港口科技·港１２建设 大厚度吹填砂地质条件下的地下 连续墙施工工艺及质量控制措施 朱明有 （上海国际港务（集团）股份有限公司， 上海２０００８０） 摘要：为解决在大厚度吹填砂地质条件下的地下连续墙施工难题，对地连墙施工工 艺进行研究，提出施工工艺质量的控制措施，并在工程实例中进行应用，为类似工程 提供借鉴。 关键词：港口；重力式码头；大厚度吹填砂；地下连续墙；施工工艺；质量控制 Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ Ｄｉａｐｈｒａｇｍ Ｗａｌｌ ｉｎ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｌａｒｇｅ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｆｉｌｌ Ｓａｎｄ ＺＨＵ Ｍｉｎｇｙｏｕ （Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｐｏｒｔ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００８０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ Ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｄｉｉｃｕｌｆｔ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉａｐｈｒａｇｍ ｗａｌｌ ｉｎ ｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｆｉｌｌ ｓａｎｄ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉａｐｈｒａｇｍ ｗａｌｌ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｅｘａｍｐｌｅ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｓｉｍｉｌｒ ａｐｒｏｊｅｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｏｒｔ；ｇｒａｖｉｔｙ ｗｈａｒｆ；ｌｒｇｅ ａｈｉｔｃｋｎｅｓｓ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｆｉｌｌ ｓａｎｄ；ｄｉａｐｈｒａｇｍ ｗａｌｌ； ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ０引言 久性结构的一部分，起到挡土、防水和承受垂直 荷载等作用。［１］ 地下连续墙（以下简称“地连墙”）一般可以定 地下连续墙技术起源于欧洲，它是根据打井 和石油钻井使用泥浆和水下浇注混凝土的方法 而发展起来的。１９５０年，在意大利米兰首先采用 护壁泥浆地下连续墙施工；２０世纪５Ｏ～６０年代， 该项技术开始在全世界范围内得到推广应用。 １９５８年，我国在青岛市崂山月子口水库首次应用 义为：利用各种挖槽机械，借助泥浆的护壁作用， 在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇注适当的 材料而形成一道具有防渗（水）、挡土和承重功能 的连续地下墙体。其优点是：施工振动小、墙体刚 度大、防渗性好、可以贴近施工、整体性好、施工占 地小、工效高以及可用于逆作法施工等。其缺点 ．该技术。目前，越来越多的地下连续墙被用作永 １． 