船塢港池工程防滲體系施工組織策略及控制要點

◎ 劉濤 中國鐵建港航局集團有限公司第三工程分公司

現(xiàn)階段我國海洋事業(yè)取得了令人矚目的成就，隨著中國工業(yè)能力的不斷提升，在建造巨型船舶方面擁有的經(jīng)驗越來越豐富，取得的成就也越來越大，但傳統(tǒng)船塢的規(guī)模上還局限于滿足以前的小噸位船舶，不能夠與大噸位船舶相匹配。鑒于此問題凸顯尤為明顯，如何增大船塢規(guī)模便是擺在眼前迫切需要解決的問題 。通過在成本和適用性方面綜合考量，為提升船塢的適用性，在不拆除原有船塢的基礎(chǔ)上，進而延長船塢的長度，在不同程度上也可滿足大部分噸位船舶的保養(yǎng)與維護。在船塢施工過程中，防滲工作非常重要，關(guān)乎工程成敗。帷幕灌漿技術(shù)作為防滲處理的重要措施，在船塢施工中的應(yīng)用較為廣泛，能夠較大限度降低滲透量。但在船塢工程建設(shè)期間，受多種因素影響，未能充分掌握帷幕灌漿技術(shù)應(yīng)用的核心，對工程整體質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。所以，必須深入分析船塢工程施工中的帷幕灌漿技術(shù)的運用核心，掌握帷幕灌漿技術(shù)優(yōu)勢及施工要點，進而規(guī)避容易出現(xiàn)的問題，提升船塢工程總體施工質(zhì)量。[1]

1.工程概況

本工程為某船廠船塢延長工程，升船機港池平面有效尺度20m×86.5m×16m，港池設(shè)計底標(biāo)高-10.0m。包括升船機港池池壁、底板及船塢延長段的銜接等內(nèi)容。項目位于大連市旅順口區(qū)，在鶴大線南側(cè)，老虎尾西側(cè)，黃金山炮臺北側(cè)。項目距離旅順新港直線距離12km，距離機場29km，距離大連火車站34km。工程地理位置見圖1。

圖1 工程地理位置圖

根據(jù)地勘報告及現(xiàn)場試驗確定采用高壓旋噴樁+帷幕灌漿形式形成永久帷幕灌漿止水系統(tǒng)。高壓旋噴樁420根，規(guī)格為Φ1000mm@700mm，樁頂標(biāo)高-0.15m，樁底標(biāo)高-11.00m。帷幕灌漿289根，規(guī)格為Φ1000mm@700mm，樁頂標(biāo)高-11.00m，樁底標(biāo)高-29.00m。旋噴樁施工中，若發(fā)現(xiàn)旋噴樁導(dǎo)孔過程中塊石粒徑大于0.50m，需在此樁內(nèi)側(cè)補樁兩根，相鄰兩樁確保搭接不小于200mm。

2.工程地質(zhì)情況

根據(jù)勘察報告顯示，在勘探深度內(nèi)，場地地層自上至下依次為：

（1）雜填土（Q4 ml）：黃褐色、灰褐色，稍濕、松散，主要由爐灰渣等工業(yè)垃圾、磚塊、砼塊、碎石及粘性土等組成，其中ZK4、ZK 5號鉆孔均在4.8m～4.9m處遇混凝土基礎(chǔ)，未能穿透。該層場地鉆孔均有分布，層厚2.50m～8.90m，層底高程-2.33m～4.90m，層底埋深2.50m～8.90m。

（2）淤泥（Q4m）：灰黑色，飽和，呈軟塑狀態(tài)，有腥臭味，混少量貝殼，局部夾薄層粉砂，混少量貝殼，該層場地鉆孔大部分分布，層厚2.60～4.20m，層底高程-6.11 m～-3.50 m，層底埋深10.90m～12.70m。

（3）淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（Q4m）：灰黑色，灰色，濕-飽和，軟可塑狀態(tài)，含有機質(zhì)、貝殼、石英巖角礫等，層厚1.20～10.10m，層底高程-8.33m～-1.18m，層底埋深7.20m～14.60m。

