船塢工程塢首超大深基坑及相鄰結構施工工藝優化

中建港務建設有限公司 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構，共分3 塊，其中兩邊為鋼筋混凝土空箱結構，中間一塊為鋼筋混凝土實體結構。基礎采用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，空箱內布置塢室排水泵站系統。塢首四周采用厚60 cm地下連續墻圍封，地下連續墻標高為－28.8～－7.3 m。塢首地下連續墻同塢室厚80 cm地下連續墻、翼墻厚80 cm地下連續墻及塢室外圍厚22 cm截滲地下連續墻相銜接，形成船塢止水系統。

2 工程特點與難點

（a）塢首區緊鄰長江，地下水位較高，地下連續墻施工時業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）地下連續墻施工場區范圍的土層復雜，其上部多為粉質砂土層，各土層的強度低、含水量大、受外界擾動后極易塌方。

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

（d）塢首部分地下連續墻空成槽深度達10 m以上，亦易塌方。

（e）圍堰同塢首、塢室未形成封閉。

（f）土方開挖時泥面標高為+3.0 m，塢首基坑開挖最深深度達到15 m，而且塢首的相鄰結構較多，有厚80 cm、厚60 cm地下連續墻，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 塢首及其相鄰結構平面

3 止水體系施工技術研究及優化創新[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地下連續墻、塢室厚80 cm地下連續墻及外圍厚22 cm截滲地下連續墻，重點解決塢首同塢室地下連續墻銜接以及接縫處理，以形成整體封閉止水系統。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，且地下連續墻標高－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，故建議業主在圍堰內側再增設一道攪拌樁止水，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施。

3.2 地下連續墻施工技術

3.2.1 防槽壁坍孔應對措施

由于本工程的地層含砂層較多，地層相當不穩定，成槽深度又較深，為防止發生槽壁坍塌現象，我們采取初期慢速挖槽，適當加大泥漿密度，控制槽段內液面高于地下水位0.5 m以上；成槽時根據土質情況選用合格泥漿，并通過試驗確定泥漿相對密度；泥漿必須專門配制，并使其充分溶脹，儲存24 h以上，嚴禁將膨潤土等直接倒入槽中；所用水質須符合要求；在松軟砂層中鉆進，須控制進尺，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；根據槽段開挖情況，隨時調整泥漿密度和液面標高；注意槽段附近地面荷載不要過大。同時，加快施工進度，縮短挖槽時間和澆注混凝土的間隔時間。

3.2.2 地下連續墻接頭止水應對措施

地下連續墻的接縫止水性能對基坑開挖的安全至關重要。首先，須采取清孔、置換泥漿等方法保證泥漿質量、沉渣厚度符合規范要求；其次，保證接頭刷壁質量，增加刷壁次數，采用專門刷壁器，并利用導向配重使刷壁器上下刷壁時，緊貼已經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，保證混凝土的質量，尤其是重點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，混凝土導管分布要均勻，且兩導管間距離不得大于3 m。

3.2.3 鋼筋籠吊裝變形、難以入槽應對措施

為防止鋼筋籠在吊裝過程中變形，要對鋼筋籠根據設計圖紙要求進行加固，制定專項鋼筋籠吊裝方案，合理設置吊點位置，吊點設置在縱、橫向桁架交點處，設置吊環、拉筋、斜拉筋，使鋼筋籠受力均勻；吊裝過程中輕起慢放，防止產生較大沖擊荷載。

為防止鋼筋籠難以入槽或籠體上浮現象，成孔要保持槽壁面平整；嚴格控制鋼筋籠外形尺寸；鋼筋籠入槽孔時，保持垂直狀態。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，控制導管的最大埋深不得超過6 m。

3.2.4 混凝土夾泥應對措施

為防止發生地下連續墻混凝土內存在泥夾層現象，特設2 個灌注管同時灌注；導管埋入混凝土深度為2.0～4.0 m之間，兩導管混凝土高度差不大于0.5 m，導管接頭采用轉盤扣連接，設橡膠圈密封；首批灌入混凝土量要足夠充分，使其有一定的沖擊量，能把泥漿從導管中擠出；必須保證初灌量將導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進行，中途停歇時間不超過混凝土初凝時間，槽內混凝土上升速度不應低于2 m/h，導管提升速度不要過快過猛。

