船塢接長(zhǎng)項(xiàng)目塢墻止水施工技術(shù)控制

王培倫 南通市交通運(yùn)輸綜合行政執(zhí)法支隊(duì)

胡鵬 中國(guó)鐵建港航局集團(tuán)有限公司

1.引言

船塢，是指修造船用的塢式建筑物，灌水后可容船舶進(jìn)出，排水后能在干底上修造船舶，可分為干船塢、注水船塢和浮船塢三類(lèi)，目前干船塢應(yīng)用較多。隨著船舶大型化的發(fā)展，不少運(yùn)營(yíng)的船塢項(xiàng)目均對(duì)其現(xiàn)有的船塢進(jìn)行改造接長(zhǎng)。作者根據(jù)工程實(shí)例，重點(diǎn)針對(duì)船塢塢墻施工過(guò)程中的CAZ鋼板樁施工、新老塢墻處的連接、塢墻與新建塢門(mén)連接以及塢墻承臺(tái)澆筑等環(huán)節(jié)，提出了塢墻止水施工技術(shù)措施。

2.項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于啟東市船舶工業(yè)園區(qū)東端，已有海工塢長(zhǎng)170 m、寬120m、深度14.3m。為滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，公司對(duì)其原有的海工塢進(jìn)行加長(zhǎng)，在保持原有海工塢寬度和深度不變基礎(chǔ)上，將其從170米加長(zhǎng)至400米，其中20m為已有預(yù)留加長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，只需要拆除塢后扶壁結(jié)構(gòu)及廊道段改造，新建結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度210m，塢內(nèi)新增四座下塢樓梯，設(shè)置一個(gè)中間塢門(mén)。建成后，將滿(mǎn)足30萬(wàn)噸級(jí)FPSO總裝建造，或并列建造2座20萬(wàn)噸級(jí)FSRU/FLNG/FPSO或串聯(lián)建造多個(gè)輔助海工船和其他海工產(chǎn)品，促進(jìn)企業(yè)更高質(zhì)量發(fā)展。本次接長(zhǎng)工程結(jié)構(gòu)包括加長(zhǎng)海工塢塢墻、底板、中間塢門(mén)、減壓排水系統(tǒng)、獨(dú)立基礎(chǔ)、與原有結(jié)構(gòu)的銜接等內(nèi)容。

3.塢墻止水施工技術(shù)措施

原海工塢采用的是旋噴樁止水扶壁結(jié)構(gòu)，接長(zhǎng)的海工塢采用高樁承臺(tái)單錨鋼板樁結(jié)構(gòu)，整個(gè)塢墻系統(tǒng)由塢壁、承臺(tái)、拉桿及錨碇墻四部分結(jié)構(gòu)組成，塢壁兼作海工塢的永久止水帷幕。塢壁選用CAZ26-1400型組合鋼板樁，共395根，樁長(zhǎng)約29.5m、樁頂標(biāo)高2.50m。CAZ組合鋼板樁由兩根“Z”型AZ26-700鋼板樁和一根“U”型國(guó)產(chǎn)鋼板焊接組合而成，本工程采用ICE1412C型號(hào)振動(dòng)錘沉樁，該液壓振動(dòng)錘自重達(dá)10750kg、激振力最大達(dá)23 0 0k n，適用于惡劣和復(fù)雜的地質(zhì)條件，噪音小、震動(dòng)幅度小，垂直容易控制，沉樁質(zhì)量可控。采用液壓振動(dòng)沉樁、雙層導(dǎo)向圍檁限位、屏風(fēng)式插樁和間隔反向打樁的施工工藝來(lái)保證施工質(zhì)量。做好鋼板樁之間的組合連接，塢墻新老連接段、塢墻與塢門(mén)連接段的處理以及塢墻承臺(tái)的澆筑是整個(gè)船塢塢墻止水的關(guān)鍵。

3.1 CAZ鋼板樁施工控制

（1）施工工藝流程。結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，該塢墻接長(zhǎng)項(xiàng)目鋼板樁施工采用如下流程：前期準(zhǔn)備→測(cè)量定位→吊升穩(wěn)固導(dǎo)架→吊鋼板樁插鎖口、進(jìn)導(dǎo)架→調(diào)節(jié)限位滾輪、鋼板樁定位→振動(dòng)插樁→導(dǎo)架內(nèi)插樁結(jié)束，移動(dòng)導(dǎo)架→錘擊送樁。

