南通中遠川崎船塢碼頭工程施工回顧

1、南通中遠川崎船塢碼頭工程施工回顧 三航二公司 張永寶1. 工程概況由南通中遠川崎船舶工程有限公司出資新建的南通中遠川崎船塢碼頭工程位于長江口北岸南通市內(nèi)。其中新建船塢350m長，68m寬，12.8m深，是目前國內(nèi)軟土地基上已建成投產(chǎn)的最大干船塢。與船塢工程同時新建的還有位于船塢下游的舾裝碼頭（51125m）、船塢上游的工作船碼頭（6025m），以及與新建船塢碼頭配套的5塊裝焊平臺、6座變電所、4組（5對）起重機軌道（300t龍門起重機二組，長490m,軌距116m；150t門座式起重機一組，長540m，軌距12m；40t門座式起重機一組，長442m，軌距10m）、塢區(qū)道路、給排水、供電、工業(yè)管

2、道及廣播通訊安裝、船塢泵房電機水泵及管線安裝等工程項目。（見圖1.1）各類樁基2萬余根，挖土34萬方，現(xiàn)澆砼10萬方，總造價4.6億人民幣。工廠建成投產(chǎn)后主要是建造15萬噸級以下散裝貨輪(最大可建造25萬噸級船舶)或50006000TEU集裝箱船或150000m3LNG船及VLCC油輪等，年生產(chǎn)規(guī)?？蛇_60萬噸，年創(chuàng)產(chǎn)值約18億人民幣。該工程由中船總公司第九設計院設計，由我中港第三航務工程局施工總承包，并組建了以三航二公司為主要施工力量的三航局南通船塢碼頭工程項目經(jīng)理部全面負責工程施工。工程監(jiān)理由上海振華監(jiān)理有限公司承擔，船塢碼頭工程于96年12月18日正式開工，99年11月17日竣工。平面尺

3、寸210m長、15m寬的雙排鋼板樁大圍堰是船塢工程的第一個重要節(jié)點項目。為確保坐落在松軟陡坡河床上的大圍堰在整個施工期間的安全，設計要求對圍堰及附近的土體進行水泥土攪拌樁加固。為此我們在水上搭設了一座大型鋼平臺，將陸上水泥土攪拌樁施工機械安放在該鋼平臺上進行水下水泥土攪拌樁的施工，由于采取了一系列的技術保證措施，水下攪拌樁垂直度、強度、搭接長度等全部符合設計要求。相比采用水下水泥土攪拌樁專用工程船舶施工，節(jié)省了大量的工期與費用。為進一步縮短施工工期，圍堰鋼板樁采取從上下游向中間施打的工藝，為保證鋼板樁能順利合龍，經(jīng)過周密的計算論證，首次在圍堰施工中采取了在板樁墻體上開閘門泄洪及組合合龍樁合龍的

4、施工工藝，確保了大圍堰的一次性合龍成功。塢口圍堰的順利建圖1.1 南通船塢碼頭工程平面示意圖成為整個船塢工程的按時完成奠定了基礎。在南通船塢工程中，采用了箱型組合鋼板樁兼作塢壁結(jié)構和止水墻，這在國內(nèi)尚屬首次。施工實踐證明，采用這種設計方案，塢壁結(jié)構一次成型，施工工藝簡單合理，功效高，速度快，止水性能好，外觀漂亮。箱型鋼板樁沉樁中，采用型鋼制作了一個大型活動導向架，并配以特制的限位器進行導向與限位。相比國外同類工程中采用的滿堂大型導向裝置，活動導架移動方便，功效高，成本低。塢墻錨錠系統(tǒng)施工中，將近500根f90錨錠拉桿逐根通過預拉應力的檢測。使得目前形成的船塢墻體的允許偏差全部符合原設計要求。為

5、保證船塢大基坑的順利開挖與塢室結(jié)構的施工，在塢室內(nèi)外布置了160余口降水深井，晝夜不停降水，保證了基坑內(nèi)的良好施工環(huán)境。船塢基坑開挖出土方量為南通市基坑開挖之最，施工人員克服了各種困難將34萬方土通過汽車和駁船同時從水、陸二路運出施工區(qū)域，保證了后續(xù)工程的順利進行。為確保塢底板下減壓排水系統(tǒng)質(zhì)量，用作濾水層的黃砂過篩、碎石沖洗、土工布縫合搭接。結(jié)構分縫為100塊的塢室底板厚度從0.8m至1.4m不等，為避免厚大體積混凝土的溫差裂縫，采取了在混凝土表面覆蓋塑料薄膜、草包、油布的保溫保濕養(yǎng)護方法。盡管養(yǎng)護期間混凝土內(nèi)部溫度與外界氣溫差高達50C，但由于采取了上述養(yǎng)護措施，底板大體積混凝土安然無恙。

