南通船閘下游引航道護(hù)岸應(yīng)急改造工程的組織實(shí)施

袁平 南通市港航事業(yè)發(fā)展中心南通船閘運(yùn)行中心

1.引言

南通船閘建于上世紀(jì)60年代初，位于通呂、通揚(yáng)運(yùn)河入江口段，下游距長江口1.2km，是南通地區(qū)水上交通咽喉。由于南通地區(qū)建材物資需求量大，通過船閘的船舶較多，船閘年通過量2500噸以上，大大超過了500萬噸的年設(shè)計(jì)通過量。南通船閘下游引航道護(hù)岸原為漿砌塊石扶壁式結(jié)構(gòu)，建成于上世紀(jì)80年代未，結(jié)構(gòu)單薄，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低。近40年的使用中，由于船舶噸位的提高，護(hù)岸長期受船舶碰撞及船行波、船舶啟動(dòng)時(shí)螺旋漿的攪動(dòng)、長江潮水的沖刷等因素的影響，護(hù)岸結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞、局部墻前土掏空嚴(yán)重，局部護(hù)岸倒塌，已威脅到停泊在靠船墩處的船舶安全及防洪大堤安全，2019年相關(guān)部門決定對(duì)南通船閘下游引航道護(hù)岸分期實(shí)施應(yīng)急改造工程，以確保船閘的安全運(yùn)營。

2.方案的確定

本次護(hù)岸改造工程的原則是拆除原有護(hù)岸，建設(shè)滿足使用要求的新護(hù)岸。結(jié)合氣象水文、地形地貌、工程地質(zhì)與工程施工對(duì)周圍環(huán)境及船閘安全運(yùn)行的影響等因素，組織進(jìn)行了方案比較，以選擇更為合理的改造方案。

2.1 方案比較

表1是各設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較。在工程實(shí)際應(yīng)用中，不僅要求成熟的技術(shù)方案，而且考慮外部的施工條件，并保證改造后的護(hù)岸結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定。

通過分析，方案一相對(duì)合理。是由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，后期無需維護(hù)；施工無需大開挖，對(duì)護(hù)岸后方景觀綠化與防洪大堤影響較小，且長江潮汐對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工影響也較小；工程施工在靠船墩及原護(hù)岸后側(cè)，對(duì)船閘運(yùn)行無影響。

2.2 工程設(shè)計(jì)

方案設(shè)計(jì)如圖1所示，前排灌注樁+后排錨固樁結(jié)構(gòu)，對(duì)原護(hù)岸進(jìn)行應(yīng)急改造，并在前排灌注樁后設(shè)連排咬合水泥攪拌樁，以防止前排灌注樁之間漏土。

前排鉆孔灌注排樁直徑φ1.0m，按一字形間隔排列，間距1.1m，樁長15.5m；上部設(shè)鋼筋砼帽梁，帽梁高1.5m，寬1.5m，頂高程▽3.20。后排錨固樁采用φ1.2m鉆孔灌注樁，間距為2.2m，樁長13.0m；上部設(shè)鋼筋砼帽梁，帽梁高1.0m，寬1.5m，頂高程▽2.70。前后兩排灌注樁中心距6.5m，通過系梁連接，系梁斷面尺寸為0.5×0.5（m）。

為防止灌注樁之間漏土，在前排灌注樁后方設(shè)直徑500mm的水泥攪拌樁，樁頂、底高程分別為▽1.70、▽-5.80，樁長7.5m，水泥攪拌樁連排咬合，中心距400mm（咬合10cm）。

表1 方案優(yōu)缺點(diǎn)比較表

為增加前排灌注樁的美觀，在樁前增加掛板，頂、底高程分別為▽1.70、▽0.00。

圖中除高程（廢黃河零點(diǎn)）以m計(jì)外，其余均以mm計(jì)。

3.工程施工期的控制

影響工程施工的主要因素是長江潮汐、施工環(huán)境與護(hù)岸墻后土下塊石，本工程施工的難點(diǎn)是前排灌注樁施工。如何化解影響施工的因素與解決施工中的難點(diǎn)，保證施工順利與施工質(zhì)量，需合理的施工方法及施工中出現(xiàn)問題的處置方法。

3.1 施工工序

綠化遷移→塊石清理、場(chǎng)地平整→護(hù)岸倒塌段圍堰構(gòu)筑→灌注樁施平臺(tái)設(shè)置、泥漿池設(shè)置及鋼筋加工場(chǎng)地→灌注樁施工→掛板預(yù)制→水泥攪拌樁施工→老駁岸拆除→掛板安裝→帽梁、系梁澆筑→墻后土方回填→綠化恢復(fù)。