（4）含礫粉質(zhì)粘土（Q4al+pl）：黃褐色，濕，稍密-中密，呈可塑狀態(tài)，無搖震反應(yīng)，切面稍有光澤，干強度中等，韌性中等，層厚1.10～4.60m，層底高程-10.13m～-4.08m，層底埋深10.10m～17.40m。

（5）1全風(fēng)化板巖（Zc）：黃褐色，散體碎裂結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，巖芯呈土狀及碎塊狀，手掰時易碎。極軟巖，極破碎，巖體基本質(zhì)量等級Ⅴ級，層厚0.80～4.10 m，層底高程-17.41m～-7.78m，層底埋深13.80m～24.80m。

（6）2強風(fēng)化板巖（Zc）：黃褐色，泥質(zhì)變余結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級，層厚1.10～16.40m，層底高程-24.18m～-12.21m，層底埋深19.60m～30.20m。

3.水文地質(zhì)條件

勘察場地所有鉆孔均見有地下水，地下水賦存類型有兩種：其一賦存于雜填土中第三系疏松層中的孔隙水量偏多，主要補給來源為自然降水及場地西部的海水；其二，賦存于基巖裂隙中的基巖裂隙水，屬弱富水，補給來源為大氣降水及海水。場地地下水與海水聯(lián)系密切，地下水受海水潮汐影響較大，勘察期間觀測場地地下水水位變幅0.50～1.00m，地下水水位埋深為2.80～4.60m，標(biāo)高為2.37～3.45m。

本次勘察參考周邊工程數(shù)據(jù)，考慮不利因素，并結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗綜合分析確定滲透系數(shù)k值。詳見表1。

表1 滲透系數(shù)建議值表

4.施工總體方案及工藝流程

4.1 主要工藝流程

見圖2。

圖2 帷幕灌漿施工工藝流程圖

4.2 主要施工方法

4.2.1 灌漿前施工準(zhǔn)備及應(yīng)具備的施工條件

①場地具備施工條件，施工機具性能穩(wěn)定，施工材料符合要求。

②灌注樁部位及周邊的巖基固結(jié)灌漿完成并通過質(zhì)檢并合格。

4.2.2 施工軸線及孔位布置

灌注樁施工結(jié)束后，由測量人員根據(jù)施工圖紙測量放點，定出旋噴樁軸線并做出標(biāo)記，確保帷幕灌漿孔中心線偏差符合規(guī)范及設(shè)計要求。再根據(jù)現(xiàn)場地面實際標(biāo)高及旋噴樁設(shè)計樁頂標(biāo)高、底標(biāo)高，測算出鉆孔及灌漿的深度。

4.2.3 鉆孔施工

通過分析項目的地勘報告的數(shù)據(jù)及相關(guān)資料，帷幕灌漿鉆孔采用自下而上灌漿法施工，施工中主要按以下技術(shù)要求進行控制：

①實際灌漿孔位置偏差應(yīng)滿足設(shè)計及規(guī)范要求。施工期間要記錄所有實際鉆孔位置及孔的底標(biāo)高。

②灌漿孔應(yīng)選取較小直徑為最佳，但終孔孔徑應(yīng)大于Φ56mm。帷幕灌漿孔應(yīng)分段進行孔斜測量。

③每鉆完一孔，經(jīng)驗收合格后蓋住孔口，防止孔內(nèi)掉入異物。

4.2.4 噴漿方式和灌漿方法

帷幕灌漿的灌漿孔施工順應(yīng)遵循分序加密的原則。特別是采用三排孔組成的帷幕，應(yīng)先對下排孔進行注漿，再對上排孔進行注漿，最后灌注中間排孔。

本項目采用純壓式灌漿，灌漿長度為6m，第一段灌漿的灌漿塞應(yīng)穿越混凝土與中風(fēng)化接觸面安放，下面其他各段在段頂以上50cm處安放，以防止發(fā)生漏灌的情況。

