船塢工程塢口段深基坑支護施工技術

夏國春 程永華 張 宏

(江蘇省水利建設工程有限公司 揚州 225002)

1 工程概況

泰州口岸船塢瀕臨長江，廠區位于長江大堤外側，原為堤外灘涂，經吹填砂后廠區高程為5.0～6.0m，塢口處高程約為3.5m。船塢有效尺寸為:350m×55m×13.50m，塢室頂高程6.0m，塢口段縱向長度28m(門座段長度8.5m、門檻段4.0m、門內段15.5m)，總寬度為81.5m(北塢墩為獨立塢墩，寬度7m;南塢墩為船塢的水泵房，寬19.5m)。塢口段底板底標高均為-10.2m，水泵房底板底標高-13.2m。塢口深基坑支護剖面見圖1。

圖1 塢口深基坑支護剖面

2 塢口工程的施工特點及難點

a.塢口瀕臨長江，塢口段臨江側岸坡較陡，坡比約1∶1.5，由于吹填砂后堆載較大，施工初期岸坡土體發生淺層滑動，基坑外側土體處于不穩定狀態，給支護體系的實施帶來了不可預見的難題。

b.塢口處的泵房、塢墩由多層組成，最深處達16.5m，進行大開挖施工不具備條件，采用了深基坑施工技術，建筑物采用逆作法施工。深基坑長81.5m，寬28m，最深處達16.5m，面積為2282m2，基坑面積大，對支護體系的強度、剛度要求高，施工難度大。

c.從揭示的土層來看，多為粉砂、粉細砂層，局部為粉質黏土，地下水承壓水頭較高，地下水補給豐富，且受長江潮汐影響，地下水位變化復雜，因此做好基坑的防滲，降低地下水位是本工程的施工關鍵。

d.在考慮支護體系安全的同時還需考慮拆除的方便，便于后續工序的施工。

3 施工方案的設計

3.1 臨江側岸坡土體加固

原設計在長江側的圍護樁外側5m打一排鋼板樁，在板樁與圍護板之間用黃砂回填，以保證沿江側塢口外土體的整體穩定，但由于長江邊坡坡度較陡且塢口部分位置處于岸坡上，而江灘經吹填土后，堆載較大，發生了滑動，后改為采用編織帶沖填土筑寬5m的護岸，并采用拋石護坡防護，以便于圍護樁的施工及基坑的穩定。在塢口臨長江側及兩側高程3.50m圍護灌注樁頂圈梁上設置混凝土擋水墻，并與兩側的護岸土體組成施工期的防汛圍堤。

3.2 圍護體系設計

經多種方案比較，基坑支護采用φ1000@1150鉆孔混凝土灌注樁，樁長25m、樁底標高-23.85m，鉆孔灌注樁擋土側采用一排φ1000@800的擺噴止水帷幕組成船塢封閉的止水體系，考慮到塢口止水帷幕在工程實施中的重要性，加之土體二次滑坡的不確定因素，在塢口前沿及兩側增加一排規格為φ1000@800的高壓旋噴樁，即增加一道止水帷幕，既作為施工期臨時止水帷幕，同時在船塢完建期也兼作塢口底板的一道永久止水帷幕，對塢口區的防滲起到“雙保險”的作用，止水帷幕底標高為-26.0m。圍護體系及支撐平面見圖2。

圖2 第一道支撐平面

3.3 支撐體系的設計

塢口段內設三道支撐體系，泵房段內設四道支撐體系，第一道支撐在灌注樁頂澆混凝土圈梁，采用鋼筋混凝土支撐梁結構，第二、三、四道采用角支撐和對支撐相結合的鋼管支撐體系。

3.4 基坑底的加固設計

基坑開挖土深度最深處達16.5m，開挖區卸土較多，在灌注樁墻后土的土體在重力及地面荷載作用下易引起坑底隆起。同時由于地基為砂土，地下水較高，水頭差較大，防滲帷幕一旦不封閉或受到破壞，在動水壓力作用下，地下水會繞過支護墻連砂土一同涌入基坑，發生管涌，所以在基坑內開挖面以下沿圍護墻設計寬度、深度均為4m的高壓旋噴樁進行坑內被動土壓力區加固。

3.5 基坑的降水設計

塢口處于長江邊，地下水位高，且補給水源很近，地下承壓水位較高(高程5.50m)。坑支護設計采用了鉆孔灌注樁排樁圍護墻，排樁之間的外側用止水帷幕封閉，以隔斷基坑周圍的補給水，設計無降水要求。但結合此類條件工程的經驗教訓，為保證工程安全順利施工，確定在塢口基坑內布設8口深井，深井底高程為-26.0m。深井布置圖見圖3。

