大型地連墻板樁碼頭港池干開挖施工技術淺析

龍吉君 姚翔川 蔣為杰

摘 要：通過蘇赫納集裝箱碼頭工程實例，詳細介紹了碼頭港池干開挖施工工藝的技術要點，對干開挖過程中降水與地連墻的共同施工進行了針對性的研究，對類似采用港池干開挖工藝的碼頭施工有一定的參考意義。

關鍵詞：板樁碼頭 基坑降水 地連墻 施工控制

1.引言

港口大型板樁碼頭建設作為重點基礎設施之一，在水運施工中占據著重要地位，在國內外得到廣泛應用。港池干開挖施工工藝，將大部分疏浚所需進行工作交由干開挖這種低成本高效率的方式完成，以此實現成本和工期的優化。本文以埃及蘇赫納集裝箱碼頭項目為例，介紹了大型板樁碼頭港池干開挖施工工藝的技術要點。

2.工程概況

埃及蘇赫納碼頭是集裝箱碼頭，水工結構主要為1350m矩形地梁墻，前墻厚1.2m，寬6m，錨碇墻厚0.8m，前墻上澆筑3.5m高胸墻，錨碇墻上澆筑軌道梁。前軌距前沿線3.5m，兩軌間距30.48m，護舷間距13.5m，系船柱間距27m。

2.1氣候及水文條件

蘇赫納地處紅海邊上，全年干旱少雨，年降水量約為22.8mm；該地區盛行北風和西北風，最大風速約為16m/s；由于地處沿海，空氣比較潮濕，年平均潮度在55%。最高天文潮位+2.20m，最低天文潮位-0.10m，平均水位+1.1m。

2.2 地質條件

現場地質大體分為3層，地面標高至+1m為細砂層或砂夾泥層，為松散地層；+1m至-8.5為較密實的細砂層，中間偶爾會遇到1-2m的黏土層；-8.5m至-22m為較為密實的砂卵石層，下層土層部分標慣值達50以上。

3.干開挖施工工藝流程

港池干開挖施工工藝區別于傳統疏浚工程的主要有海側圍堰加固、基坑分層降水、港池分層開挖、港池海水回灌4個關鍵施工步驟。待干挖工作結束后，土石圍堰及不滿足干挖條件的區域采用疏浚船進行疏浚。港池降水干開挖斷面示意圖如圖1所示。

4.干開挖施工方法及技術要點

4.1 圍堰加固

圍堰加固主要是對圍堰進行加寬，圍堰頂寬為50m，邊坡為1：2，圍堰以西370m處設置第二道圍堰，圍堰外側鋪設土工布塊石護面（至穩定海床）。對于圍堰加固，需要注意以下技術要點。

（1）土石圍堰集料。加寬圍堰時，優先采用上層開挖黏土進行填筑，降低圍堰滲透系數；圍堰應分層回填，碾壓密實；盡快組織人員、設備入場進行降水試驗，如無法有效降水到設計標高，將采取進一步止水措施，或考慮增加疏浚范圍。

（2）外側浪濺區護坡。在圍堰外側浪濺區分為若干個方格區域，在不同方格區域鋪設最內側鋪設薄膜，第二層鋪設土工布，之后利用潛水員潛至水底，將水下的土工布進行整平，再利用挖機均勻拋擲塊石進行壓實，確保土工布貼合圍堰表面以減小土石圍堰滲透系數，阻隔海水的滲透。

4.2 基坑分層降水

本工程采用港池干開挖工藝，基坑降水尤為關鍵，因此在初期面對地表水主要采用明溝和集水井結合降水法，通過大功率抽水泵將水排進斜坡水溝中，在地表水排出后，利用輕型井與深井結合的方式，降低土層中的地下水位。為了對基坑降水進行全方位掌控，采取了多方面措施，對降水井的布置、開關控制以及地下水位的監控做到整體控制。

（1）降水井布置。在基坑四周布置不同數量的降水井和觀察井，在臨海側布置增設降水井防止海水滲透，通過降水井降水達到港池干施工狀態。通過Visual modflow降水模擬軟件進行多種井位與流量情況下的試算，以確定最合理的降水井布置方案，對現場進行抽水試驗后再進行降水井布置優化。降水井布置圖如圖1所示。

（2）降水井開關控制。將港池分為4個區域，每個區域分三層降水開挖，各分區段降水工作根據開挖層安排分別降至開挖底層標高下1m處，降水坡度通過控制降水井運行的個數調控，港池開挖時在地連墻前預留30m寬土體，以避免被動土壓力過大造成墻體開裂損傷。

