悬索桥锚碇基础强透水地层施工防渗技术.pdf

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1、世界桥梁２０１６年第４４卷第５期（总第１８３期）１１悬索桥锚碇基础强透水地层施工防渗技术周昌栋，袁庆华，代明净，刘伟方（宜昌市城市桥梁建设投资有限公司，湖北宜昌４４３０００）摘要：为确保强透水地层条件下基坑施工安全，以至喜长江大桥大江桥为工程背景，对该桥西坝锚碇基础强透水地层施工防渗技术进行研究。锚碇基础采用外径５８m、壁厚１．２m的圆形地下连续墙加环形钢筋混凝土内衬支护结构。通过建立二维渗流有限元模型进行计算可知，现场渗流以水平向渗流为主向，高水位下的水力梯度小于中风化岩层临界水力坡降，通过注浆来实现基坑的防渗处理。设置抽水试验确定基坑岩层的渗透系数，设置注浆试验确定注

2、浆孔的布置参数，最后确定基坑的三重防渗设计措施：低压注浆、降水井排水和特殊情况下的施工预案。在三重防渗措施保障下，将基岩平均渗透系数控制－５－５在１×１０～１０．０×１０cm／s，锚碇基坑得以顺利安全开挖成型，为大江桥的基础施工提供了安全保障。关键词：悬索桥；锚碇基础；基坑；强透水地层；渗透系数；防渗设计；有限元法中图分类号：U４４８．２５；U４４３．２４文献标志码：A文章编号：１６７１－７７６７（２０１６）０５－００１１－０５1前言中跨矢高８３．８m，跨中主缆中心高程为＋８４m，塔强透水地层普遍存在于沿江、沿河、沿湖和岩溶顶处主缆中心线理论交点高程＋１６９m。至喜长江区

3、域，在该地层下进行基坑工程开挖，强透水地层的大桥大江桥桥式布置如图１所示。地质处理和防渗尤为重要，处理不当会出现渗水、涌水现象，直接影响施工和运营过程中的结构安全。因此，许多学者对强透水地层条件下基坑开挖开展了研究。研究发现，基坑外布设１道止水帷幕可有效阻止地下水向基坑开挖侧横向流动，基坑底部深［１‐３］层注浆可减少岩隙水对开挖面的侵入，外侧集水井和坑内集水井联合布置降低地下水位作用明显，图1至喜长江大桥大江桥桥式布置钢桩、钢护筒支护可起到较好的平衡周围土压力作［７］该桥北锚碇设在西坝岛。依据施工设计图，［４］用，但目前对于跨江大桥强透水地层下锚碇深基锚碇基础由地连墙、帽

4、梁、内衬、底板及填芯混凝土坑的开挖防渗研究较少。组成，采用外径５８m、壁厚１．２m的圆形地下连续以至喜长江大桥大江桥西坝锚碇基础施工为背墙加环形钢筋混凝土内衬支护结构。基坑开挖采用景，建立二维渗流有限元模型以确定基坑排水量、灌逆筑法施工，分层开挖土（岩）体，分层施工内衬，地浆帷幕厚度、深度及灌浆控制标准等参数，通过抽水下连续墙嵌入中风化砂岩约４m，总深度为２８．５m。试验和注浆试验确定了渗透系数和注浆孔的布置参数，提出了可行的强透水地层基坑开挖防渗处理3施工场地情况措施。3．1地质情况［８］2工程概况根据建设工程地质勘察报告，场区地面高程宜昌市至喜长江大桥大江桥为单跨悬索

5、桥结为５６．２～５６．７２m，锚碇处下伏基岩为中－微风化［５‐６］中细砂岩、泥质砂岩，其顶面高程为３７．５１～３７．９５构，跨径布置为（２５０＋８３８＋２１５）m，设２根主缆，横向间距２６m，吊索与主缆在一个竖直平面内。m，地连墙底面高程为２９．４m，地连墙嵌入中风化岩吊索顺桥向标准间距为１６m，桥塔最近的吊索距桥３．０７～４．６m，基坑开挖深度为２２～２３．７m。塔中心线１９．０m。大江桥主跨矢跨比为１／１０，主缆地层分布情况：①素填土层，厚１～４m。②粉收稿日期：２０１６－０３－２５作者简介：周昌栋（１９５０－），男，教授级高工，１９８４年毕业于重庆交通学院路桥专业，

6、工学学士（E‐mail：１９４４６３５７７０＠qq．com）。１２世界桥梁２０１６，４４（５）质粘土层，厚３．９～６．３m。③卵石夹漂石层，厚９．１～透水地层，基坑的涌水及支护问题较为严重，需采取１８m，卵石粒径一般为２～１０cm，较大卵石粒直径防水、止水措施。为１７～３０cm，卵石含量为６５％～９５％，夹漂石粒径上覆相对隔水层为黄灰色和褐灰色粉质粘土，一般为２０～５０cm，含量为５％～１５％，卵漂石以花厚度为４～６m，含水层底板为强风化中细砂岩。该岗岩、灰岩、石英砂岩为主，磨圆度较好，以亚圆形为处地下水主要为厚８～１４m的砂卵石层层中的孔主。低层基岩主要为中细砂岩、泥质

7、粉砂岩、砾岩、隙潜水，含水层厚度约为１０m，潜水静水位井口下疏松砂岩及泥岩，中厚层及厚层交错发育，其中全风约１４．８４m（井口高于地面０．５m）。含水层水力交化强风化带厚度小，分布零星，均匀性较差；中风化替循环条件一般，地下水与长江水呈一定互补关系。及微风化带基岩软硬相间，强度和空间分布上均有较大差异，均匀性较差，力学强度高，工程性质较好。4渗流计算分析地层分布情况如图２所示。为得到渗流坡降、逸出坡降的允许值范围，从而确定基坑排水量、灌浆帷幕厚度、深度及灌浆控制标准等参数，通过建立有限元模型进行渗流计算。4．1计算模型的选用岩