3.2 灌注樁及水泥攪拌樁的施工質(zhì)量控制

（1）施工前查清施工場(chǎng)地工程地質(zhì)情況與長江南通段潮汐情況；綠化遷移、場(chǎng)地平整讓施工有足夠的施工場(chǎng)地；清理塊石，減小對(duì)灌注樁、攪拌樁施工的影響。

（2）灌注樁施工采用回旋鉆機(jī)成孔，泥漿護(hù)壁，正循環(huán)排渣工藝。鉆機(jī)成孔時(shí)，粘土制漿護(hù)壁，清孔檢測(cè)泥漿的比重、粘度、含砂率與孔深；鋼筋籠直徑允許誤差1cm，鋼筋籠安放后，頂標(biāo)高允許誤差為5cm，灌注樁樁基沉淀厚度不得大于0.1m；混凝土澆筑在二次清孔結(jié)束后30分鐘內(nèi)進(jìn)行，初灌量必須保證導(dǎo)管底部埋入混凝土中80cm以上，且連續(xù)灌注。

圖1

表2 試樁參數(shù)

表3 水泥攪拌樁各樁抽檢綜合質(zhì)量評(píng)分表

（3）水泥攪拌樁施工需驗(yàn)證方案可行性與技術(shù)參數(shù)，先進(jìn)行工藝性攪拌樁的試樁。水泥攪拌樁摻灰量20%，樁身（拌和土）強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值不小于1080Kpa，7（28）天強(qiáng)度不小于設(shè)計(jì)值的30（70）%，采用“四攪兩噴”施工工藝，按水泥攪拌樁施工流程試樁3根。

表2為試樁參數(shù)，以相同的水灰比、噴漿壓力，不同的下攪、提升速度試樁。

檢測(cè)單位對(duì)3根試樁鉆孔取芯檢測(cè)，表3為水泥攪拌樁各樁抽檢綜合質(zhì)量評(píng)分表，3根不同下攪、提升速度施工的水泥攪拌樁綜合質(zhì)量等級(jí)為優(yōu)。

根據(jù)試樁參數(shù)與鉆孔取芯檢測(cè)報(bào)告進(jìn)行分析總結(jié)，3#試樁參數(shù)作為水泥攪拌樁施工參數(shù)。

（4）掛板預(yù)制與安裝的質(zhì)量控制。掛板在預(yù)制場(chǎng)地制作，然后運(yùn)到工地現(xiàn)場(chǎng)安裝。掛板按預(yù)制件工藝要求施工，掛板預(yù)制時(shí)迎水面須進(jìn)行二次抹面收光，同時(shí)對(duì)預(yù)制板進(jìn)行覆蓋，噴水養(yǎng)護(hù)，保持濕潤。掛板安裝前清理灌注樁前塊石，開挖至▽-0.6，GPS放樣，汽車吊吊裝掛板并固定，以確保掛板迎水面線形美觀。

（5）帽梁、系梁澆筑的質(zhì)量控制。帽梁、系梁澆筑按混凝土澆筑技術(shù)要求進(jìn)行，但要注意的是帽梁的整體線形。帽梁、系梁澆筑施工受長江潮水影響較大，高潮位時(shí)無法進(jìn)行施工，立模、澆筑需在水位▽-1.8以下進(jìn)行。立模結(jié)束后要看潮水情況，才能澆筑混凝土。只有當(dāng)退潮時(shí)，潮水退至模板以下，立即清理模板內(nèi)雜物積水和鋼筋上的污垢后，才能澆筑混凝土，保證混凝土初凝時(shí)間不小于4小時(shí)。掌握長江潮水變化規(guī)律，減少潮水對(duì)工程施工的影響。

圖2 結(jié)構(gòu)平面圖（變1）

圖3 結(jié)構(gòu)平面圖（變2）

4.對(duì)樁孔出現(xiàn)擴(kuò)孔的處置

施工中，當(dāng)鉆孔至▽-1.0～-2.0時(shí)，出現(xiàn)鉆桿抖動(dòng)，下鉆困難，成孔后檢測(cè)發(fā)現(xiàn)樁孔擴(kuò)孔。混凝土澆筑超方嚴(yán)重，每根灌注樁設(shè)計(jì)混凝土用量12.2m3，個(gè)別樁混凝土用量在14m3～17m3之間。