4.2.5 灌漿壓力和漿液變換

當(dāng)帷幕灌漿采用純壓灌漿時，壓力表與灌漿孔孔口間的管路長度控制在1～5m為宜，灌漿壓力要保持持續(xù)穩(wěn)定，通過測量數(shù)據(jù)讀出壓力波動的平均值，要全面記錄所有數(shù)據(jù)。本項目灌漿壓力的提升要滿足一次升壓法的各項要求，升壓過程中應(yīng)防止發(fā)生任何形式的變形破壞。

4.2.6 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)和封孔方法

各灌漿段灌漿的結(jié)束條件應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場灌漿設(shè)備的性能、灌漿設(shè)備的壓力、灌漿總量和灌漿段長度全方位確定。并應(yīng)滿足以下要求。

①當(dāng)灌漿段在最大設(shè)計壓力下，注入率不大于1L/min后，持續(xù)灌漿30min后，灌漿即可終止。

②當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜、漿液注入量較大、灌漿壓力較小時，帷幕注漿的時間應(yīng)予以適當(dāng)延長。

全孔灌漿結(jié)束后，應(yīng)以水膠比為0.5的新鮮普通水泥漿液置換灌漿孔內(nèi)稀漿或積水，采用全孔灌漿封孔法封孔。

4.2.7 特殊情況處理

灌漿施工期間，若出現(xiàn)冒漏漿，應(yīng)根據(jù)具體情況采用表面堵塞、低壓、濃漿、限流、限量、間歇、待凝、復(fù)灌等方法對冒漏漿進行處理。

灌漿過程中發(fā)生串漿的情況，應(yīng)立即對串漿孔進行封堵，待灌漿結(jié)束后，再對串漿孔進行掃孔、沖洗、灌漿。[2]

4.2.8 灌漿工程質(zhì)量檢查

帷幕灌漿的質(zhì)量評定應(yīng)以壓水試驗報告為主要依據(jù)，并根據(jù)現(xiàn)場施工作業(yè)成果資料和其他試驗檢測資料進行綜合分析確定。

5.施工技術(shù)要求

5.1 高壓旋噴樁施工技術(shù)要求

1）高壓噴射灌漿應(yīng)采用新二重管法進行施工，保證水泥漿液的壓力大于35MPa；噴漿時提管速度要慢且小于150mm/min，轉(zhuǎn)速應(yīng)大于15r/min；高壓噴射灌漿水泥應(yīng)采用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，漿液比重控制在1.5左右。旋噴樁每立方米土體中的水泥摻入量應(yīng)大于600kg。

2）止水帷幕樁體垂直度應(yīng)小于1/100，所有灌漿孔均應(yīng)使用專業(yè)工具一起測量傾斜度。

3）永久止水帷幕的高壓旋噴樁共兩排，設(shè)計樁徑為Φ1000mm，排距為600mm，前排樁間距為1700mm（設(shè)在灌注樁之間），后排樁間距為700mm、樁間搭接不小于300mm，施工中可通過試驗，根據(jù)實際樁徑的大小調(diào)整樁距；每排孔應(yīng)按三序孔跳孔施工并保證樁的連續(xù)搭接。

4）基坑開挖至設(shè)計標(biāo)高后應(yīng)將旋噴樁頂部100mm內(nèi)的浮漿鑿除，澆注胸墻承臺底板時，旋噴樁頂應(yīng)伸入底板內(nèi)50mm，板和旋噴樁頂之間應(yīng)設(shè)置二道遇水膨脹膩子。