（2）鋼板樁進(jìn)場(chǎng)及驗(yàn)收。鋼板樁進(jìn)場(chǎng)時(shí)必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的驗(yàn)收，確保其規(guī)格、質(zhì)量和防腐滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。要重點(diǎn)關(guān)注鋼板樁鎖口外形輪廓是否滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保證打樁環(huán)節(jié)能夠充分咬合；表層有無(wú)扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象等。若存在缺陷，可用砂輪等機(jī)械方法修磨或焊補(bǔ)進(jìn)行缺陷的清除或修補(bǔ)。結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況，鋼板樁進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后，均沿著鋼板樁施打方向堆放，避免二次倒運(yùn)產(chǎn)生影響鋼板樁質(zhì)量的不良因素。

（3）定位樁施工。鋼板樁施工的垂直度、偏位等會(huì)直接影響塢墻的防水效果。本項(xiàng)目在鋼板樁沉樁之前先進(jìn)行定位樁的施工，以確保整體打樁質(zhì)量。導(dǎo)向架是確保打樁質(zhì)量的關(guān)鍵之一，因打樁時(shí)樁的軸線偏差和傾斜控制要靠導(dǎo)向架來(lái)卡住強(qiáng)制導(dǎo)向，所以要求導(dǎo)向架必須有足夠的強(qiáng)度和剛度，本項(xiàng)目采用由36a工字鋼和H400型鋼組拼的雙層導(dǎo)架作為導(dǎo)向圍檁。其中，導(dǎo)向架起到的具體作用如下：

1）基于樁頂部存在約束，鋼板樁整體的平整性、垂直度都能夠合理管控，便于及時(shí)糾正偏位。

2）在沉樁初始環(huán)節(jié)，因?qū)蚣艽嬖?，樁錘能夠給予鋼板樁靜壓力，并保障插樁平穩(wěn)、有力、垂直可控，同時(shí)也能夠保障樁體鎖口的連接。

3）施工操作靈活性好，便于移動(dòng)，能夠有效降低工作量、提高效率。

導(dǎo)向架安裝完成后，按照平面位置定位點(diǎn)振插起始段定位樁，分別在圍檁的兩端打入φ609mm鋼管樁，鋼管樁在進(jìn)入土體時(shí)，將其深度控制在5m，露出地面部分5m。在鋼板樁中心線延長(zhǎng)線上，起始點(diǎn)鋼管樁一側(cè)焊接鎖口，保證首根鋼板樁施工的安全可靠性。用150t履帶吊機(jī)將振動(dòng)錘和定位樁一起吊起,移到樁位。振動(dòng)錘夾好樁后開(kāi)始振插。在對(duì)樁進(jìn)行振動(dòng)插入過(guò)程中，由2臺(tái)經(jīng)緯儀分別對(duì)樁軸線以及垂直軸線方向進(jìn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察監(jiān)測(cè)，一旦存在偏位或垂直度偏差等問(wèn)題，采取相關(guān)措施進(jìn)行處置后重新振插。定位樁施打完成后，將其與導(dǎo)向架可靠連接，加強(qiáng)導(dǎo)向架的穩(wěn)定性。

（4）鋼板樁沉樁。在完成起始樁施工后，正式進(jìn)行鋼板樁沉樁。鋼板樁施打之前必須要將有效止水材料涂抹在鎖口全長(zhǎng)范圍內(nèi)，加強(qiáng)防滲性能。采用“先插后打、階梯形分層打入”的施工工藝，保證軸線精度和垂直度，一般不允許采用異型樁糾偏，沉樁時(shí)應(yīng)采取合適的措施防止先沉樁被后沉樁往下“帶”。同時(shí)為確保塢室土方開(kāi)挖后鋼板樁邊線與塢室外邊線的設(shè)計(jì)凈距，鋼板樁施打前應(yīng)考慮適量的預(yù)留位移量，根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)預(yù)留10cm左右。鋼板樁在縱向滯后相鄰的塢室底板及廊道鋼筋混凝土樁、PHC樁基施工40米以后進(jìn)行施工。

