淺議熔盛船塢工程地下連續(xù)墻施工工藝

石小祥 張建梅 單志勇

【摘要】介紹地下連續(xù)墻施工工藝在船塢工程的綜合利用，針對(duì)砂層和富含水地層中地下連續(xù)墻施工常見問題提出相應(yīng)處理和預(yù)防的辦法。

【關(guān)鍵詞】地下連續(xù)墻；成槽工藝；施工方法

引言

地下連續(xù)墻施工工藝由于對(duì)周圍環(huán)境影響小，墻體剛度大，止水性能好，是深基坑工程常用的支護(hù)及止水方法之一。地下連續(xù)墻施工工藝，是在土方開挖之前，用特制的成槽機(jī)械，在泥漿護(hù)壁的作用下，每次開挖一定長度的溝槽至設(shè)計(jì)深度，然后清除槽段內(nèi)沉淀的沉渣，將鋼筋籠放入沖滿泥漿的槽段內(nèi)，并用導(dǎo)管向槽段內(nèi)澆筑混凝土，使混凝土充滿整個(gè)槽段，將若干單個(gè)槽段連接在一起，形成連續(xù)的支護(hù)結(jié)構(gòu)。地下連續(xù)墻既可作施工階段的支護(hù)結(jié)構(gòu)，亦可做結(jié)構(gòu)永久復(fù)合墻體的一部分，地下連續(xù)墻在熔盛船塢工程中得到很好的綜合利用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1、工程概況

江蘇熔盛重工集團(tuán)1#干船塢工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為30萬t級(jí)，主要是用以造船，塢室凈尺寸465×102m，塢室底板面高程為-7.0m（國家85高程系，下同）。本工程位于長江邊，地下水位高，土層主要由粉土及砂性土組成，透水性很強(qiáng)。為確保干船塢的使用要求，設(shè)計(jì)考慮了兩道地下連續(xù)墻：塢室拉錨地連墻厚45cm，頂高程-1.0m，底高程-20.0m，砼強(qiáng)度等級(jí)C30；外圍截滲地連墻厚22cm，頂高程-1.1m，底高程-21.0m，砼強(qiáng)度等級(jí)C25；地連墻抗?jié)B標(biāo)號(hào)均為W6。

2、工程外圍地下連續(xù)墻

工程外圍22cm厚地下連續(xù)墻主要起防滲作用，施工采用“射水地下成墻技術(shù)”。其主要原理是用大流量高壓力射水沖切土層，通過成槽器底部的刀刃切削修整孔壁，形成規(guī)則槽孔后，用導(dǎo)管法進(jìn)行水下混凝土澆筑成墻。施工中采用間隔施工法，即先建造若干個(gè)單號(hào)（I期槽段）墻體，待其混凝土初凝后，在單號(hào)墻體間插建雙號(hào)（Ⅱ期槽段）槽孔并澆筑成墻。重復(fù)上述步驟，建成連續(xù)的地下連續(xù)墻體。在插建雙號(hào)墻體時(shí)，打開成槽器兩側(cè)的側(cè)向清洗裝置對(duì)連接面進(jìn)行清洗處理，以保證連接面清潔和混凝土結(jié)合牢固。

地下連續(xù)墻施工主要設(shè)備包括：成槽機(jī)組、澆筑機(jī)組、泥漿配制與供應(yīng)系統(tǒng)及混凝土供應(yīng)系統(tǒng)。為了保證軸線順直和放樣定位準(zhǔn)確，成槽機(jī)組、澆筑機(jī)組設(shè)置于同一軌道上，流水作業(yè)。

2.1 工藝流程

平整場地→測量放樣→鋪設(shè)軌道→開挖泥漿溝→槽段劃分→Ⅰ期槽段成槽→Ⅰ期槽段混凝土澆筑→Ⅱ期槽段成槽→Ⅱ期槽段混凝土澆筑→連接成墻。

2.2 射水法造墻施工主要技術(shù)要點(diǎn)

