復雜環境條件下靠船墩施工關鍵技術研究

劉冬山

（江蘇省泰州引江河管理處，江蘇 泰州 225321）

1 工程概述

1.1 工程概況

江蘇省泰州引江河高港樞紐一線船閘（以下簡稱一線船閘）下游引航道與長江連接，工程距長江口門約1300m，上游引航道與泰州引江河上游河道連通，于1999 年9 月建成投入運行，閘室長196 m，寬16 m，檻上水深3.5m，設計最大過閘船型為500t 級、300t 頂推船型及100 噸級拖帶船隊，2015 年船舶實際通過量約5500 噸。

一線船閘自建成通航以來，由于船行頻繁，常年超負荷運行，水工建筑物多處發生損壞，設備磨損老化等。2016 年11 月一線船閘除險加固工程開工建設，在2017年5 月下旬通過水下驗收，主要加固內容有水工建筑物加固、金屬結構設備更換、電氣自動化改造等工程。

1.2 工程場地水文地質

據地質勘察報告，工程場地自上而下土層主要為重、中粉質壤土，極細砂，淤泥質重粉質壤土，淤泥質中、輕粉質壤土等。

施工區域地質條件差，以砂性土為主，地下水豐富，承壓水頭較高，因此滲透穩定是工程地質主要問題，各土層中富含壤土薄層，地基具有較強的水平滲透，而垂直滲透相對較弱。另外工程地處長江下游感潮河段，受到每天兩次潮汐等自然環境因素的影響。

1.3 下游靠船墩基礎和墩身結構

一線船閘下游引航道東岸導航墻至長江口門布置55只靠船墩，編號1#-55#，中心距為20.8m，總長1286 m。

靠船墩采取灌注樁和鋼管樁兩種基礎，鋼筋混凝土墩身結構分為甲、乙兩種型式，甲種為大靠船墩1 只，位于下游最末端(近長江側)，墩身尺寸為5.0×13.95×5.0 m，乙種為直線型靠船墩共54 只，墩身尺寸為4.3×4.9×5.0 m，兩種靠船墩中間采用混凝土空箱結構，1#-13#靠船墩墩臺下共布置4 根φ100cm鉆孔灌注樁，14#-54#靠船墩墩臺下共布置4 根Ф80鋼管樁，順水流向樁間距為2.5m，垂直水流向樁間距為2.5m，樁頂高程為2.0m。樁底高程為-22.0m。（圖1）

圖1 下游靠船墩結構圖

考慮到下游最低通航水位為-0.5m，靠船墩高程2.0m 至-0.5m 范圍設置預制靠船構件，混凝土強度等級C40,以防止停船碰撞灌注樁或鋼管樁，靠船墩與人行便橋迎水面鋼板護面。

2 下游靠船墩施工難點分析

2.1 樁基礎地質水文條件較差

在下游靠船墩灌注樁施工過程中，②3 上、②3 下埋藏粉土及粉砂，易發生坍孔、縮孔的現象；部分地段地下水具微承壓性，且承壓水位較高。因此施工過程中要用優質泥漿護壁，以利樁孔成型；防止承壓水頂托，保護孔壁[1]。

施工受潮汐影響較大，每天有效作業時間約3 小時，要投入較大的人力和設備資源，優化施工組織，保證施工進度。

2.2 施工質量難以控制

靠船構件是混凝土預制件，因自重較重容易造成安裝“磕頭”，質量控制難度較大。

2.3 水上施工難度大

下游靠船墩設計采用灌注樁承臺式方案，承臺外掛靠船構件，在施工期間，發現14#-55#靠船墩施工范圍內的河床護坡坍塌嚴重，據了解有大量混凝土和漿砌塊石沉積于樁基礎施工位置，泥沙淤積較厚，造成灌注樁施工困難。為保證施工質量和進度，對原灌注樁設計變更采用錘入式鋼管樁方案，鋼管樁由兩段鋼管焊接而成。臨近二線船閘晝夜通航，損壞樁基礎施工安全風險較大。

3 下游靠船墩施工關鍵技術措施

下游靠船墩樁基礎、掛板安裝、混凝土澆筑是施工的關鍵部分，應采取有效施工技術措施。

3.1 灌注樁施工[2]

3.1.1 鉆孔清孔

2018年股市正式收官，全部A股跌幅中位數超過30%，這是悶殺的一年，與2015年浮盈到一無所有不一樣，價值投資引領的散戶大概率又被打臉。2019年，重點把握好部分反彈機遇。

1#-13#靠船墩樁基設計為鉆孔灌注摩擦樁64 根，灌注樁施工采用搭設水上工作平臺，埋設鋼護筒，采用回旋鉆機鉆孔，成孔應準確定位，并控制垂直傾斜度不大于1%，澆筑水下混凝土成樁，樁施工采用對角線施工順序。

成孔中應根據場地土層土質條件合理確定護壁泥漿濃度，泥漿的主要作用是護壁和通過泥漿循環將孔底鉆渣帶出孔外，要選用性能符合要求的粘性土（膠泥）或膨潤土用清水徹底拌和成懸浮液，在鉆孔及灌注混凝土全過程中保持孔壁穩定不坍塌，泥漿的性能指標：相對密度為1.05—1.2g/cm3、粘度16—22s、含砂率4%-8%、膠體率≥96%、酸堿度PH8-10 同時注意防止泥漿對環境的污染。

