船塢工程塢首超大深基坑及相鄰結(jié)構(gòu)施工工藝優(yōu)化

中建港務(wù)建設(shè)有限公司 上海 200438

1 工程概況

新韓通船塢塢首平面尺寸為146 m×40 m，采用鋼筋混凝土分離式結(jié)構(gòu)，共分3 塊，其中兩邊為鋼筋混凝土空箱結(jié)構(gòu)，中間一塊為鋼筋混凝土實(shí)體結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)采用PHC-800（110）-C80型混凝土管樁，邊墩為長20 m B型管樁，中底板為長22 m AB型管樁，樁頂標(biāo)高中邊墩為－8.4 m、邊墩為－11.95 m。

兩邊底板平面尺寸均為40 m×35 m，中間一塊底板的平面尺寸為76 m×40 m，底板面高程－6.5 m，門檻高程－5.30 m，空箱頂高程7.0 m，空箱內(nèi)布置塢室排水泵站系統(tǒng)。塢首四周采用厚60 cm地下連續(xù)墻圍封，地下連續(xù)墻標(biāo)高為－28.8～－7.3 m。塢首地下連續(xù)墻同塢室厚80 cm地下連續(xù)墻、翼墻厚80 cm地下連續(xù)墻及塢室外圍厚22 cm截滲地下連續(xù)墻相銜接，形成船塢止水系統(tǒng)。

2 工程特點(diǎn)與難點(diǎn)

（a）塢首區(qū)緊鄰長江，地下水位較高，地下連續(xù)墻施工時業(yè)主方降水尚未完全到位，且地下水位受長江潮汐水位變化影響非常大。

（b）地下連續(xù)墻施工場區(qū)范圍的土層復(fù)雜，其上部多為粉質(zhì)砂土層，各土層的強(qiáng)度低、含水量大、受外界擾動后極易塌方。

（c）下部土層上下土質(zhì)不均勻，明顯呈上軟下硬狀況，地質(zhì)條件對成槽施工較為不利，且場內(nèi)主要為粉質(zhì)細(xì)沙層，該土層遇水浸泡極易液化，容易導(dǎo)致槽段坍塌，無疑加大了施工的難度。

（d）塢首部分地下連續(xù)墻空成槽深度達(dá)10 m以上，亦易塌方。

（e）圍堰同塢首、塢室未形成封閉。

（f）土方開挖時泥面標(biāo)高為+3.0 m，塢首基坑開挖最深深度達(dá)到15 m，而且塢首的相鄰結(jié)構(gòu)較多，有厚80 cm、厚60 cm地下連續(xù)墻，厚22 cm截滲墻以及PHC管樁等，給基坑開挖帶來極大難度（圖1）。

圖1 塢首及其相鄰結(jié)構(gòu)平面

3 止水體系施工技術(shù)研究及優(yōu)化創(chuàng)新[1-6]

3.1 概述

為滿足整個船塢主體深基坑干施工要求，達(dá)到擋水、止水功能。整個船塢止水包括塢首四周一圈，止水采用厚60 cm地下連續(xù)墻、塢室厚80 cm地下連續(xù)墻及外圍厚22 cm截滲地下連續(xù)墻，重點(diǎn)解決塢首同塢室地下連續(xù)墻銜接以及接縫處理，以形成整體封閉止水系統(tǒng)。由于船塢圍堰采用拉森鋼板樁，未作其他止水處理，對塢首深基坑開挖極為不利，且地下連續(xù)墻標(biāo)高－7.3 m，主要是考慮使用期止水，施工期間圍堰同塢室及塢首止水未形成封閉，故建議業(yè)主在圍堰內(nèi)側(cè)再增設(shè)一道攪拌樁止水，同塢室厚22 cm截滲墻銜接，以形成完整的止水屏障，這個方案得以采納并實(shí)施。

3.2 地下連續(xù)墻施工技術(shù)

