大型地連墻板樁碼頭港池干開(kāi)挖施工技術(shù)淺析

龍吉君 姚翔川 蔣為杰

摘 要：通過(guò)蘇赫納集裝箱碼頭工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了碼頭港池干開(kāi)挖施工工藝的技術(shù)要點(diǎn)，對(duì)干開(kāi)挖過(guò)程中降水與地連墻的共同施工進(jìn)行了針對(duì)性的研究，對(duì)類似采用港池干開(kāi)挖工藝的碼頭施工有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：板樁碼頭 基坑降水 地連墻 施工控制

1.引言

港口大型板樁碼頭建設(shè)作為重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施之一，在水運(yùn)施工中占據(jù)著重要地位，在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。港池干開(kāi)挖施工工藝，將大部分疏浚所需進(jìn)行工作交由干開(kāi)挖這種低成本高效率的方式完成，以此實(shí)現(xiàn)成本和工期的優(yōu)化。本文以埃及蘇赫納集裝箱碼頭項(xiàng)目為例，介紹了大型板樁碼頭港池干開(kāi)挖施工工藝的技術(shù)要點(diǎn)。

2.工程概況

埃及蘇赫納碼頭是集裝箱碼頭，水工結(jié)構(gòu)主要為1350m矩形地梁墻，前墻厚1.2m，寬6m，錨碇墻厚0.8m，前墻上澆筑3.5m高胸墻，錨碇墻上澆筑軌道梁。前軌距前沿線3.5m，兩軌間距30.48m，護(hù)舷間距13.5m，系船柱間距27m。

2.1氣候及水文條件

蘇赫納地處紅海邊上，全年干旱少雨，年降水量約為22.8mm；該地區(qū)盛行北風(fēng)和西北風(fēng)，最大風(fēng)速約為16m/s；由于地處沿海，空氣比較潮濕，年平均潮度在55%。最高天文潮位+2.20m，最低天文潮位-0.10m，平均水位+1.1m。

2.2 地質(zhì)條件

現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)大體分為3層，地面標(biāo)高至+1m為細(xì)砂層或砂夾泥層，為松散地層；+1m至-8.5為較密實(shí)的細(xì)砂層，中間偶爾會(huì)遇到1-2m的黏土層；-8.5m至-22m為較為密實(shí)的砂卵石層，下層土層部分標(biāo)慣值達(dá)50以上。

3.干開(kāi)挖施工工藝流程

港池干開(kāi)挖施工工藝區(qū)別于傳統(tǒng)疏浚工程的主要有海側(cè)圍堰加固、基坑分層降水、港池分層開(kāi)挖、港池海水回灌4個(gè)關(guān)鍵施工步驟。待干挖工作結(jié)束后，土石圍堰及不滿足干挖條件的區(qū)域采用疏浚船進(jìn)行疏浚。港池降水干開(kāi)挖斷面示意圖如圖1所示。

4.干開(kāi)挖施工方法及技術(shù)要點(diǎn)

4.1 圍堰加固

圍堰加固主要是對(duì)圍堰進(jìn)行加寬，圍堰頂寬為50m，邊坡為1：2，圍堰以西370m處設(shè)置第二道圍堰，圍堰外側(cè)鋪設(shè)土工布?jí)K石護(hù)面（至穩(wěn)定海床）。對(duì)于圍堰加固，需要注意以下技術(shù)要點(diǎn)。

（1）土石圍堰集料。加寬圍堰時(shí)，優(yōu)先采用上層開(kāi)挖黏土進(jìn)行填筑，降低圍堰滲透系數(shù)；圍堰應(yīng)分層回填，碾壓密實(shí)；盡快組織人員、設(shè)備入場(chǎng)進(jìn)行降水試驗(yàn)，如無(wú)法有效降水到設(shè)計(jì)標(biāo)高，將采取進(jìn)一步止水措施，或考慮增加疏浚范圍。

（2）外側(cè)浪濺區(qū)護(hù)坡。在圍堰外側(cè)浪濺區(qū)分為若干個(gè)方格區(qū)域，在不同方格區(qū)域鋪設(shè)最內(nèi)側(cè)鋪設(shè)薄膜，第二層鋪設(shè)土工布，之后利用潛水員潛至水底，將水下的土工布進(jìn)行整平，再利用挖機(jī)均勻拋擲塊石進(jìn)行壓實(shí)，確保土工布貼合圍堰表面以減小土石圍堰滲透系數(shù)，阻隔海水的滲透。

