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建于吹填砂成陆地基上的大型干船坞施工技术

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港口科技・港口建设 建于吹填砂成陆地基上的 大型干船坞施工技术 沈兆刚 (上海港务工程公司, 上海200438) 摘要:新时代造船有限公司船坞工程建于吹填砂成陆地基上,工况复杂、技术难度大、工期 紧。分析了该工程的概况和难点、特点。从多方面介绍了该工程施工技术的优化与创新。 如吹砂形成陆域的施工创新,坞首围堰施工优化与创新等。 关键词:干船坞施工技术吹砂成陆 The Constructive Technology for Large Dry Dock Constructed on the Foundation Filled With Blowing Sand Shen Zhaogang (Shanghai Harbour Engineering Corporation, Shanghai 200438) Abstract:The dock engineering of the New Era Shipping Making Co.,Ltd.is constructed on the ̄undation filled with blowing sand,which is complicated in working condition,difficult in technology and short in constructive period.This paper analyzes the general condition and diffi— culties and characteristics.Then it introduces the optimizing technology and innovation of this engineering,such as the constructive innovation of the land formed by the blowing sand,co— structive innovation of coffer of dockg head etc. Key words:dry dock construction technolgy land fiHed with blowing sand 1工程状况分析 38m×32m,底板面高程一6.5m,门槛高程一5.50 in,空箱顶高程6.0m。空箱内布置坞室排水泵站 1.1工程概况 系统,基础采用 ̄60cm预应力高强混凝土管桩。 新时代造船有限公司船坞位于江苏省靖江市 中间一块底板的平面尺寸为80m x 32m,底板面 新港工业园区。工程主要包括坞首、坞室、栈桥及 高程一6.5m,f-1槛高程一5.50m。坞首四周采用 两侧连接段等组成部分。坞口净宽106m。坞首 45em厚地连墙围封。 总尺寸32m×156m,坞室净尺寸560m×106m,坞 坞室墙上部为钢筋混凝土空箱结构,下部为 室底板面高程均为一6.5m,坞首门槛高程为一5. 钢筋混凝土地连墙及PHC管桩基础,地连墙厚 50m。坞室侧墙设橡胶护舷,坞室两侧设龙门吊、 45cm,地连墙兼作坞室截渗墙。地连墙与空箱底 高架吊轨道及系船柱,坞外地坪为混凝土地面。 板整体连接,锚锭拉杆采用Q235钢棒,直径 坞首采用钢筋混凝土分离式结构,共3块。 70mm,锚锭桩部分兼作高架吊轨道梁基础。坞室 其中两边为钢筋混凝土空箱结构,中间一块为钢 底板采用钢筋混凝土板结构,面高程一6.5m,板 筋混凝土实体结构。两边块底板平面尺寸均为 下设反滤层及PHC管桩基础。坞室外围另设 ・12・ 的不 慕 硎芸孳 警 篡 要: 蓑  。