鉆孔孔內泥漿的標高始終高出孔外水位或地下水位1.0—1.5 米。泥漿池的大小按樁徑、樁長進行設置，儲漿池和沉淀池用墻隔開，并加過濾網過濾后進入儲漿池。

當鉆孔達到設計標高后，采用專用儀器測量，沉淀厚度≤300mm，孔徑中心位置偏差50mm、孔傾斜率不大于1%，滿足設計要求采用正循環換漿法清孔，一般分兩次清孔，樁底沉淀土厚度不得大于規范規定值15cm，在清孔過程中，以相對密度較低的優質泥漿泵入孔底，將鉆孔內的懸浮鉆渣和相對密度較大的泥漿換出，清孔時要保持孔內水位，防止坍孔。

混凝土導管下完后，若沉渣厚度不滿足設計要求時，用導管作吸泥機進行二次清孔。清孔時應及時向護筒內補充優質泥漿，確保護筒內水位，并及時進行分層取樣，清孔結束經監理工程師現場檢驗合格后，立即拆除吸泥彎頭。

3.1.2 鋼筋籠制作安裝

為了保證順利安裝鋼筋籠，鋼筋籠制作直徑較成孔要小5—10cm。主筋的連接采用對焊，加強箍筋采用電弧搭接焊接，螺旋箍筋采用搭接綁扎。鋼筋籠采用鉆機逐節吊裝下放，下放時嚴格對準孔位中心。

按水下混凝土進行配比，由混凝土運輸車運輸至施工現場，采用2m3集料斗配合灌注。同一根樁混凝土需連續灌注，并一次性澆筑至高于設計高程0.5m。并盡可能縮短拆除導管的間隔時間，導管埋深控制在2～6m之間，由專人隨時用測繩進行測量，檢查混凝土的坍落度，并嚴格控制混凝土澆筑質量。

為確保樁頭的質量，澆筑結束后樁頂混凝土高出設計標高的多余部分在混凝土墩身施工前鑿除。全部灌注樁均需進行小應變測試，以驗證樁身完整性，并取全部樁數的10%進行大應變檢測，以驗證樁身承載力。樁頂上部結構需待樁基檢測后方可施工。

3.2 鋼管樁施工[3]

本工程14#-54#靠船墩水上鋼管樁175 根，鋼管樁制作委托專業廠家制作，廠家全面負責本工程鋼管樁構件的制作、檢測、試驗工作，產品出廠時出具產品出廠合格證。采用陸上運輸至施工現場。

（1）鋼管樁焊接 靠船墩每根鋼管樁長24m，直徑Ф80cm，壁厚10mm。為便于運輸與現場制作分兩節加工，按長13m 與11m 制作，水上吊裝就位第一節打入深度后，再吊裝、拼裝、焊接上部一節。

（2）船舶拋錨就位 打樁船由拖輪運至施工點附近，打樁船拋八字錨，在四角設置斜向錨纜，相互垂直，全船共8 根，以保持船身平穩。

（3）打樁船沉樁 打樁船起吊駁船上鋼管樁，松緊錨纜，微調船位，使樁到達指定的位置，檢測樁位達到設計要求。沉樁時振動錘、導向架和樁身宜保持在同一軸線上，鋼管樁停錘標準以樁的設計高程控制。在施工前進行試樁，對下列情況進行檢驗：能否穿過樁端設計高程以上的土層；樁端進入持力層的深度；沉樁設備性能與樁身結構強度是否與沉樁地質情況相適應。

（4）清孔、混凝土灌注。根據設計要求鋼管樁內需進行清孔，清孔采用高壓水槍進行清孔，清孔至-6.0，沿鋼管樁孔下鋼筋籠，經監理驗收合格后采用導管法進行混凝土灌注，混凝土強度等級C25。

3.3 墩身鋼筋混凝土施工

靠船墩墩身鋼筋混凝土分三次施工：先底板施工（除掛板以上部分）；然后靠船構件及靠船構件上部底板施工；最后底板以上部分結構施工。靠船構件安裝時，由于預制構件自重較重容易造成安裝“磕頭”，采用Ф32 精軋螺紋鋼在預制構件和底板上預埋80cm，通過2 根高度25cm 的工字鋼固定精軋螺紋鋼，安裝固定靠船構件。為預防工字鋼撓曲變形，靠船構件安裝時頂高程抬高20mm。

3.4 加強過閘船舶的管理

在下游靠船墩施工期間，為了保證安全施工和過閘船舶的安全，在靠船墩的外側設置三角形防撞鋼管，在靠船墩和鋼管上設置警示標牌和信號燈，并安排施工人員24 小時值班巡查，特別在高潮位時要加強檢查，疏導船舶航行和停靠，以防船舶進入施工區。

4 結語

一線船閘下游靠船墩施工工作量大，施工時間較長，施工中存在樁基礎地質水文條件較差，長江潮汐的影響造成有效作業時間很短，過閘船舶可能損壞施工中的靠船墩等不利因素，不斷優化施工組織，節約施工時間，降低施工成本，保證加固工程按期完成并投入運行。