摘要：港口航道工程是一项集勘查、规划、设计施工等方面要求都比较复杂的工程项目,因其软地基,作业环境水量充足,对航道开挖有着很大的影响。文章将以飞来峡枢纽二三线船闸工程引航道开挖工程作为载体,重点介绍软基开挖中地下连续墙相关技术应用以及其施工效果,加上对完工项目的检测分析,为行业工程项目技术发展提供一定的帮助。
关键词：港口航道; 软土地基; 地下连续墙技术;
飞来峡枢纽是在清远北江中游、飞来峡镇黄洞村,主要任务是起到对整个航道的航运管理,也兼顾防洪灌溉以及水力发电方面的需求。主要工程为右岸新建1 000 t级二、三线船闸,船闸的工作尺寸是220 m×34 m×4.5 m(有效长度×闸室宽度×门槛水深),上跨下游引航道的省道S377特大桥以及相应的航道工程、配套工程。该工程项目工程总体规模以及土石方开挖量在整个线路中是最大的,该船闸工程下游引航道是淤泥覆盖层,需进行引航道开挖,两旁填筑防洪堤,对于地下连续墙技术的应用已经越来越广泛,该技术的刚度大、强度高,同时机械化施工作业效率优势明显,良好的挡土、挡水功能非常适合航道开挖施工,下面就围绕该项技术应用展开讨论。
1 项目施工作业难点及安全注意事项
1.1 施工中的地质情况及选用方案
下游引航道左岸桩号“下0+961～下1+253”,右岸桩号“下0+939～下1+460”岸坡地基含有2～11 m厚淤泥质黏土土层,力学指标较差,防洪堤填筑和引航道开挖后整体抗滑不能满足规范要求,需要进行地基加固。前期采用了单轴水泥搅拌桩方案,因成桩质量不好,地基处理效果不佳。在滑动面马道平台及坡脚比选三轴水泥搅拌桩SMW工法和阻滑地连墙方案,经技术经济比较,确定采用钢筋混凝土阻滑地连墙方案进行加固岸坡地基。
1.2 施工过程的安全
因工期所剩不多,且3、4、5月中到大雨较多,为赶工期保障安全,下游引航道抗滑地下连续墙S377特大桥上游段,地连墙采用了大型铣槽机开槽;下游段采用传统冲孔、抓斗施工技术进行槽施工。由于抗滑地下连续墙施工场地范围内淤泥质黏土层较厚,不能满足施工机械设备的承载力要求,为了使后期施工能够顺利进行,故在淤泥层上换填石渣做垫层,换填石渣高度为1 m,施工道路换填宽度为16 m,下游钢筋场换填宽度为22 m,然后在其上浇筑C25钢筋混凝土进行施工道路硬化,硬化宽度为15 m,厚度为30 cm以满足施工期间道路的承载力要求,保障施工中的人或者设备的安全。
2 软基开挖中地下连续墙施工技术应用
2.1 软基开挖中地下连续墙技术特点及作业程序
在引航道软基开挖过程中,项目施工选择地下连续墙技术能够有效地降低对周边环境影响,而且能减免相当一部分振动噪声带来的二次污染,同时相该技术可有效承担土方的载荷,防止出现二次滑动情况,减少施工中产生的安全隐患。其在项目施工中的优势是非常明显的,所以在船闸工程中主要使用该施工工艺技术。
施工程序上,起初要推进地下连续墙作业,在上游段应先进行地下连续墙施工,施工平台为▽14.5 m高程,地下连续墙混凝土龄期7 d后进行防洪堤填筑,龄期28 d后填筑至堤顶,引航道应在14 d龄期后方进行开挖,下游滑坡段:左岸桩号下1+170.00～下1+250.00,右岸桩号下1+287.00～下1+370.00,需挖除滑动体再重新回填防洪堤,挖除从上边缘堤顶开始,逐级开挖,每级高度20 cm,沿滑动面挖成锯齿形,总坡比度按1:3挖除,在每一级深度上应一次开挖到位,且深度一直挖到滑动面以下未滑动土中0.5 m,上、下游两侧按此原则挖除滑动体土体,然后按原防洪堤填筑要求分层填筑岸坡和防洪堤,填筑至▽14.5 m高程处,开始地下连续墙的施工。未滑坡段先填筑地下连续墙施工平台,再进行地下连续墙施工。地下连续墙施工示意图如图1所示。
图1 地下连续墙施工示意图
注：高程、桩号以m为单位，尺寸以mm计。
2.2 软基开挖中地下连续墙施工
地下连续墙导施工前要预先准备好混凝土强度等级为C30,厚度0.2、0.8 m,墙高1.5 m。导墙施工作业要使用挖机进行,拆模后中间用木枋进行支撑,成槽型推进,先采用抓斗进行成槽,后入岩用冲击钻进行成槽,进入中风化岩层不小于1.6 m。注意开挖过程中速度不能太快而且保持均匀推进,在挖槽时的泥浆高度和稠度要得以保障,其主要成分是膨润土、水和外添加剂,泥浆配合比的黏度、密度、pH值要得到稳定性检验,并且保持熟化24 h以上才能投入作业,提升槽壁稳定可靠性。当槽段完成挖掘作业时,要在沟槽两端接入接头管,槽底泥浆要及时清理干净,保证底部泥浆沉淀物密度不超过1.2,厚度不能超过10 cm,然后放入钢筋笼满足设计要求。然后就开始墙体混凝土的浇筑,在整个浇筑作业期间,混凝土导管要确保埋入混凝土内,使从导管下口流出的混凝土将表层混凝土向上推动,接头采取圆形接头管形式,保证防渗、承受土水压力稳定。
