港口航道工程地下連續(xù)墻技術(shù)研究

聶頭龍

（江西省港口集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330006）

0 引言

某樞紐水利設(shè)施的作用是航道航運(yùn)管理，同時滿足灌溉與水力發(fā)電方面的需求，其主要的組成工程結(jié)構(gòu)部分是右岸100t 級二、三線船閘，上跨下游引航道的省道特大橋項(xiàng)目，還有很多的配套工程、航道工程，組合形成體量龐大的樞紐工程。在該工程項(xiàng)目中，建設(shè)的規(guī)模比較大，土石方的開挖量較大，是整個線路最主要的施工部位。該船閘工程的下游引航道為淤泥覆蓋層，組織人員進(jìn)行引航道的開挖作業(yè)，兩側(cè)填筑防洪堤，比較常用的方式是地下連續(xù)墻技術(shù)。該結(jié)構(gòu)的剛度大、強(qiáng)度高，且機(jī)械作業(yè)現(xiàn)場的效率較高，并且具備較好的擋土、擋水等功能，航道開挖的效果更好，從而滿足航道的運(yùn)行要求。

1 港口航道工程地下連續(xù)墻技術(shù)要求

1.1 加強(qiáng)地質(zhì)勘查，選擇合適施工方案

通過對現(xiàn)場的施工地質(zhì)條件開展調(diào)查和分析，落實(shí)到現(xiàn)場地質(zhì)勘查工作，發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場有較多的部位存在淤泥質(zhì)黏土土層結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的性能比較差，力學(xué)性能不足，防洪堤填筑、引航道開挖時，存在總體抗滑性不合格的情況，現(xiàn)場施工難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范性要求，必須加強(qiáng)地基加固處理，提高結(jié)構(gòu)的性能。在施工的初期階段，選擇使用單軸水泥攪拌樁處理方式，由于成樁的質(zhì)量性能比較差，地基也難以滿足要求。在坡腳的部位，應(yīng)用攪拌樁以及阻滑地下連續(xù)墻的施工方式，經(jīng)濟(jì)性比較差，最終選擇應(yīng)用鋼筋混凝土阻滑地下連續(xù)墻方式進(jìn)行加固處理，從而保證地基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度性能合格，符合工程的施工標(biāo)準(zhǔn)要求[1]。

1.2 施工過程的安全

因?yàn)楝F(xiàn)場施工工期相對比較緊張，并且當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料顯示，3、4、5月的降雨量比較大，為了使工期滿足要求，現(xiàn)場施工達(dá)到安全性要求，下游的引航道抗滑地下連續(xù)墻處于大型橋梁的上游部位，施工單位選擇應(yīng)用銑槽機(jī)開槽作業(yè)；下游部位應(yīng)用沖孔、抓斗的施工方式，以達(dá)到開槽的效果和要求。因?yàn)榭够叵逻B續(xù)墻結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場有較多的淤泥質(zhì)土，厚度比較大，難以滿足機(jī)械作業(yè)的要求。為了提高施工的效果，將淤泥層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為石渣墊層的形式，換填高度在1m 左右，現(xiàn)場施工道路寬度為16m，下游鋼筋換填厚度22m，并澆筑C25 混凝土以達(dá)到硬化的效果，寬15m、厚30cm，達(dá)到結(jié)構(gòu)承載性能的要求，從而符合人員與設(shè)備的安全性要求，不會影響施工效果。

2 港口航道工程地下連續(xù)墻技術(shù)方案

2.1 明確施工程序

在引航道的施工中，軟基結(jié)構(gòu)的性能較為特殊，開挖現(xiàn)場對于施工要求比較高?，F(xiàn)場施工應(yīng)用地下連續(xù)墻技術(shù)前，要對現(xiàn)場地質(zhì)條件展開全面調(diào)查和分析，加強(qiáng)施工工藝控制，以降低噪聲等污染的問題，提高項(xiàng)目施工水平。同時，地下連續(xù)墻的承載性能比較高，承受上部土體荷載作用，預(yù)防發(fā)生二次滑動的問題，降低項(xiàng)目現(xiàn)場施工安全隱患。在工程實(shí)施中，有著較高的技術(shù)優(yōu)勢，所以在船閘工程中使用效果非常好。從施工工藝方面分析，在最初開展地下連續(xù)墻施工中，上游段的施工將平臺控制在14.5m 高程，當(dāng)結(jié)構(gòu)齡期達(dá)到7d 后，進(jìn)行防洪堤的澆筑作業(yè)，而28d 后達(dá)到堤頂?shù)奈恢?，引航道需要?4d 齡期后完成開挖作業(yè)。下游部位應(yīng)加強(qiáng)控制，現(xiàn)場施工的質(zhì)量管理尤為重要，逐層開挖回填處理，形成穩(wěn)定的防洪堤結(jié)構(gòu)。從上邊緣堤頂開始進(jìn)行，逐級開挖作業(yè)，每一級高度在20cm 左右，并且形成鋸齒形的結(jié)構(gòu)面，上下游的開挖效果符合要求。對于沒有滑坡段的結(jié)構(gòu)，先進(jìn)行施工平臺制作，然后再開展地下連續(xù)墻施工[2]。