圖1 定位樁施工示意圖

在圍檀左右兩邊放置打樁架和吊車(chē)。其中前者和圍檁走勢(shì)呈平行狀態(tài)，在對(duì)CAZ鋼板樁進(jìn)行施打時(shí)，將機(jī)身旋轉(zhuǎn)90°角使其和履帶呈垂直狀。鋼板樁由吊車(chē)起吊送入樁架籠口，下端套進(jìn)定位樁的鎖口后進(jìn)入導(dǎo)向架?chē)鷻_，將鋼板樁送入打樁錘鉗口內(nèi)，用經(jīng)緯儀調(diào)整垂直度后，施打至至樁頂和地面距離6米左右后移動(dòng)機(jī)械設(shè)備，對(duì)下根樁進(jìn)行施打直至整組鋼板樁施工結(jié)束。依次循環(huán)，進(jìn)行鋼板樁的施工。全過(guò)程觀測(cè)樁的振插質(zhì)量，如超過(guò)規(guī)范或施打質(zhì)量控制精度要求，需拔起重新插打。也可選擇逐根跳打方式進(jìn)行送樁，最后一根樁作為后一組的控制定位樁。沉樁過(guò)程中可用水不間斷沖刷鎖口部分，防止相鄰樁鎖口間摩擦生熱現(xiàn)象。

（5）異形鋼板樁施工。異形組合鋼板樁分兩種形式，第一種為轉(zhuǎn)角樁，第二種為沉樁過(guò)程中用以糾偏的樁。轉(zhuǎn)角樁結(jié)構(gòu)形式為割除組合鋼板樁單邊鎖口，按照現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)測(cè)量出轉(zhuǎn)角線上樁身的位置，被割除的鎖口安裝在該位置上，通過(guò)焊接連接并加設(shè)勁板，增強(qiáng)轉(zhuǎn)角翼緣板的強(qiáng)度。

（6）施工要求。鋼板樁制作過(guò)程的誤差加之沉樁施工操作的擠壓等因素，致使鋼板樁很容易產(chǎn)生鎖口扭轉(zhuǎn)、脫開(kāi)、偏心等問(wèn)題，因此提出了針對(duì)性的舉措來(lái)解決上述問(wèn)題：

1）在鋼板樁生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)，要進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)管理，重點(diǎn)關(guān)注鎖口部位質(zhì)量，對(duì)每根、每段進(jìn)行檢查，確保符合設(shè)計(jì)質(zhì)量要求。

2）因鋼板樁沉樁過(guò)程中，上部相對(duì)自由，下部憑借鎖口固定，導(dǎo)致受力不同，會(huì)導(dǎo)致上部經(jīng)常出現(xiàn)向前進(jìn)方向傾倒的現(xiàn)象，施工過(guò)程中要控制傾斜程度在1%以下，如果處于1%-1.5%之間，則選擇使用卷?yè)P(yáng)機(jī)或葫蘆和鋼索進(jìn)行調(diào)正后進(jìn)行施工。施打完成后，立即用鋼筋或鋼板墊焊牢，安裝圍檁及斜撐，作臨時(shí)固定。同時(shí)要防止鎖口破壞，鎖口破壞的應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)焊。

3）不宜插樁太多后再送樁，合理控制插樁、送樁距離。

4）可在插樁環(huán)節(jié)使用鋼絲繩拉拽鋼板樁樁頂，對(duì)其進(jìn)行偏心糾正，但應(yīng)注意鋼絲繩不可和這些樁進(jìn)行直接性牽拉，需要在鄰近之前已插完的樁上進(jìn)行牽拉，可有效避免即將被插的鋼板樁水平扭角超出標(biāo)準(zhǔn)范圍。

3.2 新老塢墻連接處止水施工控制

本工程塢頂標(biāo)高7.00m（吳淞高程）為原海工塢設(shè)計(jì)標(biāo)高，由于原海工塢的自身沉降，新老塢銜接處標(biāo)高約為6.80m，在對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行全方位復(fù)測(cè)后確定了新塢頂實(shí)際高程。

鋼板樁與原有止水系統(tǒng)之間采用旋噴樁重力壩的型式進(jìn)行銜接，壩體采用?800@600高壓旋噴樁。高壓噴射灌漿采用新二重管法，尺寸8.6＊5.0m，深度30m，旋噴樁直徑800mm，樁間距600mm，樁間搭接200mm。高壓噴射灌漿水泥采用42.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥，水灰比1:1左右（漿液比重1.5左右），水泥摻量不小于540kg/m3。