射水法造墻技術(shù)由造孔技術(shù)和水下砼澆筑技術(shù)兩部分組成，其中導(dǎo)管法水下砼澆筑是一種成熟的施工工藝，因此，射水法造墻技術(shù)的關(guān)鍵是如何造孔。造孔的技術(shù)要素由破土、固壁（保持孔壁穩(wěn)定）、出碴和槽孔的連接四部分組成，四個(gè)要素相互關(guān)聯(lián)，相互制約。

2.2.1 破土

射水法以泥漿水射流破土（以三代機(jī)為例），成槽機(jī)組由單排并列8個(gè)垂直向下的噴嘴作為射流破土設(shè)備。其破土能力及破土范圍取決于射流水壓力、噴嘴幾何形狀以及至槽孔底部距離，可根據(jù)土體強(qiáng)度選擇水壓力。設(shè)備所配水泵的壓力不應(yīng)小于0.4MPa。

2.2.2 固壁

施工過程中的孔壁穩(wěn)定是成孔的關(guān)鍵。破土后的絮流靠成型器箱形外殼導(dǎo)流，減小水流對(duì)孔壁的破壞，保護(hù)孔壁。水流流速對(duì)孔壁穩(wěn)定有影響，應(yīng)控制流速小于0.2m/s。

泥漿固壁利用槽孔內(nèi)泥漿水位高于地下水位及泥漿水比重大于地下水比重形成槽孔內(nèi)對(duì)孔壁的壓力達(dá)到固壁作用，同時(shí)泥漿水向外滲流過程中在孔壁上形成泥漿網(wǎng)膜，增大松散地層的粘聚性，起到護(hù)壁作用。因此針對(duì)不同的地層條件，在造孔過程中確定泥漿的性質(zhì)和質(zhì)量是至關(guān)重要的（根據(jù)地層條件，本工程提前制備優(yōu)質(zhì)泥漿固壁）。

2.2.3 出碴

第三代射水法造墻機(jī)組出碴是利用水泵及成型器中的射水噴嘴形成高速泥漿水流來切割破壞土層結(jié)構(gòu)，水土混合回流，泥砂溢出地面（正循環(huán)）或用砂礫泵抽吸出孔槽（反循環(huán)），溢出或抽吸出的與泥漿混合一起的土、砂、卵石等流入沉淀池沉淀，泥漿水循環(huán)利用。

2.2.4 單、雙號(hào)槽孔的連接

連續(xù)防滲墻重在“連續(xù)”二字，造孔過程中是由單個(gè)槽孔經(jīng)水下砼澆筑形成2m寬的砼槽板，由多塊砼槽板連接形成砼連續(xù)防滲墻，因此接縫的連接質(zhì)量是連續(xù)墻整體防滲效果的關(guān)鍵。射水法造墻技術(shù)采用的是平接技術(shù)——也就是在同一軸線端側(cè)面實(shí)現(xiàn)平面對(duì)接。射水法是在整體放樣后先施工1、3、5號(hào)等單號(hào)墻體，在單號(hào)墻體的砼槽板初凝后（一般>24h），按預(yù)先設(shè)定的準(zhǔn)確位置建造雙號(hào)墻體。在雙號(hào)墻體造孔時(shí)，利用成型器側(cè)向噴嘴射流。將已澆筑好的單號(hào)墻體端壁泥皮沖刷清除干凈，一方面使墻面體砼形成良好的結(jié)合面，另一方面使單號(hào)墻體端部形成包裹空間。這樣在雙號(hào)墻體澆筑時(shí)，與單號(hào)墻體側(cè)面端部構(gòu)成砼充盈裹頭，從而建成一道密閉完整的砼地下連續(xù)墻。

2.3 質(zhì)量檢驗(yàn)

對(duì)射水成墻的墻段，平均每40m長度內(nèi)布設(shè)一對(duì)超聲波聲測管，通過超聲波檢測曲線來分析墻體混凝土密實(shí)度等質(zhì)量指標(biāo)，也直觀檢查施工質(zhì)量。在射水法施工形成一部分墻體后，對(duì)接縫部位進(jìn)行開挖檢查，檢查墻段接縫的施工質(zhì)量是否良好，并對(duì)墻段的軸線位置、墻頂高程進(jìn)行校測。對(duì)檢測數(shù)距進(jìn)行整理，分析是否有偏差，以便及時(shí)調(diào)整。