3.2.1 防槽壁坍孔應(yīng)對措施

由于本工程的地層含砂層較多，地層相當(dāng)不穩(wěn)定，成槽深度又較深，為防止發(fā)生槽壁坍塌現(xiàn)象，我們采取初期慢速挖槽，適當(dāng)加大泥漿密度，控制槽段內(nèi)液面高于地下水位0.5 m以上；成槽時根據(jù)土質(zhì)情況選用合格泥漿，并通過試驗(yàn)確定泥漿相對密度；泥漿必須專門配制，并使其充分溶脹，儲存24 h以上，嚴(yán)禁將膨潤土等直接倒入槽中；所用水質(zhì)須符合要求；在松軟砂層中鉆進(jìn)，須控制進(jìn)尺，不要過快；槽段成孔后，緊接著放鋼筋籠并澆灌混凝土，盡量不使其擱置時間過長；根據(jù)槽段開挖情況，隨時調(diào)整泥漿密度和液面標(biāo)高；注意槽段附近地面荷載不要過大。同時，加快施工進(jìn)度，縮短挖槽時間和澆注混凝土的間隔時間。

3.2.2 地下連續(xù)墻接頭止水應(yīng)對措施

地下連續(xù)墻的接縫止水性能對基坑開挖的安全至關(guān)重要。首先，須采取清孔、置換泥漿等方法保證泥漿質(zhì)量、沉渣厚度符合規(guī)范要求；其次，保證接頭刷壁質(zhì)量，增加刷壁次數(shù)，采用專門刷壁器，并利用導(dǎo)向配重使刷壁器上下刷壁時，緊貼已經(jīng)施工完畢的混凝土凹槽，直到專用刷壁器上不再有淤泥存在為止；第三，保證混凝土的質(zhì)量，尤其是重點(diǎn)控制混凝土的和易性，盡量縮短混凝土的澆注時間、間隙時間；第四，混凝土導(dǎo)管分布要均勻，且兩導(dǎo)管間距離不得大于3 m。

3.2.3 鋼筋籠吊裝變形、難以入槽應(yīng)對措施

為防止鋼筋籠在吊裝過程中變形，要對鋼筋籠根據(jù)設(shè)計圖紙要求進(jìn)行加固，制定專項(xiàng)鋼筋籠吊裝方案，合理設(shè)置吊點(diǎn)位置，吊點(diǎn)設(shè)置在縱、橫向桁架交點(diǎn)處，設(shè)置吊環(huán)、拉筋、斜拉筋，使鋼筋籠受力均勻；吊裝過程中輕起慢放，防止產(chǎn)生較大沖擊荷載。

為防止鋼筋籠難以入槽或籠體上浮現(xiàn)象，成孔要保持槽壁面平整；嚴(yán)格控制鋼筋籠外形尺寸；鋼筋籠入槽孔時，保持垂直狀態(tài)。如因槽壁彎曲鋼筋籠不能放入則修整后再放鋼筋籠。為防止鋼筋籠上浮，須清除槽底沉渣，控制澆灌速度，控制導(dǎo)管的最大埋深不得超過6 m。

3.2.4 混凝土夾泥應(yīng)對措施

為防止發(fā)生地下連續(xù)墻混凝土內(nèi)存在泥夾層現(xiàn)象，特設(shè)2 個灌注管同時灌注；導(dǎo)管埋入混凝土深度為2.0～4.0 m之間，兩導(dǎo)管混凝土高度差不大于0.5 m，導(dǎo)管接頭采用轉(zhuǎn)盤扣連接，設(shè)橡膠圈密封；首批灌入混凝土量要足夠充分，使其有一定的沖擊量，能把泥漿從導(dǎo)管中擠出；必須保證初灌量將導(dǎo)管底端一次性埋入水下混凝土面以下500 mm，同時始終保持快速連續(xù)進(jìn)行，中途停歇時間不超過混凝土初凝時間，槽內(nèi)混凝土上升速度不應(yīng)低于2 m/h，導(dǎo)管提升速度不要過快過猛。