圖2 新老塢墻結(jié)合處

圖3 新建塢門(mén)處AU鋼板樁與組合鋼板樁連接段施工

鋼板樁新老接頭連接處均布置有高壓旋噴樁，項(xiàng)目編制專(zhuān)門(mén)的施工方案，在大規(guī)模施工前進(jìn)行典型施工工藝試驗(yàn)，確定了各項(xiàng)施工工藝參數(shù)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求測(cè)量放樣確定孔位，鉆孔孔位偏差不大于5cm，孔底偏斜率不大于0.5%。在施工過(guò)程中，采取合理的措施確保旋噴樁樁身垂直度不超過(guò)1/150，每排孔按三序孔跳孔施工保證樁的連續(xù)搭接。高壓旋噴樁頂標(biāo)高保證頂部浮漿鑿除后其強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，旋噴樁頂應(yīng)伸入承臺(tái)或底板內(nèi)。采取措施避免漿液進(jìn)入減壓排水層。高壓噴射注漿樁體28天齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.5MPa，并按規(guī)定鉆孔取芯制成試塊進(jìn)行室內(nèi)物理力學(xué)性能及滲透試驗(yàn)。

3.3 新建中間塢門(mén)連接處止水

本工程新建船塢段有中間塢門(mén)，做好中間塢門(mén)處連接段的止水至關(guān)重要，是船塢是否可以一分為二使用的關(guān)鍵。塢門(mén)基礎(chǔ)底部采用AU鋼板樁止水，共設(shè)置163根長(zhǎng)度為18m的AU14 鋼板樁，鋼板樁樁頂標(biāo)高為-9.3m。塢門(mén)下的AU14止水鋼板樁在該區(qū)塢室基坑開(kāi)挖至坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高的位置進(jìn)行施打，兩端與原先施工完成的帶單邊鎖扣的塢墻組合板樁連為一體，形成封閉的止水體系。AU鋼板樁與CAZ組合鋼板樁連接時(shí)，根據(jù)實(shí)際施工測(cè)量出AU鋼板樁與CAZ組合鋼板樁的連接處，將被割除的鎖口安裝在該位置上，待施工AU鋼板樁時(shí)與鎖口相連，鎖口頂和底標(biāo)高同AU鋼板樁的頂和底標(biāo)高。

3.4 塢墻承臺(tái)澆筑

為確保加長(zhǎng)段與老海工塢形成完整的止水體系，在塢墻承臺(tái)的澆筑過(guò)程中，要做好新老混凝土的結(jié)合面處理，采用鑿毛等方法清除老混凝土表層的水泥漿薄膜和松弱層，并沖洗干凈，排除積水。水平縫應(yīng)均勻鋪一層10～20mm的水泥砂漿，垂直應(yīng)刷一層凈水泥漿，其水灰比應(yīng)較混凝土少0.03～0.05，宜摻入微膨脹劑。除有結(jié)構(gòu)分縫處之外，所有現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量一次整體澆筑。規(guī)范嚴(yán)格處理施工縫。新老結(jié)構(gòu)接縫、二期混凝土澆筑面也必須按施工縫處理。施工縫采用混凝土切槽，中間嵌入遇水膨脹膩?zhàn)踊蛑顾摪?，后澆筑混凝土需摻入微膨脹劑?/p>

4.結(jié)束語(yǔ)

隨著船舶工業(yè)的發(fā)展，船塢項(xiàng)目建設(shè)也顯著增加，尤其是對(duì)原有船塢的加長(zhǎng)改造，對(duì)整個(gè)船塢形成完整的止水防水體系建設(shè)有了更高的要求。本文依托項(xiàng)目實(shí)際，重點(diǎn)對(duì)塢壁CAZ26-1400型組合鋼板樁施工、新老塢墻連接處旋噴樁重力壩施工、新建塢門(mén)處CAZ組合鋼板與AU鋼板樁連接和塢墻承臺(tái)澆筑等方面的技術(shù)措施進(jìn)行了探討分析，望為類(lèi)似工程項(xiàng)目提供參考。