2.4 綜合評(píng)價(jià)

射水法成墻成型的槽孔孔壁穩(wěn)定，澆筑的砼（鋼筋砼）墻面平整，可按照設(shè)計(jì)要求構(gòu)筑0.22～0.45m厚、深達(dá)30m，垂直偏差小于1/300的地下連續(xù)墻。墻體的接縫處理有獨(dú)到之處，能夠保證接縫的質(zhì)量，整體防滲性能好。造墻的工效高，工程造價(jià)低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3、塢室下地下連續(xù)墻

工程45cm鋼筋砼地連墻起到防滲、擋土及承載等綜合作用。采用液壓抓斗設(shè)備沿事先修筑并分割好段長（一般段長為6m）的鋼筋砼導(dǎo)墻中抓取土體，同時(shí)注入優(yōu)質(zhì)泥漿進(jìn)行槽孔護(hù)壁，待槽段挖至設(shè)計(jì)深度后，下設(shè)接頭管及鋼筋籠，

然后采用單導(dǎo)管或雙導(dǎo)管法進(jìn)行水下灌注砼成槽。在砼初凝后起拔接頭管，成槽采用間隔法施工。

3.1 地下連續(xù)墻工藝流程3.2 抓斗法成槽主要技術(shù)要點(diǎn)

3.2.1 修筑導(dǎo)墻

導(dǎo)墻是在地層表面沿地下連續(xù)防滲墻軸線方向設(shè)置的臨時(shí)構(gòu)筑物。導(dǎo)墻起著標(biāo)定防滲墻位置、成槽導(dǎo)向、鎖固槽口；保持泥漿液面；槽孔上部孔壁保護(hù)、外部荷載支撐的作用。導(dǎo)向槽的穩(wěn)定是混凝土防滲墻安全施工的關(guān)鍵。本工程導(dǎo)向槽兩側(cè)墻體采用倒L型斷面，現(xiàn)澆C20混凝土構(gòu)筑，槽內(nèi)凈寬45cm，頂面高于施工場地10cm以阻止地表水流入。

3.2.3 抓斗成槽

防滲墻開槽施工工藝主要采用鋸槽法和挖掘法。鋸槽法主要有往履射流式開槽、鏈斗式開槽、液壓式開槽；挖掘法主要有沖擊鉆法、抓斗法、沖抓結(jié)合法。根據(jù)本工程地質(zhì)條件及生產(chǎn)性試驗(yàn)確定采用挖掘抓斗法，即采用BH-12型成槽機(jī)（垂直度在3/1000以上），帶自動(dòng)糾偏裝置，采用三抓成槽，成槽時(shí)采用“跳孔挖掘法”。即槽段劃分為Ⅰ、Ⅱ序槽段，根據(jù)設(shè)備及地質(zhì)條件確定Ⅰ、Ⅱ序槽段開挖長度同為6m，每個(gè)槽段分為兩個(gè)主孔及一個(gè)副孔，先施工Ⅰ序槽段，后施工Ⅱ序槽段。

單元槽段的挖掘順序如下：

⑴先挖槽段兩端的單孔，或者采用挖好第一孔后，跳開一段距離再挖第二孔的方法，使兩個(gè)單孔之間留下未被挖掘過的隔墻，這就能使抓斗在挖單孔時(shí)吃力均衡，可以有效地糾偏，保證成槽垂直度。

⑵先挖單孔，后挖隔墻。因?yàn)榭组g隔墻的長度小于抓斗開斗長度，抓斗能套往隔墻挖掘，同樣能使抓斗吃力均衡，有效地糾偏，保證成槽垂直度。

⑶沿槽長方向套挖。待單孔和孔間隔墻都挖到設(shè)計(jì)深度后，再沿槽長方向套挖幾斗，把抓斗挖單孔和隔墻時(shí)，因抓斗成槽的垂直度各不相同而形成的凹凸面修理平整，保證槽段橫向有良好的直線性。