圖3 塢口降水井布置 單位:m

4 基坑圍護結構施工

4.1 圍護灌注樁施工

塢口基坑圍護采用φ1000@1150鉆孔灌注排樁，樁長25m。施工采用GPS—20回旋鉆機成孔，泥漿護壁，混凝土采用預拌混凝土運至現場，導管法水下混凝土澆筑。灌注樁采用連續施打的方法，即在前一根灌注樁混凝土澆筑后6～8h，繼續施工緊鄰的下一根樁，不采用跳打的工藝，突破了常規施工相鄰樁需間隔36h的規定，在基坑開挖后發現樁體很好，沒有擾動鄰樁，效果很好。

4.2 止水帷幕施工

在圍護灌注樁施工完后進行灌注樁間高壓擺噴(間距為1150mm)止水帷幕的施工，隨后進行塢口及泵房底板前沿及兩側一排規格為φ1000@800mm的高壓旋噴樁止水帷幕施工。

止水帷幕均采用三重管高壓旋噴的方法，即使用分別輸送水、氣、漿液三種介質的三重注漿管，在高壓泵等發生裝置產生高壓水流的周圍環繞一股圓筒狀氣流，進行高壓水噴射流和氣流同軸噴射沖切土體，形成較大的空隙，再由泥漿泵將水泥漿以較低的壓力注入到被切割、破壞的地基中，使水泥漿與土混合，在土中凝固，形成大的固結體。當噴嘴一面提升一面旋轉，則形成一個個旋噴樁;當噴嘴一面提升一面擺動，則形成啞鈴狀的凝結體，即擺噴墻。

在施工過程中，通過對漿液的初凝時間、注漿流量、風量、壓力、提升速度等參數嚴格的控制，無論是擺噴樁，還是旋噴樁成樁效果都很好，在塢口基坑土方開挖過程中，沒有發生漏水現象，僅發現幾處有滲漏點。當發現小滲漏點時，用快干水泥進行了封堵，說明防滲墻防滲效果較好。

5 基坑施工措施及土方開挖

5.1 施工降排水

塢口基坑中布設了8口深井用來降低地下水，深井施工采用回旋鉆機成孔，孔徑為800mm，管井采用鋼筋混凝土標準井管，每節4m長，內徑為300mm。其施工工序為:井位放樣→護筒埋設→鉆機就位、鉆孔→回填底砂墊層→吊放井管→回填管壁與孔壁間的濾層→安放水泵、試抽→正常運行。

深井在基坑土方開挖前施工完畢，并開始降水。基坑降水以保證基坑干施工為目標，先期安排了4口井進行預降水，其余4口作為備用井及觀測井用，為防止基坑內外水土壓力差過大，同時為了基坑土方的順利開挖，水位一直控制在開挖面以下0.5～1.0m處，經監測降水效果滿足設計要求。隨著土方的開挖，將混凝土井管不斷地拆除，直至坑底以上0.5m處。

5.2 土方開挖

在塢口圍護灌注樁及止水帷幕完成后，基坑中部土方采用水力挖泥機組開挖。而沿圍護灌注樁內側4m周邊范圍內土方，由于坑底土體加固過程中有部分水泥漿殘留在上部土層中，土體強度較高，只得采用1臺0.35m3挖掘機開挖，通過一次翻土送至水力挖塘機組二次開挖。根據支護結構要求，土方開挖分四次到底，預留50cm厚保護層土方采用人工開挖。

6 基坑支撐體系施工

6.1 支撐施工順序

第一道鋼筋混凝土支撐施工→土方開挖至第二道支撐底標高→安裝第二道鋼支撐→挖土至第三道支撐底→安裝第三道支撐→挖土→安裝第四道局部支撐→挖土→土建施工

6.2 鋼筋混凝土支撐施工

第一道鋼筋混凝土支撐系統施工前先對圍護灌注樁樁頭進行處理，使樁頭頂位于第一道支撐梁底高程，并將樁頭中的主筋整理后伸入梁內，同時對地基進行夯實，用素混凝土封底，然后進行鋼筋的綁扎，最后立模澆筑混凝土，混凝土圈梁及支撐梁澆筑一次成型，從一側向前推進，混凝土采用商品混凝土，成型后加強養護，在達到設計強度的80%后進行其下土方開挖。