2.2 軟基開挖中地下連續(xù)墻施工

在開展地下連續(xù)墻施工前，先準(zhǔn)備施工材料，使用C30 混凝土，材料的準(zhǔn)備量充足，不會給工程的質(zhì)量產(chǎn)生任何影響。導(dǎo)墻現(xiàn)場作業(yè)應(yīng)用挖機(jī)進(jìn)行，拆模結(jié)束后及時應(yīng)用木枋完成支撐作業(yè)，形成槽型后開始推進(jìn)作業(yè)，并應(yīng)用抓斗成槽處理，進(jìn)入巖層后使用沖擊鉆作業(yè)，最終要打到中風(fēng)化層1.6m 以上深度。在開挖現(xiàn)場加強(qiáng)速度控制，保持均勻進(jìn)入，且在挖槽階段應(yīng)加強(qiáng)泥漿高度、稠度方面的控制。制作泥漿使用的材料是膨潤土、水以及添加劑，保證黏度、密度符合要求，且經(jīng)過成熟24h 后才能運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場使用，確保槽壁的穩(wěn)定性合格。開挖作業(yè)現(xiàn)場應(yīng)該在溝槽的兩側(cè)連接管道，及時將底部的泥漿清理干凈，確保沉淀層的密度控制在1.2 以內(nèi)，厚度在10cm 以下，并加入鋼筋籠結(jié)構(gòu)。墻體結(jié)構(gòu)采取混凝土澆筑施工，該環(huán)節(jié)確?；炷另樌M(jìn)入內(nèi)部，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，提高地下連續(xù)墻的性能和質(zhì)量。

2.3 合理布置排水設(shè)施

在現(xiàn)場開挖作業(yè)中，基坑中容易出現(xiàn)較多的積水，需要在現(xiàn)場布置集水井，提高抽水的速度，及時將積水下降到規(guī)定的范圍內(nèi)。在現(xiàn)場合理部位，安裝2臺污水泵持續(xù)性排水，給現(xiàn)場施工提供良好的條件。同時，在地下連續(xù)墻外側(cè)排水系統(tǒng)開挖中，周邊都要設(shè)置排水溝，且上游準(zhǔn)備空間足夠大的抽水坑，安裝數(shù)量、性能合格的水泵進(jìn)行連續(xù)性抽水作業(yè)。在該環(huán)節(jié)，要避免地下連續(xù)墻側(cè)壓造成的負(fù)面影響，提高結(jié)構(gòu)的整體性與安全性。

2.4 加強(qiáng)安全監(jiān)測控制

在地下連續(xù)墻的槽段施工作業(yè)中，安全監(jiān)測極為重要。在合適的位置設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，隨時掌握地下連續(xù)墻的變形情況，并快速分析可能產(chǎn)生的安全事故，對后續(xù)的施工管理和控制產(chǎn)生積極的作用。應(yīng)用全站儀進(jìn)行監(jiān)測工作，組織專業(yè)技術(shù)人員開展各項(xiàng)工作，每日進(jìn)行數(shù)據(jù)的匯總和分析，并對出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差過大的情況及時采取措施處理，防止對引航道的施工造成不利的影響。

2.5 現(xiàn)場設(shè)施循環(huán)性系統(tǒng)