⑷挖除槽底沉渣。在抓斗沿槽長方向套挖的同時(shí)，把抓斗下放到槽段設(shè)計(jì)深度上挖除槽底沉渣。

3.2.4 護(hù)壁泥漿

泥漿在造孔成槽過程中起固壁、懸浮、攜渣、冷卻鉆具和潤滑的作用，成墻后還可增加墻體的抗?jié)B性能，本工程泥漿采用膨潤土拌制，泥漿配合比為水1000kg、膨潤土50kg 、Na2CO31kg；固壁泥漿性能指標(biāo)密度<1.1g/cm3、粘度>25s、含砂量<3%。

新制泥漿經(jīng)過24h膨化后，利用供漿管輸送至槽孔內(nèi)使用，成槽及槽段澆筑過程中回收的泥漿，經(jīng)凈化后可重復(fù)使用。槽孔孔口泥漿面在成槽過程中保持在導(dǎo)向槽頂面以下30～50cm范圍內(nèi)。

3.2.5 分段連接

工程地連墻分段連接原設(shè)計(jì)采用鎖口管接頭，后考慮便于質(zhì)量控制及工期因素，建議設(shè)計(jì)院接頭改為預(yù)制鋼筋混凝土榫式接頭。預(yù)制接頭總長度根據(jù)成槽深度和混凝土的施工標(biāo)高確定，還要考慮樁尖在槽底有一定的入土深度，并保證樁頂高于混凝土面以避免混凝土流入相鄰槽段。結(jié)構(gòu)配筋按地下墻抗彎要求配置，混凝土等級(jí)與地下墻設(shè)計(jì)要求相同。制作標(biāo)準(zhǔn)參照鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

采用預(yù)制接頭的地下連續(xù)墻與傳統(tǒng)的鎖口管接頭相比有如下特點(diǎn)：

⑴墻體質(zhì)量高 傳統(tǒng)的鎖口管接頭，由于拔出后形成的管孔充滿被混凝土污染的泥漿，這部分泥漿性能較差，長時(shí)間靜置往往造成孔壁坍方，在相鄰槽段開挖過程中該部分泥漿便混入槽內(nèi)泥漿中，形成連續(xù)污染，對(duì)泥漿的質(zhì)量和槽壁的完好造成很大危害。一旦引起坍方，對(duì)混凝土的澆灌質(zhì)量及墻體的整體質(zhì)量帶來一系列的影響。往往形成連續(xù)墻接頭處夾泥、漏水、局部混凝土凸出等質(zhì)量問題。利用預(yù)制榫式接頭，接頭放入后便不再拔出，作為墻體的一部分和地下墻形成整體，共同起圍護(hù)作用，因此便徹底避免了上述問題的發(fā)生。

（2）施工速度快 由于鎖口管在混凝土澆灌結(jié)束后需要逐步拔出，拔管的時(shí)

間需要根據(jù)混凝土的初凝和終凝時(shí)間確定，一般在混凝土澆灌后的3h后利用特制的拔管器抽動(dòng)鎖口管，在混凝土澆灌結(jié)束3h后方可全部拔除。采用預(yù)制接頭后每個(gè)單元槽段可節(jié)省工時(shí)5h左右。又由于預(yù)制接頭樁兩側(cè)均為榫槽，使鋼筋籠的端頭構(gòu)造得到了統(tǒng)一，具有互換性，而且槽段開挖不受施工次序的限制可以跳槽連續(xù)施工。因此可以大大加快工程進(jìn)度。

⑶施工工藝簡化 由于鎖口管本身自重較大，在混凝土初凝后進(jìn)行地下脫模提升，需要大噸位的特制拔管器，對(duì)導(dǎo)墻的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求較高，而實(shí)際施工中往往由于工期緊、導(dǎo)墻強(qiáng)度偏低，在拔管過程中容易引起導(dǎo)墻損壞。而且拔管時(shí)間受到混凝土凝結(jié)時(shí)間的限制，拔管過早容易引起近側(cè)混凝土坍落，影響接頭質(zhì)量；過晚又會(huì)引起脫模難不易拔動(dòng)。施工中由于人為因素或機(jī)械故障造成的鎖口管被凝固在混凝土中的事故時(shí)有發(fā)生，不僅影響了工程質(zhì)量，對(duì)國家財(cái)產(chǎn)也造成了一定損失。采用預(yù)制榫式接頭，省去了拔管工序，因而也就徹底避免了這類事故的發(fā)生。