5）質(zhì)量要求和檢查方法:質(zhì)量檢驗點的數(shù)量為施工孔數(shù)的1%～2%，要求高壓噴射注漿樁體28d齡期無側(cè)限抗壓強度不應(yīng)小于1.5MPa，止水帷幕旋噴樁可在墻后局部開挖檢查，并選取若干位置鉆孔取芯制成試塊進行室內(nèi)物理力學(xué)性能試驗，取樣數(shù)量不少于總樁數(shù)的0.5%且不少于3根。每根樁取芯數(shù)量不少于3點，每點3件試塊。施工完成后選取一定數(shù)量的鉆孔進行壓水或抽水試驗，測定帷幕的抗?jié)B能力，要求其滲透系數(shù)小于10-6cm/s級別。

5.2 帷幕灌漿施工技術(shù)要求

1）帷幕灌漿所用水泥應(yīng)為P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，漿液應(yīng)采用純水泥漿。若需添加劑，必須通過現(xiàn)場灌漿試驗確定。

2）灌漿施工時應(yīng)先施工內(nèi)側(cè)的一排孔，再施工外排孔，每排孔應(yīng)按三序施工。

3）灌漿前可先在基巖內(nèi)開槽澆筑C25素砼壓頂板并預(yù)留灌漿孔（也可結(jié)合主體結(jié)構(gòu)，也可分層壓漿），在砼強度達(dá)70%設(shè)計強度后方可進行灌漿作業(yè)。

4）進行灌漿施工時，灌漿孔應(yīng)采用合適的鉆頭鉆進，孔位偏差不得大于10cm，各孔在灌漿前應(yīng)用壓力水進行沖洗，各區(qū)段的先導(dǎo)孔在沖洗后應(yīng)進行分段壓水試驗。

5）灌漿的方式及灌漿壓力和漿液的轉(zhuǎn)換需在現(xiàn)場通過試驗確定，并在施工過程中根據(jù)實際情況進行調(diào)整。并應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定確定灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的封孔方法。

6）帷幕灌漿質(zhì)量檢查以壓水試驗結(jié)果為主，在止水帷幕中心線上每隔15m左右布置一個檢查孔自上而下分段卡塞采用五點法進行壓水試驗并進行灌漿和封孔。壓水試驗應(yīng)在該段灌漿結(jié)束14d后進行，當(dāng)試驗得出的透水率小于0.03L/min＊m＊m（3Lu）時，可認(rèn)為灌漿施工合格。鉆孔檢查時應(yīng)計算巖芯獲得率并進行書面描述。

6.施工控制要點

（1）要建立健全各級管理人員責(zé)任制，管理人員必須盡職盡責(zé)，高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求進行管理；質(zhì)檢準(zhǔn)確進行質(zhì)量管理，做到事前交底，中間檢查，事后驗收三環(huán)節(jié)控制。

（2）確保所采購的工程材料規(guī)格及參數(shù)滿足設(shè)計與規(guī)范規(guī)定要求。

（3）現(xiàn)場高壓噴射漿液拌和采用施工用水，水質(zhì)要符合混凝土拌合用水的要求。

（4）對現(xiàn)場施工人員進行“三級”安全教育。

（5）經(jīng)常觀測基坑開挖段的邊坡穩(wěn)定情況，發(fā)現(xiàn)隱患，應(yīng)采取相應(yīng)措施進行護坡或相關(guān)技術(shù)處理。

（6）現(xiàn)場施工設(shè)備用電要有漏電保險裝置，做到一機一保護。在用電設(shè)備工作前，均應(yīng)認(rèn)真檢查，確認(rèn)安全后方可施工。

（7）機械設(shè)備要按規(guī)定的周期進行例行檢查，確保機械設(shè)備處在可控狀態(tài)。

（8）施工生產(chǎn)廢水、棄漿不得排入現(xiàn)場，所有廢棄物待工程完工后統(tǒng)一處理。

7.結(jié)語

伴隨社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，水工基建事業(yè)也得到了極大的發(fā)展。帷幕灌漿技術(shù)作為水工工程施工的主要技術(shù)之一，通過帷幕灌漿施工技術(shù)，可有效提升施工技術(shù)水平，規(guī)范施工工藝，做好質(zhì)量控制工作，可進一步推動我國水利工程行業(yè)的發(fā)展。