港口航道工程地下連續墻技術研究

聶頭龍

（江西省港口集團有限公司，江西 南昌 330006）

0 引言

某樞紐水利設施的作用是航道航運管理，同時滿足灌溉與水力發電方面的需求，其主要的組成工程結構部分是右岸100t 級二、三線船閘，上跨下游引航道的省道特大橋項目，還有很多的配套工程、航道工程，組合形成體量龐大的樞紐工程。在該工程項目中，建設的規模比較大，土石方的開挖量較大，是整個線路最主要的施工部位。該船閘工程的下游引航道為淤泥覆蓋層，組織人員進行引航道的開挖作業，兩側填筑防洪堤，比較常用的方式是地下連續墻技術。該結構的剛度大、強度高，且機械作業現場的效率較高，并且具備較好的擋土、擋水等功能，航道開挖的效果更好，從而滿足航道的運行要求。

1 港口航道工程地下連續墻技術要求

1.1 加強地質勘查，選擇合適施工方案

通過對現場的施工地質條件開展調查和分析，落實到現場地質勘查工作，發現施工現場有較多的部位存在淤泥質黏土土層結構，結構的性能比較差，力學性能不足，防洪堤填筑、引航道開挖時，存在總體抗滑性不合格的情況，現場施工難以達到標準和規范性要求，必須加強地基加固處理，提高結構的性能。在施工的初期階段，選擇使用單軸水泥攪拌樁處理方式，由于成樁的質量性能比較差，地基也難以滿足要求。在坡腳的部位，應用攪拌樁以及阻滑地下連續墻的施工方式，經濟性比較差，最終選擇應用鋼筋混凝土阻滑地下連續墻方式進行加固處理，從而保證地基結構強度性能合格，符合工程的施工標準要求[1]。

1.2 施工過程的安全

因為現場施工工期相對比較緊張，并且當地的氣象資料顯示，3、4、5月的降雨量比較大，為了使工期滿足要求，現場施工達到安全性要求，下游的引航道抗滑地下連續墻處于大型橋梁的上游部位，施工單位選擇應用銑槽機開槽作業；下游部位應用沖孔、抓斗的施工方式，以達到開槽的效果和要求。因為抗滑地下連續墻結構的現場有較多的淤泥質土，厚度比較大，難以滿足機械作業的要求。為了提高施工的效果，將淤泥層結構轉換為石渣墊層的形式，換填高度在1m 左右，現場施工道路寬度為16m，下游鋼筋換填厚度22m，并澆筑C25 混凝土以達到硬化的效果，寬15m、厚30cm，達到結構承載性能的要求，從而符合人員與設備的安全性要求，不會影響施工效果。

2 港口航道工程地下連續墻技術方案

2.1 明確施工程序

在引航道的施工中，軟基結構的性能較為特殊，開挖現場對于施工要求比較高。現場施工應用地下連續墻技術前，要對現場地質條件展開全面調查和分析，加強施工工藝控制，以降低噪聲等污染的問題，提高項目施工水平。同時，地下連續墻的承載性能比較高，承受上部土體荷載作用，預防發生二次滑動的問題，降低項目現場施工安全隱患。在工程實施中，有著較高的技術優勢，所以在船閘工程中使用效果非常好。從施工工藝方面分析，在最初開展地下連續墻施工中，上游段的施工將平臺控制在14.5m 高程，當結構齡期達到7d 后，進行防洪堤的澆筑作業，而28d 后達到堤頂的位置，引航道需要在14d 齡期后完成開挖作業。下游部位應加強控制，現場施工的質量管理尤為重要，逐層開挖回填處理，形成穩定的防洪堤結構。從上邊緣堤頂開始進行，逐級開挖作業，每一級高度在20cm 左右，并且形成鋸齒形的結構面，上下游的開挖效果符合要求。對于沒有滑坡段的結構，先進行施工平臺制作，然后再開展地下連續墻施工[2]。