3.2.6 清底換漿

⑴清底

清除槽底沉渣有沉淀法和置換法兩種。

沉淀法，清底開始時(shí)間：由于泥漿有一定的比重和粘度，土渣在泥漿中沉降會(huì)受阻滯，沉到槽底需要一段時(shí)間，因而采用沉淀法清底只要在成槽（掃孔）結(jié)束2h之后才開始。使用挖槽作業(yè)的液壓抓斗直接挖除槽底沉渣。

置換法，清底開始時(shí)間：置換法在抓斗直接挖除槽底沉渣之后進(jìn)行，進(jìn)一步清除抓斗未能挖除的細(xì)小土渣。具體清底方法：使用Dg100空氣升液器，由起重機(jī)懸吊入槽，空氣壓縮機(jī)輸送壓縮空氣，以泥漿反循環(huán)法吸除沉積在槽底部的土碴淤泥；清底開始時(shí)，令起重機(jī)懸吊空氣升液器入槽，吊空氣升液器的吸泥管不能一下子放到槽底深度，應(yīng)先在離槽底1～2m處進(jìn)行試挖或試吸，防止吸泥管的吸入口陷進(jìn)土渣里堵塞吸泥管；清底時(shí)，吸泥管都要由淺入深，使空氣升液器的喇叭口在槽段全長范圍內(nèi)離槽底0.5m處上下左右移動(dòng)，吸除槽底部土碴淤泥。

⑵換漿

換漿是置換法清底作業(yè)的延續(xù)，當(dāng)空氣升液器在槽底部往復(fù)移動(dòng)不再吸出土碴，實(shí)測槽底沉碴厚度小于10cm時(shí)，即可停止移動(dòng)空氣升液器，開始置換槽底部不符合質(zhì)量要求的泥漿。清底換漿是否合格，以取樣試驗(yàn)為準(zhǔn)，當(dāng)槽內(nèi)每遞增5米深度及槽底處各取樣點(diǎn)的泥漿采樣試驗(yàn)數(shù)據(jù)都符合規(guī)定指標(biāo)后，清底換漿才算合格。在清底換漿全過程中，控制好吸漿量和補(bǔ)漿量的平衡，不能讓泥漿溢出槽外或讓漿面落低到導(dǎo)墻頂面以下30cm。

3.2.7 砼澆筑，目前砼澆筑工藝較為成熟，這里不作介紹。

3.3 質(zhì)量檢驗(yàn)方法與工程外圍地下連續(xù)墻相同。

3.4 綜合評(píng)價(jià)

抓斗法成墻，成型的槽孔孔壁穩(wěn)定，澆筑的砼（鋼筋砼）墻面平整，可按照設(shè)計(jì)要求構(gòu)筑大于0.45m厚的連續(xù)墻。墻體的接縫處理采用預(yù)制隔樁形式具有施工速度快且能保證接縫的質(zhì)量，整體防滲性能好。抓斗法相對(duì)于射水法成槽尺寸規(guī)則，砼充盈系數(shù)小，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4、地下連續(xù)墻施工常見問題及相應(yīng)對(duì)策措施

4.1 坍塌、漏漿

槽段在成槽過中會(huì)出現(xiàn)局部坍塌和大面積坍塌，當(dāng)出現(xiàn)局部坍塌時(shí)加大泥漿密度，出現(xiàn)大面積塌孔時(shí)用優(yōu)質(zhì)粘土（摻入20%水泥）回填到坍塌處以上1-2m，待沉積密實(shí)后再進(jìn)行施工，同時(shí)在相應(yīng)地段減小了槽段開挖長度。

槽段成槽開挖過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，采用處理措施有：⑴平拋粘土，加大泥漿比重或拋入鋸末進(jìn)行堵漏；⑵松散地層，造孔應(yīng)循序漸進(jìn)，預(yù)防在先，穩(wěn)中求快；⑶保證泥漿供應(yīng)強(qiáng)度和質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)漏漿及時(shí)補(bǔ)充；⑷對(duì)漏失嚴(yán)重的地層用速凝水泥等特殊材料處理，必要時(shí)還應(yīng)對(duì)槽孔進(jìn)行回填。