4.1 擴(kuò)孔狀況

由于擴(kuò)孔，對(duì)其它樁位灌注樁的施工產(chǎn)生了影響。9#、11#、16#、43#樁鉆孔施工，鉆孔至▽-1.0時(shí)無法下鉆，當(dāng)對(duì)該樁位進(jìn)行開挖探查發(fā)現(xiàn)，9#、11#、16#、43#樁樁位處已被相鄰樁擴(kuò)孔混凝土填充，9#樁相鄰的8#與10#號(hào)樁之間間距為0.2m；11#樁相鄰的10#與12#樁之間間距僅為0.85m；16#樁相鄰的15#與17#樁之間間距為0.8m；43#樁相鄰的42#與44#樁之間間距僅為0.2m。

4.2 原因分析

部分樁位在鉆孔時(shí)，出現(xiàn)下鉆困難或鉆桿抖動(dòng)，起鉆檢查時(shí)有塊石帶出。為分析擴(kuò)孔原因，查閱建閘設(shè)計(jì)資料與原護(hù)岸設(shè)計(jì)施工資料，下游引航道兩側(cè)原為土坡。據(jù)當(dāng)?shù)卮迕穹从常l下游引航道兩側(cè)土坡受潮水、雨水沖刷，土坡出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，局部地段坍塌嚴(yán)重，危及防洪大堤的安全，當(dāng)?shù)胤姥床块T在土坡坍塌處拋填大量塊石。鉆孔前對(duì)施工地段進(jìn)行土方開挖，清理塊石，由于長江水位原因未能將塊石清除。通過分析，樁孔擴(kuò)孔是樁位下塊石所致。

4.3 樁身檢測(cè)

采用低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)法對(duì)灌注樁進(jìn)行檢測(cè)，8#、10#、12#、15#、17#、42#、44#樁樁端反射較明顯，距樁頂2.7m有擴(kuò)徑缺陷所產(chǎn)生的反射信號(hào)，混凝土波速處于正常范圍，樁身砼結(jié)構(gòu)基本完整，屬Ⅱ類樁，其余為樁端反射較明顯，無缺陷反射波，振幅譜線分布正常，混凝土波速處于正常范圍，樁身砼結(jié)構(gòu)完整，屬Ⅰ類樁。

4.4 處置方法

由于個(gè)別樁孔擴(kuò)孔，受影響的樁無法按原設(shè)計(jì)樁徑施工。根據(jù)灌注樁檢測(cè)報(bào)告及9#、11#、16#、43#樁樁位開挖檢查分析，提出如下解決方案。

（1）11#、16#樁的相鄰兩側(cè)灌注樁，因擴(kuò)孔被混凝土填充，樁間距不足1m，不能按原設(shè)計(jì)的樁徑進(jìn)行施工。其解決方案為將樁徑由φ1.0m變更為φ0.8m，樁長不變，鋼筋籠直徑0.88m變更為0.68m，鋼筋型號(hào)及數(shù)量不變，并在φ0.8m灌注樁后側(cè)增加4根φ0.5m、長7.5m水泥攪拌樁，11#、16#樁兩側(cè)▽-1.0以上的間隙用混凝土填充。如圖2所示。

（2）9#、43#樁的相鄰兩側(cè)灌注樁，因擴(kuò)孔被混凝土填充，在▽-1.0以下樁間距僅為0.2m，9#、43#樁無法施工。其解決方案為將在9#、43#樁位后側(cè)各施打4根PHC（AB）400長8m管樁+4根φ0.5m、長7.5m水泥攪拌樁，且在兩樁位相鄰灌注樁▽-1.0以上植筋，澆筑鋼筋混凝土。如圖3所示。

（3）為提高樁間隙防漏土效果，在9#、11#、16#、43#樁位后側(cè)增加的水泥攪拌樁，并與原設(shè)計(jì)施工的水泥攪拌樁相互咬合10cm。

5.結(jié)語

根據(jù)船閘運(yùn)行情況與引航道護(hù)岸加固改造的外部環(huán)境，合理的改造加固方案，既能起護(hù)岸加固效果，又能起到防止水土流失而導(dǎo)致的堤坡坍塌，保護(hù)防洪大堤的安全；又能起到防止泥土進(jìn)入引航道而造成於積，影響過閘船舶停泊與航行。合理的施工工序有利于工程施工順利，有利于工程施工質(zhì)量。施工中出現(xiàn)的擴(kuò)孔問題的原因分析與處理方案，對(duì)二期加固改造的設(shè)計(jì)施工有一定的借鑒意義。