（3）地下水位監控。通過對不同斷面布置監測井，來實時監測地下水位，本工程要求在2個圍堰以及4個港池區域分別布置監測井。監測井位置不能過于接近正在運行的降水井，放置監測井測量得到的地下水位為動水位，不具備足夠的參考意義。每日不定時巡察井內是否有水流聲、水位水深和井內水體渾濁度，如果井內水流聲較大且水體渾濁說明降水系統存在隱患或問題，開挖層滲水嚴重，將采取疏散坑內作業設備及人員等安全措施。

4.3 港池分層開挖

本工程計劃分三層每層5m挖至設計底標高，在開挖前先將水位將至開挖層底標高以下，總體開挖深度約 15m，開挖總方量約670萬m3。現場每日平均35臺挖機，160輛自卸車，每日平均挖方4.5萬m3。

（1）道路布置。港池外的主道路寬度設計15m，進入港池內的道路設計寬10m的雙車道；港池內根據分區分段情況布設支路向池內主道輻射。隨開挖層加深，道路按1：10至1：15放坡布設；空車和滿載沙自卸車分道行駛，道路滿足運距最短的布設原則。道路平面布局圖如圖3所示。

（2）土方開挖。開挖前確定好放坡后邊線位置，用GPS對擬開挖的邊坡邊線進行放點，放點采用短塑料管系彩帶進行定位。開挖遵循“豎向分層、縱向分區分段、隨挖隨支”的施工原則，采用挖掘機挖裝、推土機倒料、自卸汽車運輸為主，人力開挖為輔的施工方法。對于硬土層，采用液壓破碎錘破碎后進行開挖，對于軟土層，將實時調整開挖底面標高，將軟土層全部挖除，確保自卸車等車輛在基坑的正常行駛。

（3）基坑位移監測。基坑位移監控主要包括邊坡頂部水平位移監測、邊坡頂部沉降監測以及深層土體水平位移監測，基坑邊坡頂部的水平位移檢測點和豎向位移監測點合二為一，沿基坑頂口周邊布置，且監測點間距為30m，深層土體水平位移檢測孔分別布設在地連墻、港池寬邊中點和垂直地連墻邊線的港池上頂口處。

（4）邊坡防護。港池邊坡用彩條布覆蓋防護，第一層邊坡挖完并修整后，及時用彩條布將邊坡覆蓋。提前準備裝滿的沙袋，用6mm細繩串在一起做成沙袋束，袋間距為2米。覆蓋彩條布的區域，每隔20m放置一條串好的沙袋束用于固定彩條布。對于部分不穩定區域采用土釘噴錨防護法支護，首先清理防護巖面雜物，清除浮石及松動的巖石，修整邊坡，其次在噴射前灑水保持邊坡濕潤，之后錨桿施工直接用空壓機或人工錘擊將錨桿錨入泥土層，最后噴射混凝土分段、分片由下而上進行。

4.4 港池海水回灌及疏浚

在干開挖以及地連墻施工完成后，逐步關閉降水井，待水位回升后，對2道圍堰以及干開挖剩余的土方量進行疏浚。

（1）排泥管線架設。管線線路盡量應選擇在平坦、空曠地區，保證地方交通安全減少線路長度。施工前，安排測量人員對管線沿線地形進行測量并合適的管線走向定位進行標識，方便管線架設施工。水、陸排泥管連接應采用柔性接頭，采用邊吹填邊拆退管線的辦法施工。

（2）排水設施。吹填前用對吹填區用周圍土體累積圍堰，圍堰高約2m，頂寬3m，內側鋪設防水薄膜；疏浚的排水通過排水溝接入排水管，排水管從圍堰中部穿過，直接將廢水排入港池內。排水管過路處，兩側用道渣土形成1：10的坡，以利于交通。排水管安裝時，銜接處要用無紡土工布包緊，周圍用沙土填實。排水管出口應設備土工布，防護邊坡，避免邊坡沖刷；出水口周圍設置防污圍簾，防水污水流入周圍海域，污染環境。

（3）棄土區吹填。吹填時要求分倉吹填，布置成長條形，并且要求分層吹填，每次吹填層厚不宜超過1.0m，為加快邊坡排水及邊坡穩定，吹填過程中隨時監測圍堰穩定，采取隨時吹填隨時加高，吹填作業需要人24小時值班。吹填時應時刻注意吹填高度及平整度，當吹填高度達到標記好的高程時，及時停機，調整或加高出水口，避免出水口被泥沙堵塞。為了保證吹填區的平整，在適宜的部位安裝一定數量的支管，通過分散吹填沙來控制吹填區的平整度。

5.結語

大型板樁碼頭港池干開挖的施工工藝克服了傳統疏浚的工期長、施工機械復雜，成本高昂等缺點，實現了成本功效的優化。但筆者需要強調的是，港池干開挖工藝是針對部分碼頭和地質條件的施工方法，對不同類型的碼頭和不同的地質條件需要因地制宜采取合理的施工方法。

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