4.2 導(dǎo)管堵塞

成墻灌注混凝土過程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)管堵塞，針對(duì)導(dǎo)管堵塞采用搗、頓方法疏通，如果無效將導(dǎo)管全部拔出、沖洗，并重新下設(shè)。用泥漿泵抽凈導(dǎo)管內(nèi)泥漿后繼續(xù)澆筑，同時(shí)還要核對(duì)混凝土面高程及導(dǎo)管長度，確認(rèn)導(dǎo)管的埋入深度。

4.3地連墻滲漏水

基坑開挖后，在槽段接頭處出現(xiàn)滲水、漏水、涌水等現(xiàn)象。主要原因有：挖槽機(jī)成孔時(shí)，粘附在上一槽段混凝土接頭面上的泥皮、泥渣未清除掉，就下鋼筋籠、澆筑混凝土，而形成泥土隔層；槽段內(nèi)沉渣未清理干凈，沉渣過厚，在混凝土澆筑時(shí)，部分沉渣會(huì)被混凝土的流動(dòng)推擠到墻段接頭處和兩根導(dǎo)管中間（此處混凝土面較低），形成墻段接縫夾泥滲水和墻體中間部分滲水。預(yù)防措施有：在清槽的同時(shí)將圓形鋼絲刷或刮泥器等工具用起重機(jī)吊入槽內(nèi)，針對(duì)上一槽段接縫混凝土表面，緊貼接頭混凝土往復(fù)上下刷2～3遍，將泥渣清除干凈，或在槽壁較穩(wěn)定條件下用噴射水流沖洗，但均應(yīng)在清槽換漿前進(jìn)行；按要求做好槽底清渣工作，使沉渣厚度控制在規(guī)范允許的范圍以內(nèi)，防止擠入接頭面及墻體中間，造成滲漏。

對(duì)于滲水部位，可視其漏水程度不同采取相應(yīng)措施，封堵方法有：⑴在有微量漏水時(shí)，可采用雙快水泥進(jìn)行修補(bǔ)；⑵漏水較嚴(yán)重時(shí)，可用雙快水泥進(jìn)行封堵，同時(shí)用軟管引流，等水泥硬化后從引流管中注入化學(xué)漿液止水堵漏，進(jìn)行化學(xué)灌漿；⑶對(duì)較大滲漏情況，有可能產(chǎn)生大量土砂漏入時(shí)，可先在地下連續(xù)墻迎土面采用壓密注漿進(jìn)行堵漏。同時(shí)在地下連續(xù)墻滲水處的內(nèi)側(cè)，清理漏水孔，及時(shí)采用木楔堵住，并用水泥封堵，然后進(jìn)行引流和化學(xué)灌漿處理并涂刷聚合物或水泥基滲透結(jié)晶防水涂料。

工程45cm地連墻設(shè)計(jì)有20cm厚鋼筋砼護(hù)面。護(hù)面施工時(shí)，應(yīng)將原地連墻表面有效鑿毛，伸縮縫應(yīng)與地連墻接縫錯(cuò)開，且在原漏水部位處理好的情況下才進(jìn)行護(hù)面結(jié)構(gòu)的施工，如此更加有效防止了地連墻表面滲水現(xiàn)象。

5、結(jié)語

地下連續(xù)墻施工工藝是在傳統(tǒng)工藝難以適應(yīng)的情況下發(fā)展起來的，由于這一工藝的開發(fā)和應(yīng)用，使得某些深基坑的施工及結(jié)構(gòu)更加經(jīng)濟(jì)合理。45cm鋼筋砼薄壁擋土截滲墻及22cm素砼防滲墻的有效結(jié)合利用，有效截?cái)嗔舜瑝]深基坑區(qū)域的側(cè)向滲流，保證了塢室底板干施工及永久性結(jié)構(gòu)干船塢造船生產(chǎn)的需要，船塢截水效果較好，施工進(jìn)度較快，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

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