港口科技·港１：１建设 是：在一些特殊地质条件（很软的淤泥质土、含漂 石的冲积层和超硬岩石等），施工难度大；如果施 工方法不当或地质条件特殊，可能出现相邻墙段 不能对齐和漏水等问题。 １ 工程概况 锭墙，三者之间用钢拉杆连接。码头结构示意图 见图１。 该码头工程全程均是陆上施工，地连墙轴 线与海堤轴线间距为３０ ｍ，完工后再破堤开挖 形成港池。这种陆上施工的设计与水上施工有 很大的差别，陆上施工对工程的质量和进度都 十分有利。挡土承重结构采用的地连墙也较沉 唐山港曹妃甸港区地连墙板桩式码头是１ 种新型结构的重力式码头，设计靠泊等级为５万 吨级。地连墙作为码头的挡土承重结构，墙体顶 部现浇混凝土胸墙，胸墙岸侧为遮帘桩导梁及锚 箱、块体等结构更为经济、便捷。但在大厚度吹 填砂地质条件下，地连墙施工是整个码头质量 控制的难点和要点。 ｛ ｌ Ｉｖ—－３—０．Ｏ Ｕ 一３３．Ｊ Ｊ Ｌ———— 』 Ｉ Ｉ ｉ Ｉ 『Ｊ ｌＪ ｆ 二 ： 二二 ｃＬ一 图１码头结构示意图 １．１地连墙设计参数 墙体厚度１．１ ｍ，单幅长度４．８ ｍ，底标高为 ３０．０ ｍ，顶标高＋０．４ ｍ，一１．０ １１１以上浇筑Ｃ３０Ｆ３００ 抗冻混凝土，一１．０ ｍ以下浇筑Ｃ３０水下混凝土。设 －海底泥面平均标高为一１０．０ ＩＩ１，即吹填砂厚度达 １５ ｍ。根据地质勘探报告，吹填砂层为灰色、黄 灰色，少数为褐灰色，由新近吹填成，以粉细砂 为主，局部混有少量黏性土。吹填砂层以下主要 是粉质黏土、粉土和粉砂层。 计底标高与吹填砂顶面标高之间高差为３５ ｎｌ，即 成槽深度为３５ ｍ。 １．２地质条件 施工区域的吹填砂顶面标高为＋５．０ ＩＴＩ，原 ． 场地地下水主要为潜水及下部砂土层中的弱 承压水，其水位变化受大气降水、地表排水及潮汐 的影响。据地质勘察期间对场地内水位的观测，潮 ，） ． 汐作用对水位的影响比较大，场内地下水稳定水 位高程介于＋２．２０ ＋３．５８ ｍ之间。 ２施工工艺 ２．１成槽工艺 根据本工程的地质条件及设计要求，经过对 液压抓斗、气举反循环这２种主要成槽工艺进行 综合比选，地连墙施工确定采用液压抓斗成槽工 艺。地连墙施工工艺流程见图２。 图２地连墙施工工艺流程 ２．２设备、设施的选型 ２．２．１泥浆池 按施工高峰期的用浆量计算浆池容积，泥浆 港口科技·港口建设 池主要分为新浆池、成浆池和沉淀池等３个功能 池，池底和池壁要做好防渗漏处理。 ２．２．２钢筋笼加工平台 按成槽设备的配置数量、工效和钢筋工班组 的工效计算平台配置数量。平台由沿钢筋笼纵向 等间距布置的槽钢托架构成，在托架上沿钢筋笼 横向按各层纵筋的位置安设厚壁钢管。 ２．２．３起重设备 根据钢筋笼长３１ ｍ，总重３１．５ ｔ的设计参 数以及吊车与槽体之间经计算的安全距离，选 择１５０ ｔ履带吊作为主吊机，５０ ｔ履带吊作为辅 助吊机。 ２．２．４成槽设备 根据地质条件、设备工效和设备适用性等， 选择适用于本工程地质的液压抓斗、旋挖钻等成 槽设备。液压抓斗用于槽内取土，旋挖钻用于打 定位孔。 ２－３地连墙成槽施工 ２．３．１导墙制作及槽段划分 为增加导墙下方吹填砂土体的强度，在导墙 施工前，首先需在吹填砂内加１２％水泥进行分层 换填。换填宽度６ ｍ，深度不小于３ ｒｎ。分层洒水压 实２～３ ｄ后，再进行导墙开挖。 导墙采用“］ｒ”型，浇筑厚度４０ ｅｍ的Ｃ２０ 钢筋混凝土。使用全站仪进行导墙轴线放样，拆 模后及时用方木每间隔２ ｍ进行对撑，防止导墙 位移。在导墙顶部，用油漆标识出每个槽孑Ｌ的边 线及编号。 ２．３．２成槽 每５幅地连墙即２４ ｍ作为１个施工段，每个 施工段的首幅为定位墙，先施工定位墙，再跳幅 施工。 定位墙施工时，两端用旋挖钻打定位孔，再用 液压抓斗取土。达到设计底标高后，进行槽体的超 声波检测，检测槽体四壁的垂直度及底标高。