3.2.5 塢首空成槽施工應(yīng)對措施

塢首地下連續(xù)墻施工作業(yè)面為+2.0 m（根據(jù)降水情況，結(jié)合工藝確定），而地下連續(xù)墻設(shè)計頂標(biāo)高為－7.5 m，空槽部分近10 m。為確保地下連續(xù)墻施工時大型機(jī)械設(shè)備安全施工，空槽部分必須回填。本工程開始采用回填砂土因穩(wěn)定性不夠，且需較長時間方可固結(jié)，不可行。采用全部澆筑混凝土費(fèi)用又較高，后采用隔斷澆筑素混凝土工藝，同樣取得了理想的效果。

3.3 高壓擺噴樁封堵地下連續(xù)墻接縫工藝

在兩幅地下連續(xù)墻連接縫后側(cè)均布設(shè)1 根擺噴樁，以加強(qiáng)防水，樁中心距地下連續(xù)墻墻面35 cm，擺噴樁高程同相鄰的地下連續(xù)墻標(biāo)高（圖2）。

圖2 墻后擺噴示意

3.4 厚22 cm地下連續(xù)墻施工技術(shù)的優(yōu)化及創(chuàng)新

本工程厚22 cm地下連續(xù)墻采用2 臺SKQ55射水成槽機(jī)進(jìn)行射水成槽、隔槽成槽的施工工藝。

3.4.1 工程難點(diǎn)

（a）地面下15 m范圍內(nèi)土質(zhì)較差，成槽易坍孔。在地面下15 m范圍內(nèi)主要為雜填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉土、粉質(zhì)黏土等等，標(biāo)貫值極低，在2～8之間。而且地下水位初步調(diào)查為0.5～3.0 m，成槽過程中容易出現(xiàn)坍孔。

（b）成槽精度難控制。由于薄壁地下連續(xù)墻深度較深，成槽垂直度必須控制在0.3％以內(nèi)，否則容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)侵界。垂直度較難保證。

（c）砂性土層中泥漿指標(biāo)易嚴(yán)重超標(biāo)。由于槽段穿越含砂率較高的粉細(xì)砂層，土層中泥沙顆粒、水泥成分和有害離子不斷混入，使得泥漿黏度、相對密度大幅增加，泥漿指標(biāo)可能達(dá)到：相對密度1.2～1.25、黏度30 s。過大相對密度、高黏度的泥漿將嚴(yán)重影響混凝土澆筑質(zhì)量。

3.4.2 工藝技術(shù)升級應(yīng)對措施

（a）混凝土澆筑時，孔口放置蓋板，防止混凝土及其他雜物散落槽孔內(nèi)。

（b）在水下混凝土灌注時，由專人測量導(dǎo)管埋深及管內(nèi)外混凝土面高度，混凝土澆筑時，則在槽口入口處隨機(jī)取樣，做好混凝土試塊，并做好記錄。

（c）施工中嚴(yán)格控制泥漿濃度，警惕砂層中承壓水的影響，防止坍孔。同時必須防止泥漿濃度太大造成淤積和防止鋼筋表面形成泥漿層，影響混凝土質(zhì)量。根據(jù)不同地層和土層情況配用合適的泥漿濃度和漿量進(jìn)行護(hù)壁，護(hù)壁質(zhì)量應(yīng)經(jīng)檢查。

（d）加強(qiáng)對墻體接縫質(zhì)量的控制。成形器有特殊的清洗接縫的裝置，以便在進(jìn)行雙號單元墻體施工時能洗掉單號單元端面混凝土墻體上的泥污，保證接縫清潔干凈，連接牢固，接頭緊密。垂直精度控制在1/300。

（e）施工程序上按照隔槽成槽工藝，槽孔分縫寬4～6 cm，在造二期槽孔時，必須在一期槽孔混凝土初凝后方可造孔，造孔時利用成形器側(cè)向高速噴嘴，將左右墻體側(cè)面上黏土及泥漿沖刷干凈，以保證接縫質(zhì)量，滿足防滲要求。