2.3 软基开挖中开挖排水系统设置
整个开挖过程,基坑内都会产生大量的积水,所以必须设法加快四周集水井抽水速度,从而实现地下水位保持在一定的低位,另外还要在合适的位置加装2台污水泵持续排水作业,保证整个施工过程有良好的作业环境条件。同时地下连续墙外侧排水系统开挖过程中,地下连续墙外侧四周都要加装有效的排水沟,在整个船闸的上游实现布置好足够大的抽水坑,而且配备相对稳定数量的水泵进行做不间断的抽水作业,这一过程能有效地降低连续墙侧压影响。
2.4 软基开挖中连续墙的安全监测点布局和过程检测
对于施工中地下连续墙的槽段,需布置有效的过程监测点,主要是做好连续墙施工过程中的变形检测,通过检测来实时掌握地下连续墙在施工过程中所产生的变形量大小。监测所用的设备是全站仪,要有专业的技术人员来完成这一项工作,保证每天定期做数据检测,对于产生偏离正常数值情况要立即报告上级采取措施,这从另一方面也保证了下引航道软基开挖的安全性。
2.5 软基开挖中地下连续墙泥浆循环系统
槽段开挖到设计标高,及时清理槽底淤泥沉渣,一般采用砂石吸力泵来完成。地下连续混凝土是用导管在泥浆中灌溉,槽段≤6 m时,2个导管可以满足要求;如果>6 m时,就需要用3个导管。导管的内径一般选取等于粗骨粒径8倍,极限不得低于其4倍。导管插入混凝土深度介于2～4 m。在浇筑期间,导管不能横向摆动,浇筑过程要保持连续,不能出现长时间的停顿,允许中断时间5～10 min,极限不能超过30 min。混凝土的速度控制,要注意保持匀速上升,一般速度不能超过2 m/h。
3 软基开挖中地下连续墙技术的注意事项
飞来峡枢纽二三线船闸工程引航道地质条件变化复杂,由于施工环境中的地下水淤泥和覆盖基础层对于整个软基开挖地下连续墙技术造成了较为严重的影响,所以在整个工程开挖作业前,要做好集水井布置,另外该项目的机械化作业程度较高,机械的作用力和振动将很有可能对开挖槽附近造成巨大的影响,很可能会产生边坡不稳、基础塌陷等问题。所以在施工作业前要做好相对充分的准备工作,首先要对作业环境进行试挖,还有就是为了避免地下水对基础产生的冲击,要做好整体开挖作业的布局和策划,明确工期目标的基本要求,并提前完善厂房机组的相关设施。再者,正式开挖作业后,为了保障整个施工过程的顺利实施,还要全程对施工作业的质量和安全做好相应的监督检查,采取相应的管理措施具体如下:
(1) 一般情况下,软基开挖过程中,是难以避免对地层造成扰动的,所以很多时候会出现地承压水管涌,因此,必须事先准备好足够的麻袋卵石,当遇到紧急情况时及时用麻袋卵石填补。
(2) 对于上游段来说,为保障连续墙施工和岸坡稳定,要先做好地连墙施工,施工平台为▽14.5 m高程。地连墙混凝土龄期7 d以后开始防洪堤填筑,龄期28 d后填筑到堤顶部,引航端开挖应该是14 d龄期后。检查不合格槽段,不要开挖到引航道底,要加固处理以后才能继续开挖。如果开挖过程中遇到局部坍塌的问题,马上用黏性土回填修坡。
(3) 对于下游段来说,滑坡段挖除要从上边缘堤顶开始,逐级开挖,每级的高度约20 cm,沿滑动面挖成锯齿形,总坡按照1:3挖除。上下游两侧也要按照上述原则来挖除滑动土体;未滑坡段,要先填筑地连墙施工平台,再进行地连墙施工,之后的引航道开挖和防洪堤填筑进度要求同上游段。
(4) 当季节性雨季来临时,天气变化较频繁,雨水会对现场的作业造成较大影响,因此必须及时备好足够的水泵,随时进行大批量抽水作业。
4 结语
对于飞来峡枢纽二三线船闸工程下游引航道开挖作业来说,采取地下连续墙技术得到了圆满的成功。同时整个开挖项目作业过程中效率高,安全稳定,这对于整个项目的安全、进度、成本有极大促进作用。地下连续墙防渗作用效果明显,开挖基础涌水情况出现的概率明显降低,有效地解决了开挖中间不确定状态的影响。飞来峡枢纽二三线船闸工程经过漫长的地下连续墙施工周期,其最终地下连续墙墙面连续光顺,且并没有出现严重的渗水漏水问题,为整个船闸后续施工作业打下了坚实的基础。通过该案例的成功实施,说明软基开挖中地下连续墙施工技术的可行性较高,进一步提升综合效率和安全水平。
参考文献
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[2] 何朝霞.水利工程地下连续墙的施工技术实例分析[J].中国水运(下半月),2015(2):183-184.