在槽段的開挖現(xiàn)場作業(yè)中，要進(jìn)行現(xiàn)場的槽段淤泥的沉渣清理，防止造成不利的影響，通常應(yīng)用吸力泵進(jìn)行。地下連續(xù)混凝土在澆筑時，應(yīng)用導(dǎo)管開展施工。槽段長度在6m 以下時，2 個導(dǎo)管即可符合施工需要；槽段長度在6m 以上時，應(yīng)布置3 個導(dǎo)管進(jìn)行澆筑施工。嚴(yán)格控制導(dǎo)管內(nèi)徑，以超過粗骨料直徑8 倍為宜，最低也不能小于4 倍，否則會導(dǎo)致施工無法進(jìn)行?，F(xiàn)場澆筑時，導(dǎo)管插入混凝土內(nèi)部2～4m。澆筑時保持穩(wěn)定性，達(dá)到連續(xù)性要求，如果中斷超過30min，應(yīng)采取合理的處理措施。現(xiàn)場澆筑需控制速度，滿足均勻性要求，且速度控制在2m/h 以內(nèi)[3]。

3 軟基開挖中地下連續(xù)墻技術(shù)的注意事項(xiàng)

在施工中，因?yàn)槎€船閘航道的地質(zhì)條件復(fù)雜，地下的淤泥結(jié)構(gòu)層厚度較大，還有較多覆蓋層，容易導(dǎo)致現(xiàn)場施工質(zhì)量與安全管理不到位，所以在開挖環(huán)節(jié)應(yīng)該加強(qiáng)控制。在現(xiàn)場設(shè)置集水井，以滿足施工安全性的要求?，F(xiàn)場施工機(jī)械化程度較高，各種機(jī)械運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場進(jìn)行作業(yè)，機(jī)械作用力、振動力的影響比較大，干擾成槽的效果和質(zhì)量，還會導(dǎo)致邊坡不穩(wěn)、基礎(chǔ)塌陷等嚴(yán)重的問題。因此，應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場施工質(zhì)量管理，做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，滿足施工要求。通常來說，施工單位會先進(jìn)行試挖作業(yè)，掌握各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)后再進(jìn)行正式的開挖施工，以符合項(xiàng)目施工的要求，并落實(shí)監(jiān)督與檢查措施，提高施工質(zhì)量水平。

4 港口航道工程地下連續(xù)墻施工關(guān)鍵技術(shù)及質(zhì)量控制

4.1 地下管線探測及遷改

因?yàn)楹芏嗟貐^(qū)的建筑比較多，尤其是幾十年前建設(shè)的老城區(qū)，地下管線數(shù)量比較多，分布比較復(fù)雜，且當(dāng)時沒有準(zhǔn)備充足的資料。如果在這種情況下開展地下連續(xù)墻施工，會導(dǎo)致管線損壞，危害人們的日常生活，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故問題，所以加強(qiáng)地下連續(xù)墻的安全管理極為重要。在施工前，進(jìn)行全面的調(diào)查分析，加強(qiáng)標(biāo)高檢測和控制，并根據(jù)需要制定方案，以達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)和要求。

在開挖深坑的環(huán)節(jié)，應(yīng)制定必要的導(dǎo)形方案，采取切實(shí)可行的安全保護(hù)性措施。為了防止出現(xiàn)挖斷管線的情況，采取人工釬探的方式，隨著開挖深度增大，要設(shè)置臨時支撐結(jié)構(gòu)，并使用實(shí)木板與鋼支撐組合的形式，開挖的同時進(jìn)行支撐作業(yè)。在上部采取必要的安全防護(hù)性設(shè)施，及時清理運(yùn)輸，預(yù)防發(fā)生堆載過大的情況。結(jié)合現(xiàn)場的管線走向，繪制管線分布圖，并制定合理的應(yīng)對方案和措施。

4.2 導(dǎo)墻施工及質(zhì)量控制措施

導(dǎo)墻采取分段作業(yè)的方式，具體長度以現(xiàn)場地質(zhì)條件確定，接頭的部位采取交錯方式設(shè)置。導(dǎo)墻面與土面保持緊密貼合，預(yù)防發(fā)生坍塌。導(dǎo)墻與地下連續(xù)墻的中心是重疊的，一般導(dǎo)墻的寬度以地下連續(xù)墻厚度增大40～60mm 為宜，留有必要的加工余量。導(dǎo)墻頂部要超出地面100mm 以上，內(nèi)墻面和地下連續(xù)墻縱軸線平行度在±10mm 以內(nèi)，垂直度偏差在5%以內(nèi)，平整度偏差在3mm 以下，并且在相應(yīng)的位置設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)。在施工后，應(yīng)禁止任何大型機(jī)械進(jìn)入現(xiàn)場行走，防止受壓而產(chǎn)生變形的問題[4]。導(dǎo)墻施工如圖1所示。

