及时补浆，保证泥浆液面比地下水位高出一定高度；重视泥浆护壁对成槽的关键作用，根据地层条件及时调整护壁泥浆成分及比重，平衡侧壁压力，确保护壁质量及其作用效果。

施工过程中每幅槽段施工结束对成槽机进行检查保养，重点检查钢丝绳和液压抓斗，确保单元槽段施工过程中机械运行正常。

制定应急预案，模拟施工过程中可能发生的情况和应采取的应急措施，并根据以往经验进一步优化应急预案的可行性、可操作性，确保施工质量。

加强现场技术人员及施工人员的教育，强化其“安全第一、质量至上”原则，将安全理念和质量标准落实到每个细节处。

5、施工工艺

（1）主要施工设备

① 自动拌浆系统2套，用于灰浆制作；高速制浆机2台，用于膨润土浆制作。空压机3台。

② 德国宝娥GB34液压成槽机2台，用于挖掘成槽，该机械斗宽0.8m，斗头开度2.5m，其挖掘力大，配有自动纠偏系统。

③土方车3辆，卡特320挖掘机1台，用于自凝灰浆墙弃土外运。

（2） 导墙施工

导墙为钢筋混凝土结构，采用倒“L”形导。净宽比自凝灰浆墙厚5cm，导墙顶口和地面平，肋厚 200mm，净宽850mm，深度为2.0m，导墙混凝土强度等级为C25级，不得漏浆。导墙在施工期间，应能承受施工载荷。具体导墙结构及施工流程如下。

平整场地测量定位开挖沟槽绑钢筋立模板复核导墙模板混凝土浇注养护拆模加方木横支撑回填土方。

（3）自凝灰浆制作

①工程材料

自凝灰浆墙材料分两部分：制定一般泥浆的膨润土、水、Na2CO3（纯碱）、CMC（纤维素），及配置自凝灰浆的水泥、缓凝剂。

自凝灰浆配合比

自凝灰浆制作

首先在制浆池中按照自凝灰浆墙配合比加入水、钙基膨润土、CMC、纯碱，利用2台高速制浆机制备膨润土泥浆，然后将制备的新泥浆输送至新浆池，在新浆池内循环4~5小时使膨润土颗粒充分水化，静置24小时后将配置好的泥浆输送至自动拌浆系统按照自凝灰浆配合比再加入水泥和缓凝剂经二次搅拌成自凝灰浆，最后通过管路输送到开挖槽段。

自凝灰浆墙成槽施工

自凝灰浆墙采用跳跃法施工，一期槽段2.8米宽，二期槽段2.4米宽。相邻两槽段之间咬合20cm。相邻槽段灰浆初凝达到一定强度后30～40小时方可进行开挖。相邻槽段施工流程见图。

自凝灰浆墙相邻槽段施工图

自凝灰浆墙施工工艺：测量放线导墙施工自凝灰浆墙成槽清底二次补浆初凝后墙顶回填土方。

自凝灰浆墙施工工艺流程图

施工时注意清底质量，在成槽后，槽内自凝灰浆静置1小时左右，悬浮于灰浆中的渣料会沉淀，用抓斗清出此部分沉渣，然后二次补浆，在灰浆初凝前完成这一工序。

6、结论南京青奥轴线地下交通工程中自凝灰浆墙已于2012年10月施工完成，共施工自行灰浆墙90幅，共计9200m3，历时35天。通过后期抽水试验判断自凝灰浆墙在分区降水中隔水效果良好，自凝灰浆墙作为隔水帷幕在长江漫滩深基坑施工中是可行的。在自凝灰浆墙施工中关键是控制灰浆配比和灰浆质量，保证浆液充足和设备完好，以实现自凝灰浆墙单元槽段连续不间断施工是墙体质量的保证。