吴 杰，徐逸文，李铭华，樊昆澎，曹国俊

(南京市长江河道管理处，江苏 南京 210011)

拟建龙潭过江通道位于长江南京河段与镇扬河段交界处，与上游南京栖霞山长江大桥相距约16.8km。拟建桥位南北岸分别跨南京市栖霞区与仪征市江堤。主桥为单跨悬索桥，南北主墩均位于堤外滩地，为保障桥址区河势、岸坡及堤防稳定安全，需探讨相应的防洪补救措施。

1 洪水影响分析[1]

1.1 防洪及河势影响分析

数学模型计算结果表明，桥梁工程实施后，主通航孔间河床总体略有冲刷，冲刷幅度在0.1～0.5m，桥墩边缘局部冲刷相对较大，北侧主墩附近河床变化相对较小，南侧主墩掩护区域内总体略有淤积。物理模型(如图1所示)试验结果表明，桥区地形的冲淤变化受大桥桥墩的影响较小，大洪水下拟建工程区河床冲淤变化总体表现为冲刷态势。

1.2 堤防渗流和稳定影响分析

1.2.1三维渗流分析

根据工程实际需求，分别对南岸长江大堤和北岸长江大堤进行渗流分析，三维渗流场中渗流控制方程见下式[2]。

(1)

式中，kx、ky、kz—横轴、纵轴、竖轴方向渗透系数；H—水头，m；f—源汇项，若实际问题中不存在，则f恒等于0。

经计算，工程兴建后，南岸长江大堤在防洪设计水位下背水坡出逸坡降达0.39，已接近粉质黏土允许坡降0.4，为防止发生渗透破坏，需对背水坡采取反滤保护的工程措施，近堤桥墩基础周边做防渗及防冲处理。北岸长江大堤在防洪设计水位下背水坡出逸坡降为0.06，小于允许比降，相对较为安全。

1.2.2边坡稳定分析

本文依据GB 50286—2013《堤防工程设计规范》[3]进行边坡稳定分析。结果表明，工程兴建对南北岸长江大堤的边坡稳定影响较小，堤坡稳定性满足规范要求。工程施工所产生的扰动会使江南长江大堤临水侧堤基土强度指标大幅降低，施工时需对江南长江大堤临水侧堤坡进行安全监测。

2 主要补救措施设计

2.1 堤防加固设计

根据地质勘探，南岸堤基下的粉土及粉砂渗透性相对较强，且位于相对隔水层之上。渗流计算结果表明，在桥墩的影响下，堤后渗透比降较建桥前增加较大。本工程采用防渗墙方案进行防渗处理，并在背水侧渗流逸出点附近布置反滤结构。综合对比高压喷射灌浆法、垂直铺塑、塑性混凝土防渗墙、深层搅拌法水泥土防渗墙等方法，发现高压喷射灌浆法具有管理方便、适应变形能力强的优点，在防渗墙深度超过15m的情况下，其成墙效果更好，施工简单。故采用高压旋喷防渗墙方案。

图1 物理模型布置图

确防渗墙总长160m，范围为南岸桥轴线上下游各80m，防渗墙轴线布置在堤防迎水侧，防渗墙轴线与堤外肩线距离7m。防渗墙厚按下式计算[4]。

(2)

式中，T—防渗墙厚度，m；H—最大设计水头，m，本文取为3.43m；[J]—允许渗透比降，对于普通混凝土，[J]取60。

可计算得到防渗墙最小厚度为5.72cm，综合考虑成墙工艺和墙体的均匀性，T的有效值确定为30cm。此外根据地质情况，防渗墙高度取为20m。

南北岸主江堤加固典型断面如图2—3所示。

图2 北岸主江堤加固典型断面(1985高程基准，单位m；结构尺寸单位cm)

图3 南岸主江堤加固典型断面(1985高程基准，单位m；结构尺寸单位cm)

2.2 护岸及防冲工程设计

2.2.1水上护坡设计

在抛石、干码石、浆(灌)砌块石和雷诺石垫等水下抛石型式中，考虑到干码石护坡成本较低，施工简单，排水效果好，适应变形，维修方便等优点，水上护坡采用干码石型式，护面层厚度0.6m。

2.2.2水下护脚设计

水下护脚工程中，考虑与长江干流江苏段崩岸应急治理工程栖龙弯道右岸加固工程的衔接，南岸桥址区水下护脚采用抛石防护型式。

结合桥墩防冲的需要及《龙潭过江通道工程洪水影响评价报告》[1]建议，护底宽度取为30～60m，护底高程为-13.2～-9.4m，防护顶高程为设计枯水位1.5m，抛石厚度取1.0m。防冲备填石方量与河床可能出现的最大冲刷坑深度有关，其计算公式如下[5]。

(3)