2.2 軟基開挖中地下連續墻施工

在開展地下連續墻施工前，先準備施工材料，使用C30 混凝土，材料的準備量充足，不會給工程的質量產生任何影響。導墻現場作業應用挖機進行，拆模結束后及時應用木枋完成支撐作業，形成槽型后開始推進作業，并應用抓斗成槽處理，進入巖層后使用沖擊鉆作業，最終要打到中風化層1.6m 以上深度。在開挖現場加強速度控制，保持均勻進入，且在挖槽階段應加強泥漿高度、稠度方面的控制。制作泥漿使用的材料是膨潤土、水以及添加劑，保證黏度、密度符合要求，且經過成熟24h 后才能運輸到現場使用，確保槽壁的穩定性合格。開挖作業現場應該在溝槽的兩側連接管道，及時將底部的泥漿清理干凈，確保沉淀層的密度控制在1.2 以內，厚度在10cm 以下，并加入鋼筋籠結構。墻體結構采取混凝土澆筑施工，該環節確保混凝土順利進入內部，形成穩定的結構，提高地下連續墻的性能和質量。

2.3 合理布置排水設施

在現場開挖作業中，基坑中容易出現較多的積水，需要在現場布置集水井，提高抽水的速度，及時將積水下降到規定的范圍內。在現場合理部位，安裝2臺污水泵持續性排水，給現場施工提供良好的條件。同時，在地下連續墻外側排水系統開挖中，周邊都要設置排水溝，且上游準備空間足夠大的抽水坑，安裝數量、性能合格的水泵進行連續性抽水作業。在該環節，要避免地下連續墻側壓造成的負面影響，提高結構的整體性與安全性。

2.4 加強安全監測控制

在地下連續墻的槽段施工作業中，安全監測極為重要。在合適的位置設置監測點，隨時掌握地下連續墻的變形情況，并快速分析可能產生的安全事故，對后續的施工管理和控制產生積極的作用。應用全站儀進行監測工作，組織專業技術人員開展各項工作，每日進行數據的匯總和分析，并對出現數據偏差過大的情況及時采取措施處理，防止對引航道的施工造成不利的影響。

2.5 現場設施循環性系統

在槽段的開挖現場作業中，要進行現場的槽段淤泥的沉渣清理，防止造成不利的影響，通常應用吸力泵進行。地下連續混凝土在澆筑時，應用導管開展施工。槽段長度在6m 以下時，2 個導管即可符合施工需要；槽段長度在6m 以上時，應布置3 個導管進行澆筑施工。嚴格控制導管內徑，以超過粗骨料直徑8 倍為宜，最低也不能小于4 倍，否則會導致施工無法進行。現場澆筑時，導管插入混凝土內部2～4m。澆筑時保持穩定性，達到連續性要求，如果中斷超過30min，應采取合理的處理措施。現場澆筑需控制速度，滿足均勻性要求，且速度控制在2m/h 以內[3]。

3 軟基開挖中地下連續墻技術的注意事項

在施工中，因為二三線船閘航道的地質條件復雜，地下的淤泥結構層厚度較大，還有較多覆蓋層，容易導致現場施工質量與安全管理不到位，所以在開挖環節應該加強控制。在現場設置集水井，以滿足施工安全性的要求。現場施工機械化程度較高，各種機械運輸到現場進行作業，機械作用力、振動力的影響比較大，干擾成槽的效果和質量，還會導致邊坡不穩、基礎塌陷等嚴重的問題。因此，應加強現場施工質量管理，做好各項準備工作，滿足施工要求。通常來說，施工單位會先進行試挖作業，掌握各項技術參數后再進行正式的開挖施工，以符合項目施工的要求，并落實監督與檢查措施，提高施工質量水平。

4 港口航道工程地下連續墻施工關鍵技術及質量控制

4.1 地下管線探測及遷改

因為很多地區的建筑比較多，尤其是幾十年前建設的老城區，地下管線數量比較多，分布比較復雜，且當時沒有準備充足的資料。如果在這種情況下開展地下連續墻施工，會導致管線損壞，危害人們的日常生活，甚至導致嚴重的安全事故問題，所以加強地下連續墻的安全管理極為重要。在施工前，進行全面的調查分析，加強標高檢測和控制，并根據需要制定方案，以達到施工標準和要求。

在開挖深坑的環節，應制定必要的導形方案，采取切實可行的安全保護性措施。為了防止出現挖斷管線的情況，采取人工釬探的方式，隨著開挖深度增大，要設置臨時支撐結構，并使用實木板與鋼支撐組合的形式，開挖的同時進行支撐作業。在上部采取必要的安全防護性設施，及時清理運輸，預防發生堆載過大的情況。結合現場的管線走向，繪制管線分布圖，并制定合理的應對方案和措施。