4.2 基坑分層降水

本工程采用港池干開(kāi)挖工藝，基坑降水尤為關(guān)鍵，因此在初期面對(duì)地表水主要采用明溝和集水井結(jié)合降水法，通過(guò)大功率抽水泵將水排進(jìn)斜坡水溝中，在地表水排出后，利用輕型井與深井結(jié)合的方式，降低土層中的地下水位。為了對(duì)基坑降水進(jìn)行全方位掌控，采取了多方面措施，對(duì)降水井的布置、開(kāi)關(guān)控制以及地下水位的監(jiān)控做到整體控制。

（1）降水井布置。在基坑四周布置不同數(shù)量的降水井和觀察井，在臨海側(cè)布置增設(shè)降水井防止海水滲透，通過(guò)降水井降水達(dá)到港池干施工狀態(tài)。通過(guò)Visual modflow降水模擬軟件進(jìn)行多種井位與流量情況下的試算，以確定最合理的降水井布置方案，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行抽水試驗(yàn)后再進(jìn)行降水井布置優(yōu)化。降水井布置圖如圖1所示。

（2）降水井開(kāi)關(guān)控制。將港池分為4個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域分三層降水開(kāi)挖，各分區(qū)段降水工作根據(jù)開(kāi)挖層安排分別降至開(kāi)挖底層標(biāo)高下1m處，降水坡度通過(guò)控制降水井運(yùn)行的個(gè)數(shù)調(diào)控，港池開(kāi)挖時(shí)在地連墻前預(yù)留30m寬土體，以避免被動(dòng)土壓力過(guò)大造成墻體開(kāi)裂損傷。

（3）地下水位監(jiān)控。通過(guò)對(duì)不同斷面布置監(jiān)測(cè)井，來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地下水位，本工程要求在2個(gè)圍堰以及4個(gè)港池區(qū)域分別布置監(jiān)測(cè)井。監(jiān)測(cè)井位置不能過(guò)于接近正在運(yùn)行的降水井，放置監(jiān)測(cè)井測(cè)量得到的地下水位為動(dòng)水位，不具備足夠的參考意義。每日不定時(shí)巡察井內(nèi)是否有水流聲、水位水深和井內(nèi)水體渾濁度，如果井內(nèi)水流聲較大且水體渾濁說(shuō)明降水系統(tǒng)存在隱患或問(wèn)題，開(kāi)挖層滲水嚴(yán)重，將采取疏散坑內(nèi)作業(yè)設(shè)備及人員等安全措施。

4.3 港池分層開(kāi)挖

本工程計(jì)劃分三層每層5m挖至設(shè)計(jì)底標(biāo)高，在開(kāi)挖前先將水位將至開(kāi)挖層底標(biāo)高以下，總體開(kāi)挖深度約 15m，開(kāi)挖總方量約670萬(wàn)m3?，F(xiàn)場(chǎng)每日平均35臺(tái)挖機(jī)，160輛自卸車，每日平均挖方4.5萬(wàn)m3。

（1）道路布置。港池外的主道路寬度設(shè)計(jì)15m，進(jìn)入港池內(nèi)的道路設(shè)計(jì)寬10m的雙車道；港池內(nèi)根據(jù)分區(qū)分段情況布設(shè)支路向池內(nèi)主道輻射。隨開(kāi)挖層加深，道路按1：10至1：15放坡布設(shè)；空車和滿載沙自卸車分道行駛，道路滿足運(yùn)距最短的布設(shè)原則。道路平面布局圖如圖3所示。

（2）土方開(kāi)挖。開(kāi)挖前確定好放坡后邊線位置，用GPS對(duì)擬開(kāi)挖的邊坡邊線進(jìn)行放點(diǎn)，放點(diǎn)采用短塑料管系彩帶進(jìn)行定位。開(kāi)挖遵循“豎向分層、縱向分區(qū)分段、隨挖隨支”的施工原則，采用挖掘機(jī)挖裝、推土機(jī)倒料、自卸汽車運(yùn)輸為主，人力開(kāi)挖為輔的施工方法。對(duì)于硬土層，采用液壓破碎錘破碎后進(jìn)行開(kāi)挖，對(duì)于軟土層，將實(shí)時(shí)調(diào)整開(kāi)挖底面標(biāo)高，將軟土層全部挖除，確保自卸車等車輛在基坑的正常行駛。