圖1 導(dǎo)墻施工

4.3 鋼筋籠制作及吊裝

鋼筋籠是主要的支撐結(jié)構(gòu)，對于整個地下連續(xù)墻的性能產(chǎn)生直接的影響。因?yàn)槭艿浆F(xiàn)場因素影響，所以要求加強(qiáng)各個方面尺寸和結(jié)構(gòu)控制，達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)，滿足工程質(zhì)量要求。在設(shè)計(jì)中，為了確保吊裝作業(yè)不會發(fā)生變形的問題，應(yīng)在鋼筋籠結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置橫向抗彎桁架與縱向抗彎桁架，提高結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，并且澆筑施工采取導(dǎo)管方式進(jìn)行。提高鋼筋籠吊裝的管理水平，按照設(shè)計(jì)方案要求的吊點(diǎn)進(jìn)行施工，并且布置豎向鋼筋，從上到下逐步進(jìn)行固定。地下連續(xù)墻之間接頭設(shè)計(jì)為H 型鋼接頭的形式，現(xiàn)場作業(yè)更加方便、快捷，提高焊接強(qiáng)度和水平，消除質(zhì)量問題。鋼筋籠焊接施工如圖2所示。

圖2 鋼筋籠焊接施工

鋼筋籠起吊采用雙機(jī)抬吊的施工方式，先檢查鋼絲繩的松緊度，在吊升高度為30～50cm 后，穩(wěn)定2～5min，檢查變形情況，沒有任何問題后再繼續(xù)吊裝。主吊起鉤后，垂直方向達(dá)到穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)，輔吊機(jī)緩慢落下，拆除吊鉤，但是不拆除鋼扁擔(dān)。通過主吊機(jī)將鋼筋籠下到施工位置上，保持平整放置。如果在現(xiàn)場吊裝過程中，發(fā)現(xiàn)和導(dǎo)管存在沖突情況，應(yīng)做出合理調(diào)整，不影響結(jié)構(gòu)的尺寸和性能。吊裝現(xiàn)場如圖3所示。

圖3 吊裝現(xiàn)場

要嚴(yán)格控制鋼筋籠下放的環(huán)節(jié)，不直接觸碰受力鋼筋。如果發(fā)現(xiàn)鋼筋存在損壞問題，要及時加固處理。在閉合的鋼筋籠操作之下，如果遇到繞流混凝土的情況，造成鋼筋下放受到較大的影響，應(yīng)在現(xiàn)場做好標(biāo)記，并加強(qiáng)混凝土寬度的控制，通過補(bǔ)充旋噴樁的方式，提升結(jié)構(gòu)的性能，并且在開挖階段嚴(yán)格控制，消除質(zhì)量不足和問題。

4.4 水下澆筑混凝土及防繞流措施

在港口航道工程中，對于地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)的澆筑施工，以水下混凝土澆筑方式為主。澆筑施工的技術(shù)要求比較高，可以選擇應(yīng)用雙導(dǎo)管的方式進(jìn)行施工，確保澆筑作業(yè)面的上升速度控制在3m/h 以上，且相鄰導(dǎo)管的高度差在0.5m 以內(nèi)，通常澆筑高度超過預(yù)設(shè)高度500mm 左右。在現(xiàn)場施工中，確保鋼筋籠的焊接強(qiáng)度合格，結(jié)構(gòu)的性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求，預(yù)防發(fā)生結(jié)構(gòu)性能不足的情況。同時還要使H 型鋼與鋼筋籠焊接頂部標(biāo)高相同，對于超出的500mm 混凝土結(jié)構(gòu)，及時鑿除處理，保證樁體結(jié)構(gòu)的性能合格[5]。

5 結(jié)語

以某港口航道工程為案例進(jìn)行分析，由于現(xiàn)場地質(zhì)條件比較復(fù)雜，所以施工難度比較高，加上現(xiàn)場各種干擾因素影響，極易出現(xiàn)質(zhì)量問題。經(jīng)過對施工結(jié)果的檢驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用地下連續(xù)墻技術(shù)，各方面的性能和質(zhì)量合格，并未存在嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷，工程施工效果達(dá)標(biāo)。雖然該項(xiàng)目的施工周期比較長，成本也比較高，但是地下連續(xù)墻施工后結(jié)構(gòu)性能合格，表面連續(xù)、光滑，確保船閘運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性，綜合利用價值比較高，極大地提升港口航道通行的總體質(zhì)量水平，對港口航道建設(shè)具有積極意義。