89万m ,合 薯 最 ’ 图1 吹填陆域平面布置固 .荽f回填土方的堆存,确保土了j匝捌 13・ 港口科技・港17:建设 3.2坞首围堰施工优化与创新 如何确保围堰的安全稳定性,节约工程费用, 结构形式,外排钢板桩长24m,内排桩长qbl8m, qb30钢拉杆@2.0m布置。搅拌桩与船坞外围 而又起止水效果以便坞首结构干施工,是本工程 必须考虑的重点(围堰部分为我施工方自行设计 施工)。根据施工经验及围堰区域地质条件,采 22cm地连墙衔接,形成整个封闭止水系统,搅拌 桩既有止水作用又起到部分挡土的功能,增加坞 首土方开挖岸坡稳定性。经专家论证及验算后, 用双排钢板桩围堰,内侧增加双头水泥搅拌桩的 该方案予以采纳(见图2)。 图2围堰剖面图 3.2.1施工工艺简述 葫芦配合施工。 待长江大堤外围堰吹填砂袋堤的施工和沙袋 (3)转角处钢板桩将根据实际尺寸加工成异 堤与长江大堤之间进行吹填砂填筑施工完成后, 型钢板桩,首尾连接部位均为锁口连接,确保钢板 坞首围堰钢板桩利用50t履带吊悬挂40kW震动 桩墙体整体止水性能。根据以往施工经验,转角 锤在砂堤上进行陆上施打的施工工艺。 处钢板桩加工的异型钢板桩常因电焊过于集中容 3.2.2围堰总体施工流程 易造成板桩变形,影响锁口止水性能,转角处采用 船坞工程范围以外的堤防工程施工完成一测 钢管桩焊接板桩锁口的组合方法来确保沉桩质量 量、定位一砂堤、吹填一东侧、西侧开始施打锚锭 和止水效果。 PHC管桩一施工锚拉板一堤防接线部分施工一 3.2.4水泥搅拌桩止水帷幕 口门段租赁钢板桩进场一口门段钢板桩沉桩一锚 根据施工图,结合踏勘现场情况,为保证坞首 拉系列施工一坞首两侧水泥搅拌桩加固一维护 施工的安全,并且不受长江渗水的影响,选用桩长 3.2.3围堰钢板桩沉桩 15m的(I)650双头水泥搅拌桩。桩与桩间密排搭 1)施工流程 接,平面布置从堤防接线钢板桩至22cm防渗地 引测施工基线、加工平台一钢板桩、桩架进场 连墙,平面尺寸,坞首西侧:60m+32m+15m+ 一桩架就位一检查、运桩一起吊、插人导管向笼口 53m=160m;坞首东{贝0:60m+32m+15m+82m: 一定位固定 开锤施打一至设计标高一停锤一复 189m。总体采用2台双头搅拌机进行施工,确保 核一移至下根桩施工 早日形成防渗能力。 2)施工要点 3.2.5围堰的日常维护和观察 (1)钢板桩施工利用50t履带吊起吊振动锤 当围堰形成后,由专人记录长江高潮位和底 进行振动沉桩。 潮位水位实测数据和查看围堰有无渗水情况,通 (2)为确保沉桩正位率、确保垂直度与锁口 过基坑地下水位的观测和布设在钢板桩围堰体内 连接紧密,将搭设钢板桩定位导架。定位导架由 的深层土体位移测斜管所测数据分析围堰的稳定 两侧定位钢板桩导架桩、水平纵向钢板桩、槽钢限 性和地下水渗透情况,特别是坞首基坑开挖阶段 位横挡组成。相互间采用电焊固定,并配备手拉 和汛期应重点防控。如出现隐情,应采取如加固 .14・ 港口科技・港口建设 加高、控制挖土速率和调整挖土顺序、加强坡面护 面维护、减少重载车辆通行等措施来消除隐患。 3.3土方施工工艺与优化 3.3.1工程概况 一沿长江大堤位置经30m大道进入卸土点卸土。 1)施工准备 (1)施工前对施工区域内的地形、地貌、道路 3.3.3施工工艺 1)船坞工程所在位置的场地标高可分为两 块:长江大堤北侧标高约为+2.50m;长江大堤南 侧标高约为一1.Om~+1.5m。 2)施工区基坑开挖工程累计土方开挖方量 等情况进行全面了解,清除各类障碍物、垃圾等, 初步平整场地(包括清除表层耕植土)。 (2)准确测量放线,定出基坑中心线、上下口 开挖边线,并作出醒目标志。 约410 O00m 。