（f）在射水造孔成槽后，應(yīng)對槽孔質(zhì)量進(jìn)行全面檢查，經(jīng)檢查合格后，方可進(jìn)行清孔換漿。清孔換漿采用對槽底泥漿和沉淀物進(jìn)行置換清除，置換采用槽底抽吸，槽頂補(bǔ)漿的反循環(huán)方法。清孔換漿結(jié)束后1 h，槽底沉淀物厚度不得大于20 cm?？變?nèi)泥漿的密度不大于1.30 t/m3。只有清孔換漿合格后，方可進(jìn)行混凝土澆筑。

（g）防滲墻混凝土入孔坍落度為18～22 cm，采用導(dǎo)管法排泥漿澆筑。導(dǎo)管應(yīng)保證封閉聯(lián)結(jié)，初灌后導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)不小于1.0 m，不大于6.0 m。混凝土面上升速度不小于2 m/h，各處混凝土面應(yīng)均勻上升，高差控制在0.5 m以內(nèi)。

4 基坑開挖施工

由于塢首緊鄰長江，在施工圍堰并完成沉樁、地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，止水體系形成且周邊結(jié)構(gòu)加固后進(jìn)行土方開挖。土方開挖工藝主要采用挖掘機(jī)分層開挖，挖土順序按“先塢邊墩，后塢中底板”進(jìn)行。塢首土方由1.2 m標(biāo)高開挖到結(jié)構(gòu)施工所需的標(biāo)高（－8.5～－12.0 m）。

塢首開挖自上而下分3 個層次：第一層次開挖，在中間留出一道7 m寬的道路作為出土用并與塢室出土道路相連接，坡度1∶10，標(biāo)高1.2 m。開挖時兩邊從標(biāo)高1.2 m挖至－2.0 m。在東面臨江側(cè)則挖至－5.0 m時，設(shè)置一條4 m寬平臺。第二層次由坡頂挖至－5.0 m ，坡底再從－5.0 m挖至－8.5 m（塢門底板設(shè)計標(biāo)高）。第三層次將坡頂一次性挖至－8.5 m，兩邊的塢墩土層標(biāo)高再挖至－12.0 m即設(shè)計要求的底標(biāo)高，在挖至－8.2 m和－11.7 m時須進(jìn)行人工開挖作業(yè)，在進(jìn)行此層土開挖時必須做好底樁樁頭的保護(hù)，樁四周最好采用人工清挖，施工時要注意避免擾動原狀土破壞開挖層表層土體結(jié)構(gòu)。

因塢首開挖涉及相鄰結(jié)構(gòu)，若先行施工相鄰的空箱及錨碇結(jié)構(gòu)，必須采取加固措施，費(fèi)用較大。本次主要采用放坡開挖，合理安排相鄰結(jié)構(gòu)段的施工順序，避免了以往的加固，節(jié)省了費(fèi)用。

5 相鄰結(jié)構(gòu)施工安排

由于本工程工期極為緊張，在塢首開挖施工時，勢必對相鄰結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，為減少相鄰結(jié)構(gòu)因開挖造成較大位移而影響結(jié)構(gòu)質(zhì)量，故采用塢首施工基本形成時再施工相鄰結(jié)構(gòu)段，這對整體工期影響較大。

常規(guī)工藝為：塢首結(jié)構(gòu)→塢室拉錨結(jié)構(gòu)→塢室底板施工→箱體上部。

現(xiàn)調(diào)整為：（塢首結(jié)構(gòu)）塢室底板施工→塢室拉錨結(jié)構(gòu)→箱體上部。

這樣就使塢首、塢室底板同時施工，避免了拉錨結(jié)構(gòu)要等塢首基本形成才可施工、再施工塢室底板的情況，工期大大提前。

6 結(jié)語

本工程塢室地下連續(xù)墻工藝優(yōu)化和外圍防滲墻及高壓擺噴樁的實(shí)施，使基坑土方開挖過程中未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，確保了船塢的順利施工，為后期船塢正常使用提供了保障。

塢首施工在確定了支護(hù)加固施工工藝的基礎(chǔ)上，通過不斷工藝優(yōu)化，節(jié)省了支護(hù)加固費(fèi)用，加快了施工，節(jié)約了工期，同時確保了安全，質(zhì)量上也有了可靠的保證，說明工藝優(yōu)化取得了理想的效果。