6.3 鋼支撐安裝施工

6.3.1 鋼支撐安裝順序

雙拼鋼圍檁地面拼制→鋼牛腿、支架安裝焊接→鋼圍檁吊裝就位→水平支撐梁安裝→施加軸力→支撐節點加強。

6.3.2 鋼支撐安裝施工

土方開挖至低于支撐標高1m后，將圍護樁部分鋼筋保護層剝去露出主筋，在主筋上焊接牛腿及支架，確保牛腿及支架上表面高程符合安裝要求，鋼圍檁采用2H700×300雙拼型鋼，分段吊裝安裝于牛腿上，鋼圍檁與圍護灌注樁之間間隙用C40混凝土填實。鋼圍檁分段安裝好后，再將其焊接連成整體。

支撐采用φ609×16鋼管，安裝用吊車將預拼好的對撐吊擱于牛腿及支架上，臨時固定好后再施加軸力。利用立柱托架梁作支撐安裝的擱置點，由于基坑跨度較大，選用50t履帶吊停在基坑一側，將圍檁、鋼支撐吊入坑內，坑內用200型挖掘機配合吊運。

6.3.3 軸力施加

鋼支撐設計要求每根支撐施加應力值為500kN，由一臺QF100—20型液壓油泵站配兩臺100t分離式千斤頂，在支撐端頭活絡頭端部施加應力。為減少應力的擴散，分二次施加應力，第一次施加預應力50%，并二次收緊螺栓，后開始第二次應力施加，第二次施加到設計值105%，然后下好鍥鐵并點焊封口，并將支撐與牛腿及支架焊好。

6.3.4 鋼支撐安裝過程中控制要點

a.所有的焊縫必須按設計圖紙要求施工，并不得小于8mm，焊縫應滿焊，表面要求焊波均勻，不準有汽孔、夾渣、裂紋、肉瘤等現象，對受拉受剪力的焊縫必須敲掉藥皮檢查，防止虛假焊。

b.托架梁標高必須嚴格控制，誤差控制在30mm以內，托架橫梁與立柱預埋件接觸面必須滿焊，并確保強度。

c.鋼管支撐拼接要拉通線校正順直度，螺栓必須穿向一致，兩次旋緊，螺栓外露不得少于二牙，特別要防止支撐底面螺絲不遺漏。

d.每道支撐安裝后，及時按設計要求施加預應力。當預應力施加至設計要求并加好鋼鍥鐵頂緊后，方可拆除千斤頂。考慮所加預應力損失10%～15%，在施加時軸力值應達設計值100% ～105%，對施加預應力的油泵裝置要經常檢查，確保施加應力的準確性。

e.當預埋鐵有偏位時，則將兩個預埋鐵中心拉線進行調整，防止施加預應力后由于支撐和預埋件不均勻接觸而導致偏心受壓;在支撐受力后，必須嚴格檢查并杜絕因支撐和受壓面不垂直而發生徐變，從而導致基坑支護排樁墻水平位移持續增大乃至支撐失穩等現象發生。

7 安全監測

深基坑支護體系的安全監測工作尤為重要，施工中成立了專門的安全監測工作小組，配備了專業人員進行安全監測工作。在內支撐梁中埋設了應力計，用以觀測應力是否在設計計算的范圍內，同時在頂圈梁上埋設了位移觀測點，及時掌控位移的變化情況。根據計算，混凝土支撐梁設定報警值7000kN，鋼支撐梁設定報警值3000kN，通過嚴密監測，測得混凝土梁支撐的最大內力為5390kN，第一層鋼支撐最大內力為2349kN，第二層鋼支撐最大內力為2286kN，第三層鋼支撐最大內力為1045kN，均在可控范圍內，平面位移觀測無明顯變化，保證了基坑支護體系施工期的安全可靠。

8 結語

近年來，因場地限制或功能要求，高層建筑的深基坑越來越多，而本工程不同的是深基坑是在長江邊，深度較深，面積較大，防滲要求高，一旦失事將是災難性的，所以不僅對基坑設計提出了很高的要求，而且要求施工合理組織，圍護樁必須完整，滿足剛度要求，內支撐不能發生變形，防滲體系要求全封閉，降水系統要求將地下水降至開挖面以下，但又不宜降得太深。對支護體系應加強觀測，并作好分析，發現問題及時處理，經過認真的組織，工程得到了順利的實施。

1 中國建筑工業出版社.建筑施工手冊［M］.第四版.北京:中國建筑工業出版社，2003.

2 JGJ 120—99建筑基坑支護技術規程［S］.

3 劉建航，候學淵.基坑工程手冊［M］.北京.中國建筑工業出版社，1997.

4 JTJ 332—98干船塢塢工程質量檢驗評定標準［S］.