式中，hB、hp—冲刷坑的最大深度及其处的水深，m；Vcp、V允—平均流速和河床面允许最大流速，m/s；n—形状系数，一般取值1/4～1/6。

经计算，栖龙弯道右岸段冲刷坑最大深度为7.26m，设计防冲备填石方量为25m3/m。

3 主要施工措施要点

3.1 水下抛石

3.1.1施工流程

水下抛石施工采用抛石船载反铲挖掘机侧边抛投的工艺，流程为：施工前水下地形测量→划分抛石区域→测量放样→定位→抛投块石→施工结束水下地形测量[6]。

3.1.2施工准备

施工机械主要包括：施工定位船、石料船(装石长度30m)、抛石船(自航甲板驳加反铲挖掘机)，每艘定位船配置2艘抛石船。施工前，依据DB32/T 2947—2016《长江水下平顺抛石护岸施工规范》[7]的要求，根据施工设计图和石料船的大小将抛石区划分成若干1.5m×30m小抛石区，并进行编号。此外，在施工设计时按90m的间隔设置固定断面，每个断面抛前抛后各测一次厚度，可取两次测量的断面平均增厚值作为抛石厚度。

3.1.3定位施工

定位施工过程中采用GPS定位，岸上和定位船上分别设置GPS发射站和接收站。测量放样结束后，定位船根据岸上的断面旗移动至抛石区，保持其前沿与断面旗共线，通过GPS接收机测出定位船的平面位置，并根据实时数据指挥定位船移动至与图纸位置相符。

3.1.4抛投试验

为确保抛石的准确性，在施工前进行抛投试验，目的是通过水位、流速情况确定抛石船的停泊位置。块石的漂距与流速、水深之间的关系见下式[8]。

(4)

式中，s—块石沿水流方向的水平漂距，m；K—经验系数，试验得出平均值为0.8；v—施工时抛石部位水面流速，m/s；H—抛区相应水深，m；W—块石质量，kg。

3.2 高压旋喷防渗墙

3.2.1施工流程

本工程高压旋喷桩采取三重管法旋喷，施工流程为：测量桩位→开孔检查→钻机成孔→换浆清渣→下注浆管→旋喷提升→灌浆孔回填→成墙。

3.2.2施工工艺

(1)造孔

选用回转钻机，按两序进行施工，泥浆钻进。施工前移动钻机直至钻具与孔位中心相对，并用水平尺在两个垂直方向分别测量校准，确保机台水平。钻孔深度需入基岩至少1.0m，基岩岩芯采取率至少为60%；为保证孔斜率不超过1%，施工时每3～5m量测一次，发现问题及时纠正。

(2)下喷管

造孔工序结束后，移动高喷台车至喷管与孔位达到中心对齐，找平后将喷管导入孔中，根据孔斜率的监测情况可适当调整喷管位置和方向，若孔底沉渣对喷管下放造成阻碍，可以喷射结合的方式配合扫孔，直至喷管完全到达孔底。此外，可在下喷管的同时低压送水、气、浆，以防喷嘴堵塞。

(3)喷射注浆

待喷管顶部达到孔底后，将气、水、浆液依次加压喷射至孔底。喷射初期，只旋喷不提升，待孔内回浆密度达到1.3g/cm3后，按每分钟10cm的提升速度和预定的旋转速度均匀连续旋喷提升。当钻头已提升至距离设计桩顶标高1m时，降低提升速度，直至到达桩顶后静喷30s。在这一过程中，孔口回浆量不得超过20%，回浆密度应不小于1.3g/cm3。

(4)充填回灌及清洗

喷射结束后，立即向喷射孔内静压充填注浆，以防泥浆产生析水沉淀，直至孔口液面高度不再下降。喷管拔出后，及时对灌浆泵和输浆管进行清洗，防止残余浆液在管道中沉淀凝结，造成输浆管路和喷嘴不畅通，影响后续施工。

3.2.3异常情况处理措施

(1)回浆量异常

如遇回浆量偏少的情况，可在浆液中掺入适量速凝剂，同时加大注浆量和浆液浓度直至回浆量升至常规水平；对回浆量过大的地段，可提高喷射压力，适当减小喷嘴孔径，加快提升和旋转速度，但前提是确保旋喷墙连续完整。

(2)喷射中断

喷射过程中浆、气、水的供应必须保证连续，一旦发生中断，复喷前应将喷管继续下沉至少30cm，以确保桩体的连续性。

4 结语

(1)在龙潭过江通道施工过程中，江南长江大堤临水侧堤基土会受到扰动，施工通道与大堤存在交接段；工程兴建后，江南长江大堤背水坡有发生渗透破坏的可能，需要针对性进行防洪影响补救措施设计。

(2)拟建龙潭过江通道堤防加固工程采用高压旋喷防渗墙，水上护坡和水下护脚分别采用干码石和抛石型式。

(3)水下抛石施工采用抛石船载反铲挖掘机侧边抛投工艺，抛石施工前进行试抛试验确定漂距以确保抛石的准确性；高压旋喷桩采用气、水、浆液三重管法旋喷，对回浆量异常等情况提出了处理措施。