其中,自然地面标高+2.5~-4- (3)合理布置土方运输车辆的行走路线,在 0.Om的约l3万m ;坞室内土方开挖运输±0.Om ~一8.1m约19万m。;坞首土方开挖运输0.Om ~一8.4(一10.4)rn约9万m ;港池疏浚一5.5~ 一6.5m约1.5万m 。 3)土方开挖采用挖掘机放坡开挖(预留保护 层采用人工开挖)。 4)基坑开挖降排水工艺采用深井井点降水 工艺,地表排水主要利用排水明沟和集水井。 3.3.2基坑开挖流程 1)坞室部分 坞室基坑开挖分两阶段进行: 第一阶段:从原土标高(+2.5m)放坡开挖到 +0.OOm,放坡坡度控制在1:2.5,随后进行坞室 区桩基沉桩和地连墙施工。 第二阶段:待地连墙拉锚系统完成,墙身混凝 土强度达到设计要求90%以上后进行+0.OOm 至一8.1 rn的土方开挖,然后进行坞室底板等结构 层施工。 2)坞首基坑开挖 由于坞首和坞室的②~⑤轴线位于现长江大 堤外侧,在修建施工围堰袋装砂堤并吹填砂到 +3.OOm标高后进行沉桩。沉桩完成后进行土方 开挖,土方开挖工艺由水冲法和机械挖泥相结合。 分2部分内容: 第1部分:坞室土方开挖到一8.1Om标高。 第2部分:坞首土方由+3.OOm标高开挖到 ±0.Om标高,待地连墙施工完成后再开挖到底板 施工所需的标高(一8.4m~一10.4m)。 3)土方运输行走路线 业主提供的土方卸点在船坞东侧30m大道 的东边,根据土方开挖按现长江大堤北侧区域由 北向南开挖的施工顺序(即由岸侧向江侧开挖) 和大堤南侧区域由南向北开挖的施工顺序(即由 江侧向岸侧开挖)。土方运输车辆顺开挖方向统 施工区域内设置排水明沟,使施工场地无积水,并 阻止雨水顺坡流人基坑中。 2)施工方法 土方开挖采用挖掘机开挖,自卸车运输卸土 的边开挖边装车的作业方式。开挖方式采用分段 分层放坡开挖,坡度控制在1:2.5左右。由于工 程范围经试挖后发现,土质较松软,所以在坡的形 成过程中,采用挖掘机斗压实的方法,并且边开挖 边装车的作业方式。 3.3.4土方开挖注意事项 1)严格按照不同阶段的基坑开挖断面图和 平面图开挖,边坡位置、坡度不得任意更改、调整。 2)开挖过程中遇有地下不明障碍物,立即停 下来检查,确定具体处理措施后,再继续进行施 工。 3)当开挖到底基层时,由测量员配合,以防 扰动、破坏土体结构。尤其在开挖坞首深基坑时 更要注意观察四周土体变化情况,坞室内挖土阶 段对已形成的坞墙空箱进行位移观测,发现异常 立即报告,在没有确认或明确所以然之前,暂停施 工,直到确定处理方案后才可继续施工。 4)陆上开挖出来的土方,堆放在业主指定的 地点,严禁乱抛乱倒和污染环境;同时根据所挖出 的土方土质情况,分类堆放,确保待回填土方与弃 土分开,以防混堆引起回填达不到平衡。 5)注意合理间隔挖机开挖停置点位置,避免 发生碰撞。 3.3.5施工排水 基坑开挖工程在实施过程当中,排水、降水工 作贯穿于整个施工过程。如何合理、妥善地解决 现场降排水问题,是确保工程工期、安全、质量的 关键。因此在土方开挖到+0.OOm之前重点考虑 利用基坑外围临时排水明沟进行地表排水,在开 挖到+0.OOm标高进行桩基、地连墙施工和开挖 ・1 5・ 港口科技・港口建设 到第二阶段标高后重点考虑排水明沟和深井井点 降水工艺相结合来有效排除地表水和降低地下水 位,保证工程施工的顺利进行。 文不展开。 3.4.3槽段划分 根据成槽机抓斗张开宽度以及以往船坞施工 降排水工艺: 1)基坑土方开挖前在基坑四周布置土坝或 临时排水沟,其作用是防止降雨时基坑上部地表 水回流至坑中,并利用集水坑统一用水泵排入长 江。 经验,结合地连墙平面尺寸,坞首地连墙划分为 6m宽标准槽段、非标准槽段、L型特殊槽段、T型 特殊槽段。坞室地连墙划分为6m宽标准槽段、 非标准槽段、L型特殊槽段。 3.4.4测量控制 2)在各阶段土方开挖中,在基坑内应设置排 现场共布设数个三等控制点、3个二等水准 点。