检测 合格后，两端安放锁口管并固定，再进行槽内换 浆，清除泥浆中的砂土及杂质。最后，用抓斗进行 扫孔清底（即捞渣），须确保孔底泥浆比重和沉渣 符合要求后才能下放钢筋笼。 当槽体的一侧或两侧的相邻墙体完成浇筑 时，定位孔和锁口管的数量根据情况进行调整。成 槽完成后需进行刷壁，即用刷壁器侧面的钢丝刷 对已浇筑墙体的侧壁进行多次刷壁，以刷除粘附 · · 港口科技·港口建设 在侧壁处的泥皮和土块， 防止因相邻墙体接缝处 夹泥。 ３．１．２质量控制措施 （１）降低槽顶部主动土压力。对地连墙施工区 域内顶部的吹填砂进行换填，以改善顶部土体的 力学指标。 ２．４钢筋笼吊装 钢筋笼起吊前要对顶部和底部进行加固，防 止起吊过程中受力变形。以１５０ ｔ吊机作为主机， ５０ ｔ吊机作辅机。主机和辅机首先将钢筋笼水平 提升至一定高度后，再缓慢将钢筋笼旋转至垂直 状态。辅机脱钩，主机将钢筋笼吊运至指定槽体 （２）严控槽体侧壁的变形。对土体分层取样， 检测土体力学指标。按液压抓斗、旋挖钻及履带吊 等大型机械设备分别计算其产生的荷载，并计算 槽壁各深度位置的土体侧压力和水平变形量。根 并下放。 ２．５混凝土浇筑 首先选定具有良好和易性的水下混凝土配 合比，坍落度为２００±２０ ｍｍ，扩散度为３４０～ ３８０ Ｉ－ｉｔｍｏ 选用 ２５０ ｍｍ钢导管浇筑水下混凝土，每 节标准长度为４ ｍ，再配若干１—２ ｍ的非标节 段。隔水栓采用多孔实心橡胶球。每个槽段均使用 ２根导管浇筑，首次灌注由４辆装载１０ １２ｍ 混 凝土的搅拌车直接通过集料斗灌入导管（用此方 法浇筑必须确保实际初灌量在２０ ｍ，以上）。 由于顶部一定厚度的混凝土在浇筑过程中会 夹杂泥浆，所以混凝土实际浇筑顶面须超过设计 顶面１．５～１．８ ｍ。在浇筑过程中，应控制混凝土顶 面的高差在０．３ ｍ以内，防止出现混凝土裹浆的 现象。混凝土浇筑要保证作业的连续性，如出现中 断，时间不得超过混凝土初凝时间。要确保导管埋 人混凝土最小０．８ Ｉ１３的深度，最大埋管深度宜控 制在２—４ ｍ，并定时测量混凝土顶面标高，以计 算埋管深度。 ３质量控制措施 在施工前，针对大厚度吹填砂地质条件下地 连墙施工的特点及难点，组织技术和操作两方面 的人员进行深入的研究和讨论。针对成槽和混凝 土浇筑２个关键工序的特点和难点，制定相应的 质量控制措施。 ３．１成槽质量控制措施 ３．１．１施工难点 １５ ｍ厚的以粉细砂为主的吹填砂属无黏性 土，力学指标较差，且具有较好的透水性。地连 墙轴线与海堤的距离较近，潮汐对施工区域的 地下水影响较大，加之地表各类机械对槽体的 扰动，容易引起槽体的塌方、变形，存在较大的 质量隐患。 · · 据允许的槽壁水平变形量，计算出各类大型机械 设备距槽孔的安全距离，并进行严格的监管。 （３）保证泥浆的护壁作用。根据吹填砂的特ｌ生， 做好泥浆的配比试验，在满足规范的前提下，以形 成泥皮厚度、成皮时间为首选参数，确定膨润土、 高黏ＣＭＣ、Ｎａ２ＣＯ，和水的最优配比以及搅拌时 间、静置时间等参数。在吹填砂层的成槽施工过程 中，必须使用新浆，以确保泥浆达到最佳的护壁效 果。由于地连墙轴线与海堤轴线之间只有３０ ｍ的 距离，且考虑到海堤的透水性，成槽过程中泥浆液 面要高出地下水位１．０ ｍ以上，防止地下水向槽 内渗透造成塌孑Ｌ。 （４）保证槽壁的垂直度及槽体尺寸。液压抓斗 成槽时应采用低挡慢速控制进尺速度，避免出现 斜孔，尤其是在进入新土层时容易发生斜孔的现 象。在成槽过程中，要有效利用成槽机配备的纠偏 装置控制抓斗的作业状态，做到随挖随纠。合理安 排挖槽顺序，使抓斗两侧的阻力均衡。每个槽体成 槽后，都要利用超声波检测仪检测槽体四壁的垂 直度、成槽深度及槽体尺寸。 （５）降低外力对槽体的扰动。成槽后，槽体受 到的扰动主要来自钢筋笼吊放和混凝土浇筑这２ 个环节。在钢筋笼平台搭设、钢筋笼制作和吊环安 装等工序中，都要保证钢筋笼的刚度和外形尺寸， 防止钢筋笼变形后刮碰槽壁。在钢筋笼下放时，要 控制下放的速度和与槽壁的距离，避免钢筋笼撞 击槽壁。在浇筑混凝土时，在导墙顶和临时道路间 铺设钢度大的走道板，降低混凝土搅拌车对槽体 顶部的扰动。 （６）控制成槽后各道工序的用时。钢筋笼的 加工要在成槽前完成，即要做到“笼等槽”，钢筋 笼的起吊、运输应与槽体清孑Ｌ同步进行。槽体验 收合格后，立即下放锁Ｅｌ管、钢筋笼和混凝土导 管。提前预约混凝土供应商，保证混凝土的连续 （下转第１３页） 港口科技·科研与技革 ＩＩＩ＼髓 营 部地基梁及底部硬土的嵌固作用，单桩间水平位 移差值变化不大。 大水平位移０．２１７ ｍ，桩间土最大位移０．７２２ ｍ。 （２）单桩是下端嵌固、桩身受土压力的悬臂构 件受力模式，通过单桩自身刚度达到平衡，桩身应 力未达到设计值，桩后土绕过桩基向前变形。 （３）将单桩与地基梁相连，可产生群桩效应， 增加桩基的整体刚度，协调单桩的变形，减小桩顶 位移。但是，桩顶的受力分布与单桩的受力分布显 著不同，桩顶出现最大拉应力。 （４）在真空预压影响范围内施工桩基时，可 先将桩通过地梁连接形成框架结构，再进行抽 真空施工，该措施可减小抽真空对单桩水平位 移的影响。 参考文献 ［１】陈平山，房营光，莫海鸿，等．真空预压法加固软 基三维有限元计算［『］．土木工程学报，２００９，３１ 图’’含地基梁的单桩水平位移图 ［２１ 红宇，陈加付，谢明锋．真空预压加固软基的 ３结论 本文依托连云港港徐圩港区预制厂扩建工 程，利用数值分析手段，研究真空预压对桩基应力 应变的影响，得出以下结论： 沉降过程模拟与数值分析Ｕ］·公路交通科技， ２００２，１９（６）：５－９． ［３】朱群峰，高长胜．超软淤泥地基处理中真空度传 递特性研究［Ｊ１．岩土工程学报，２０１０，３２（９）： ．１４２９—１４３４． （１）当真空预压影响范围内存在单桩时，单桩 桩顶位移随距加固边界距离减小而增大，桩顶最 （上接第４页） ［４］王坤，林佑高，谢万东．软弱土在预压荷载作用下 的强度增长分析 水运工程，２０１４（２）：１８９—１９４． 供应，缩短浇筑时间。 ３．２混凝土浇筑质量控制措施 ３．２．１施工难点 产生泥浆反灌进导管的情况，造成混凝土中夹杂 泥浆。过大的埋管深度会产生拔管困难和混凝土 下落不畅的情况，造成混凝土堵管或形成断层。根 浇筑水下大体积混凝土时，容易出现混凝土 断层和夹杂泥浆等质量事故。 ３．２．２质量控制措施 据以往的操作经验，埋管深度宜保持在２ ４ ｍ， 并应随时测量混凝土面标高，计算埋管深度。需结 合超声波检测出的槽体底部实际尺寸，计算混凝 土的实际首次灌注量。浇筑中应保持混凝土顶面 的均匀上升，控制顶面高差不超过０－３ ｍ，防止出 现混凝土裹浆的现象。 （１）合理选择配合比。施工前，应进行配合比 试验，确定合理的配合比。水下混凝土在满足设计 强度的同时，应选取具有良好和易性、坍落度和扩 散度的配合比。应添加适量的缓凝剂，控制初凝时 间在５ ｈ左右，终凝时间不超过１２ ｈ。 （４）保证混凝土浇筑的连续性。提前预约混凝 土供应商，保证混凝土的连续供应，尤其是浇筑的 前期，应尽量缩短浇筑时间。 参考文献 ［１］丛蔼森．地下连续墙的设计施工与应用［Ｍ］．北 京：中国水利水电出版社，２０００：１—７． · （２）确保混凝土导管水密性。导管在浇筑前应 进行水密性压力试验，检查导管的完好性和接头 处的密封性能。试验的管内水压力不应小于孑Ｌ内 泥浆最大压力的１＿３倍。 （３）确保导管的埋管深度。过小的埋管深度会 １３ ·