4.2 導墻施工及質量控制措施

導墻采取分段作業的方式，具體長度以現場地質條件確定，接頭的部位采取交錯方式設置。導墻面與土面保持緊密貼合，預防發生坍塌。導墻與地下連續墻的中心是重疊的，一般導墻的寬度以地下連續墻厚度增大40～60mm 為宜，留有必要的加工余量。導墻頂部要超出地面100mm 以上，內墻面和地下連續墻縱軸線平行度在±10mm 以內，垂直度偏差在5%以內，平整度偏差在3mm 以下，并且在相應的位置設置支撐結構。在施工后，應禁止任何大型機械進入現場行走，防止受壓而產生變形的問題[4]。導墻施工如圖1所示。

圖1 導墻施工

4.3 鋼筋籠制作及吊裝

鋼筋籠是主要的支撐結構，對于整個地下連續墻的性能產生直接的影響。因為受到現場因素影響，所以要求加強各個方面尺寸和結構控制，達到施工標準，滿足工程質量要求。在設計中，為了確保吊裝作業不會發生變形的問題，應在鋼筋籠結構內部設置橫向抗彎桁架與縱向抗彎桁架，提高結構的整體性和穩定性，并且澆筑施工采取導管方式進行。提高鋼筋籠吊裝的管理水平，按照設計方案要求的吊點進行施工，并且布置豎向鋼筋，從上到下逐步進行固定。地下連續墻之間接頭設計為H 型鋼接頭的形式，現場作業更加方便、快捷，提高焊接強度和水平，消除質量問題。鋼筋籠焊接施工如圖2所示。

圖2 鋼筋籠焊接施工

鋼筋籠起吊采用雙機抬吊的施工方式，先檢查鋼絲繩的松緊度，在吊升高度為30～50cm 后，穩定2～5min，檢查變形情況，沒有任何問題后再繼續吊裝。主吊起鉤后，垂直方向達到穩定性標準，輔吊機緩慢落下，拆除吊鉤，但是不拆除鋼扁擔。通過主吊機將鋼筋籠下到施工位置上，保持平整放置。如果在現場吊裝過程中，發現和導管存在沖突情況，應做出合理調整，不影響結構的尺寸和性能。吊裝現場如圖3所示。

圖3 吊裝現場

要嚴格控制鋼筋籠下放的環節，不直接觸碰受力鋼筋。如果發現鋼筋存在損壞問題，要及時加固處理。在閉合的鋼筋籠操作之下，如果遇到繞流混凝土的情況，造成鋼筋下放受到較大的影響，應在現場做好標記，并加強混凝土寬度的控制，通過補充旋噴樁的方式，提升結構的性能，并且在開挖階段嚴格控制，消除質量不足和問題。

4.4 水下澆筑混凝土及防繞流措施

在港口航道工程中，對于地下連續墻結構的澆筑施工，以水下混凝土澆筑方式為主。澆筑施工的技術要求比較高，可以選擇應用雙導管的方式進行施工，確保澆筑作業面的上升速度控制在3m/h 以上，且相鄰導管的高度差在0.5m 以內，通常澆筑高度超過預設高度500mm 左右。在現場施工中，確保鋼筋籠的焊接強度合格，結構的性能符合標準要求，預防發生結構性能不足的情況。同時還要使H 型鋼與鋼筋籠焊接頂部標高相同，對于超出的500mm 混凝土結構，及時鑿除處理，保證樁體結構的性能合格[5]。

5 結語

以某港口航道工程為案例進行分析，由于現場地質條件比較復雜，所以施工難度比較高，加上現場各種干擾因素影響，極易出現質量問題。經過對施工結果的檢驗分析發現，應用地下連續墻技術，各方面的性能和質量合格，并未存在嚴重的質量缺陷，工程施工效果達標。雖然該項目的施工周期比較長，成本也比較高，但是地下連續墻施工后結構性能合格，表面連續、光滑，確保船閘運行的安全性、穩定性，綜合利用價值比較高，極大地提升港口航道通行的總體質量水平，對港口航道建設具有積極意義。