（3）基坑位移監(jiān)測(cè)?；游灰票O(jiān)控主要包括邊坡頂部水平位移監(jiān)測(cè)、邊坡頂部沉降監(jiān)測(cè)以及深層土體水平位移監(jiān)測(cè)，基坑邊坡頂部的水平位移檢測(cè)點(diǎn)和豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)合二為一，沿基坑頂口周邊布置，且監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距為30m，深層土體水平位移檢測(cè)孔分別布設(shè)在地連墻、港池寬邊中點(diǎn)和垂直地連墻邊線的港池上頂口處。

（4）邊坡防護(hù)。港池邊坡用彩條布覆蓋防護(hù)，第一層邊坡挖完并修整后，及時(shí)用彩條布將邊坡覆蓋。提前準(zhǔn)備裝滿的沙袋，用6mm細(xì)繩串在一起做成沙袋束，袋間距為2米。覆蓋彩條布的區(qū)域，每隔20m放置一條串好的沙袋束用于固定彩條布。對(duì)于部分不穩(wěn)定區(qū)域采用土釘噴錨防護(hù)法支護(hù)，首先清理防護(hù)巖面雜物，清除浮石及松動(dòng)的巖石，修整邊坡，其次在噴射前灑水保持邊坡濕潤(rùn)，之后錨桿施工直接用空壓機(jī)或人工錘擊將錨桿錨入泥土層，最后噴射混凝土分段、分片由下而上進(jìn)行。

4.4 港池海水回灌及疏浚

在干開(kāi)挖以及地連墻施工完成后，逐步關(guān)閉降水井，待水位回升后，對(duì)2道圍堰以及干開(kāi)挖剩余的土方量進(jìn)行疏浚。

（1）排泥管線架設(shè)。管線線路盡量應(yīng)選擇在平坦、空曠地區(qū)，保證地方交通安全減少線路長(zhǎng)度。施工前，安排測(cè)量人員對(duì)管線沿線地形進(jìn)行測(cè)量并合適的管線走向定位進(jìn)行標(biāo)識(shí)，方便管線架設(shè)施工。水、陸排泥管連接應(yīng)采用柔性接頭，采用邊吹填邊拆退管線的辦法施工。

（2）排水設(shè)施。吹填前用對(duì)吹填區(qū)用周圍土體累積圍堰，圍堰高約2m，頂寬3m，內(nèi)側(cè)鋪設(shè)防水薄膜；疏浚的排水通過(guò)排水溝接入排水管，排水管從圍堰中部穿過(guò)，直接將廢水排入港池內(nèi)。排水管過(guò)路處，兩側(cè)用道渣土形成1：10的坡，以利于交通。排水管安裝時(shí)，銜接處要用無(wú)紡?fù)凉げ及o，周圍用沙土填實(shí)。排水管出口應(yīng)設(shè)備土工布，防護(hù)邊坡，避免邊坡沖刷；出水口周圍設(shè)置防污圍簾，防水污水流入周圍海域，污染環(huán)境。

（3）棄土區(qū)吹填。吹填時(shí)要求分倉(cāng)吹填，布置成長(zhǎng)條形，并且要求分層吹填，每次吹填層厚不宜超過(guò)1.0m，為加快邊坡排水及邊坡穩(wěn)定，吹填過(guò)程中隨時(shí)監(jiān)測(cè)圍堰穩(wěn)定，采取隨時(shí)吹填隨時(shí)加高，吹填作業(yè)需要人24小時(shí)值班。吹填時(shí)應(yīng)時(shí)刻注意吹填高度及平整度，當(dāng)吹填高度達(dá)到標(biāo)記好的高程時(shí)，及時(shí)停機(jī)，調(diào)整或加高出水口，避免出水口被泥沙堵塞。為了保證吹填區(qū)的平整，在適宜的部位安裝一定數(shù)量的支管，通過(guò)分散吹填沙來(lái)控制吹填區(qū)的平整度。

5.結(jié)語(yǔ)

大型板樁碼頭港池干開(kāi)挖的施工工藝克服了傳統(tǒng)疏浚的工期長(zhǎng)、施工機(jī)械復(fù)雜，成本高昂等缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了成本功效的優(yōu)化。但筆者需要強(qiáng)調(diào)的是，港池干開(kāi)挖工藝是針對(duì)部分碼頭和地質(zhì)條件的施工方法，對(duì)不同類型的碼頭和不同的地質(zhì)條件需要因地制宜采取合理的施工方法。

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