其中控制点之间有良好的通视条件,并设置 强制对中钢标。水准点则埋设于偏僻稳定场所, 采用70cm深的普通标石,镶嵌铜棒中心。 地下连续墙施工测量控制使用上述高程和平 面控制点。为便于施工,在施工场地内受施工影 响较小的区域设立临时水准和平面控制点,并对 水沟和集水井,以疏导、排除基坑内的地表水。 3)地下水采用现场布置的61口深井井点排 水工艺,主要根据设计要求的井点位置和深度进 行布置。井位布置原则上不影响桩基和坞室梁系 的施工,并每天作好排水情况记录。地下水位控 制在施工作业面以下lm左右,井点间距26m~ 30m,滤管直径@300mm,管底标高一25.OOm。 3.4坞首、坞室45cm地连墙工程施工工艺优化 3.4.1基本概况 临时控制点进行测量复核,确保工程测量精度。 3.4.5施工工艺 地下连续墙施工时,采用意大利土力公司 BH—l2型半导杆式液压抓斗成槽机,钢筋笼由 50t履带吊整体吊装就位,混凝土浇灌全部采用泵 送。 坞室地连墙位于两侧坞墙结构下,既作为承 重结构、又作为防渗结构,地连墙设计顶标高 一0.40m,底标高一18.5m;坞首地连墙位于坞首 四周,作为坞首底板以下的外围防渗围封结构,设 计顶标高一7.50m,设计底标高一21.5m。地连墙 混凝土设计强度为C30,钢筋含量约106kg/Ill , 其中坞室地连墙方量为3 588m ,坞首地连墙方 量为2 285m ,合计为5 873m 。 3.4.2地下连续墙施工工艺流程同常规施工,本 1)导墙、道路修筑 采用倒“L”型钢筋混凝土导墙,内配 12@ 300单层钢筋网片,导墙基体置于原土层上,导墙 拆模后,立即加设木支撑并用土回填,要求回填土 密实(见图3)。 21I ̄m.鞫齑硪土施工恒连 图3地下连续墙导墙、道路详图 ・16・ 港口科技・港口建设 2)泥浆系统 地下连续墙施工采用膨润土泥浆护壁,为确 保槽壁稳定,尽量提高泥浆比重,并确保泥浆液面 高度不低于导墙面下300mm。现场设2个150m 泥浆池,以便于场内调换移动,并设120m 废浆 池,废浆由封闭的罐体集中外运。 3)成槽施工 混凝土经泵送到浇注机,利用带有快速接头 的密封导管进行水下混凝土浇灌,导管在混凝土 中的埋深保证2m一6m,杜绝导管拔漏浇注以免 造成夹渣,影响墙体质量。混凝土坍落度由坍落 度筒在现场试验,每槽段抽查不少于2次;混凝土 抗压、抗渗试块按施工规范制作,并于现场标准养 护室内养护。 根据槽段长度分别采用三抓和二抓成槽,成 槽过程中确保泥浆面不低于导墙顶面300ram。 成槽顺序以确保槽壁垂直度为原则,现场设一临 时弃土场,配备两辆短驳土方车。每天成槽后,将 6)预制接头隔桩施工工艺及改进 预制接头桩现场预制,采用50t履带吊安装, 吊装前复验放线位置,以确保定位准确,以免影响 相临槽段的施工。保持预制接头垂直状态插入槽 内,预制桩的背侧空隙用粘土回填,且回填密实以 预防混凝土绕流。桩顶用对拉钢筋连接,以防止 混凝土浇注过程中外移。相邻槽段成槽结束后, 对接头凹槽部采用特制刷壁器反复清刷,清刷不 土方堆至场内临时弃土场地,然后装车外运,保证 连续成槽施工。每幅成槽后,静置30分钟左右, 利用抓斗进行二次清渣。用超声波测偏仪进行地 下连续墙垂直度的检测,被检槽段不少于10%。 4)钢筋笼制作及吊装 场内混凝土地坪上设二个活动的钢平台,由 少于3~4次,以防止夹泥,确保接头防水效果。 因本工程地下连续墙墙厚仅为450mm,且防 l4槽钢拼接而成,其平整误差不大于lOmm,钢筋 笼成型制作在平台上进行。钢筋笼桁架及构造钢 水性能及墙体密实性等要求比较高。因此,对于 本工程的地下连续墙接头,在参考了设计院接头 筋在布置时考虑浇灌管道位置,确保混凝土灌注 顺利。钢筋笼吊装用一台50t履带吊,整体翻身 起吊后,直接吊装入槽。 