3.2.5 塢首空成槽施工應對措施

塢首地下連續墻施工作業面為+2.0 m（根據降水情況，結合工藝確定），而地下連續墻設計頂標高為－7.5 m，空槽部分近10 m。為確保地下連續墻施工時大型機械設備安全施工，空槽部分必須回填。本工程開始采用回填砂土因穩定性不夠，且需較長時間方可固結，不可行。采用全部澆筑混凝土費用又較高，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墻接縫工藝

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

圖2 墻后擺噴示意

3.4 厚22 cm地下連續墻施工技術的優化及創新

本工程厚22 cm地下連續墻采用2 臺SKQ55射水成槽機進行射水成槽、隔槽成槽的施工工藝。

3.4.1 工程難點

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

（b）成槽精度難控制。由于薄壁地下連續墻深度較深，成槽垂直度必須控制在0.3％以內，否則容易出現結構侵界。垂直度較難保證。

（c）砂性土層中泥漿指標易嚴重超標。由于槽段穿越含砂率較高的粉細砂層，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，泥漿指標可能達到：相對密度1.2～1.25、黏度30 s。過大相對密度、高黏度的泥漿將嚴重影響混凝土澆筑質量。

3.4.2 工藝技術升級應對措施

（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。

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

（c）施工中嚴格控制泥漿濃度，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，影響混凝土質量。根據不同地層和土層情況配用合適的泥漿濃度和漿量進行護壁，護壁質量應經檢查。

（d）加強對墻體接縫質量的控制。成形器有特殊的清洗接縫的裝置，以便在進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向高速噴嘴，將左右墻體側面上黏土及泥漿沖刷干凈，以保證接縫質量，滿足防滲要求。

（f）在射水造孔成槽后，應對槽孔質量進行全面檢查，經檢查合格后，方可進行清孔換漿。清孔換漿采用對槽底泥漿和沉淀物進行置換清除，置換采用槽底抽吸，槽頂補漿的反循環方法。清孔換漿結束后1 h，槽底沉淀物厚度不得大于20 cm。孔內泥漿的密度不大于1.30 t/m3。只有清孔換漿合格后，方可進行混凝土澆筑。

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

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、地下連續墻結構，止水體系形成且周邊結構加固后進行土方開挖。土方開挖工藝主要采用挖掘機分層開挖，挖土順序按“先塢邊墩，后塢中底板”進行。塢首土方由1.2 m標高開挖到結構施工所需的標高（－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，標高1.2 m。開挖時兩邊從標高1.2 m挖至－2.0 m。在東面臨江側則挖至－5.0 m時，設置一條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（塢門底板設計標高）。第三層次將坡頂一次性挖至－8.5 m，兩邊的塢墩土層標高再挖至－12.0 m即設計要求的底標高，在挖至－8.2 m和－11.7 m時須進行人工開挖作業，在進行此層土開挖時必須做好底樁樁頭的保護，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構。

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

5 相鄰結構施工安排

由于本工程工期極為緊張，在塢首開挖施工時，勢必對相鄰結構產生影響，為減少相鄰結構因開挖造成較大位移而影響結構質量，故采用塢首施工基本形成時再施工相鄰結構段，這對整體工期影響較大。

常規工藝為：塢首結構→塢室拉錨結構→塢室底板施工→箱體上部。

現調整為：（塢首結構）塢室底板施工→塢室拉錨結構→箱體上部。

這樣就使塢首、塢室底板同時施工，避免了拉錨結構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 結語

本工程塢室地下連續墻工藝優化和外圍防滲墻及高壓擺噴樁的實施，使基坑土方開挖過程中未出現滲漏現象，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加固施工工藝的基礎上，通過不斷工藝優化，節省了支護加固費用，加快了施工，節約了工期，同時確保了安全，質量上也有了可靠的保證，說明工藝優化取得了理想的效果。