5)混凝土浇灌 形式后,作进一步改进(见图4、图5),改进后的 接头隔桩能更好地确保接缝质量。接头于施工现 场预制,为便于吊装分上下两段施工,钢板连接。 奎 0尘20 图4设计隔桩 图5改进后隔桩 7)真空井点降水的应用 根据前一阶段施工的42幅坞室地连墙,土方 开挖后发现有5幅有夹泥及局部墙壁较厚现象, 甚至其中1幅墙因夹泥而形成孔洞,严重影响地 连墙质量。 提高地连墙施工质量,减少因塌孑L造成的墙面夹 泥、表面不平整现象的关键。 原降水方案主要考虑基坑内土方开挖施工需 要,采用深井降水基本满足土方施工要求。深井 井点降水对透水性较好的土体降水效果较好,而 对现有的地连墙施工区透水性很小的土体降水效 果作用不太理想,给地连墙成槽成孔施工及施工 结合工程地质勘察报告,施工区域内地连墙 施工面以下的土体主要为②一 层淤泥质粉质粘 土,土层厚1.7m~10.4m,土体渗透系数极小,为 1.7×10~cm/s,透水性极差,且含水量较高,经检 测,含水量高达40.8%。因此,降低地下水位是 质量带来一定的影响。 因此,在原有深井降水基础上,以真空井点降 水配合深井降水。在地连墙施工部位外围2m距 ・17・ 港口科技・港口建设 离处设置真空井点,井管布置间距1.5m,管长 7m。因坞首东侧先行施工,先对坞首东半部分进 =内部最高温度Tmax:T’max+TJ=20+24 44qC 行试验,范围按80m x40m矩形边线布置井点。 坞首东侧用真空配合深井降水后,成槽成孔 2)混凝土测温 在中底板布置测温点,采用UJ36型电位差计 效果明显好转。故对坞首西半部分地连墙及坞室 剩余部分地连墙施工区也采用该方式进行降水。 实施后,土体含水量降低到28.2%,地连墙 表热电偶测量,具体测温频次: 3d,每4h测一次; 4~7d,每6h测一次; 成槽成孔施工进展顺利。地连墙质量评定由前一 阶段的85%提高到92%,取得了显著成效。 3.5坞首中底板与边墩底板大体积混凝土工程 坞首中底板混凝土浇筑量为4 608m 、东西 边墩底板砼浇筑量均为2 432m 、混凝土标号为 C25。施工处于越冬期,需采取有效措施,确保大 体积混凝土不受冻、不产生裂缝等质量问题。 底标高为一8.3m,顶面标高为一6.5m,门槛 标高为一5.0m。分为两次浇筑.第一次浇筑至 一6.5m,浇筑方量为4 608 m ,第二次浇筑至 一5.0m,浇筑方量为600m 。又因运输不便等原 因,故大体积混凝土中不添加大块石,通过加强温 度控制等措施来保证质量。大体积砼的浇筑是坞 首工程的关键点。施工前主要采取以下措施进行 温控: 1)混凝土温度估计 1月份的平均气温取TQ=10℃ 浇筑温度取TJ:24℃ 浇筑厚度为1m时,温升T’=10℃ 最大升温:T’max=T’klk2k3k4=10×1.13 ×1.2×1 06×1.4:20 ・l8・ 8~14d,每8h测一次; 15~28d,每12h测一次。 3)温度控制 混凝土内部温度与表面温度差控制在20℃ 内,混凝土表面与气温差控制在25℃。为此在混 凝土浇筑完毕后用一层塑料薄膜覆盖,再用土工 布和草包覆盖,以达到最佳的保温目的。并结合 混凝土测温的情况,适当调整保温措施,以达到内 外的温控要求。保温和测温工作持续到混凝土温 度与大气温度差小于l5℃,且砼强度达到85%以 E。 4结束语 新时代船坞工程整体规模较大、单体多,基础 工程工作量巨大、工期紧,根据制定的优化流程和 施工方案,合理安排好土方开挖、地下降水、打人 桩、搅拌桩、地下连续墙等工序的搭接施工,既保 证了工程进度,又确保了工程质量。 新时代船坞工程自完工至今运行已近3年 了,该工程的成功实施,为今后长江流域同类型干 船坞工程施工提供了宝贵的经验。 

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