6、緊挨圍堰體的塢口基坑開挖，為完全敞開式大基坑，最深處達18m，基坑及坡面土質(zhì)較差，加上施工時又正值長江汛期，一旦遇水基坑及護坡土體即成流沙狀態(tài)，嚴重影響了工程的進展與基坑及圍堰的安全。為此，項目部多次召開專家會議，增加了多種形式的局部降水，采取了局部鋼結(jié)構支撐及其他相應的綜合工藝與措施，保證了基坑的安全施工。塢口為整體式現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構，包括厚達3m的塢口底板、東西二個塢墩及西塢墩處的現(xiàn)澆混凝土水泵房。施工時混凝土分16次澆筑，最大一次澆筑方量達3400立方米。為確保塢口大體積混凝土的施工質(zhì)量，用華能一級粉煤灰超量取代部分水泥以減少混凝土的水化熱。在混凝土表層均增設了防裂鋼筋，混凝土拆模后，

7、表面和側(cè)面覆蓋塑料薄膜及聚乙烯泡沫板保溫保濕養(yǎng)護。施工結(jié)果表明這些措施取得了很好的效果，并為今后同類結(jié)構的施工積累了可靠的經(jīng)驗。水泵房內(nèi)的各種動力設備是船塢投產(chǎn)后運作時的心臟部位，設備運轉(zhuǎn)后具有能在5小時內(nèi)把塢室內(nèi)30萬立方米的水排出塢外的能力。水泵房的安裝特點是工期緊，要求高，周邊工作環(huán)境差。為此分別組織了主輔泵、電機、管道、變電所等4個安裝小組，按照規(guī)定的程序精心施工，在規(guī)定的時間內(nèi)完成了主泵、輔泵、生產(chǎn)泵、消防泵、壓載泵、真空泵、排水泵及電機與變電系統(tǒng)的安裝項目。經(jīng)業(yè)主、設計、監(jiān)理及電機、水泵生產(chǎn)廠家多次反復檢測，全部符合設計與使用要求。位于船塢下游的高樁梁板式舾裝碼頭與船塢工程同時開工

8、。為滿足船塢工程材料的卸運及業(yè)主建造新船所用鋼材的卸貨與貨船的靠泊，根據(jù)業(yè)主的要求，舾裝碼頭分3次進行中間驗收，交付投產(chǎn)使用，并于98年7月全面竣工通過驗收。位于船塢上游、平面形狀呈“L”型的工作船碼頭，結(jié)構形式與舾裝碼頭相同，于99年5月開工，同年11月竣工。為滿足業(yè)主實現(xiàn)在正在建造的船塢中同時建造新船的計劃，我三航局充分利用總承包的優(yōu)勢，及時調(diào)用了下屬數(shù)個專業(yè)工程公司的施工技術與設備，統(tǒng)籌安排了船塢與碼頭、陸域與水上、主體與配套、土建與安裝的施工進度，有效全面地進行動態(tài)管理，保證了業(yè)主提出的幾個節(jié)點項目的順利完成。應業(yè)主要求，船塢230m范圍段內(nèi)的所有土建、安裝及配套工程于98年9月交付業(yè)

9、主投產(chǎn)建造新船。99年3月船塢主體工程和在塢內(nèi)建造的新船及船塢塢門同時完工，項目部在圍堰上開口把長江水引入塢內(nèi)將新船浮起，而后拆除圍堰、疏浚出塢航道。99年5月8日，與船塢同步建造的新船順利出塢。南通船塢碼頭工程經(jīng)南通港口建設工程質(zhì)量監(jiān)督站核定為優(yōu)良。南通船塢碼頭工程的順利建成，是在松軟陡坡上建造雙排鋼板樁大圍堰獲得成功的首例，是目前國內(nèi)在軟土地基上建成干船塢規(guī)模最大的首例，是采用組合箱型鋼板樁兼作塢壁結(jié)構與止水墻在國內(nèi)獲得成功的首例，是在在建船塢中同步投產(chǎn)建造新船取得成功的首例。本文僅對船塢工程的施工進行回顧2. 工藝流程 詳見圖2.1：工藝流程圖4圖2.1 船塢施工工藝流程圖 193. 塢

10、口臨時圍堰平面尺寸210m長、15m寬的雙排鋼板樁大圍堰是船塢工程中第一個重要節(jié)點項目，它與上下游兩側(cè)擬建防滲堤一起組成一道擋水體系，確保船塢內(nèi)基坑挖土、塢口、水泵房、 塢室大底板等結(jié)構能順利施工。3.1水下水泥土攪拌樁施工擬建塢口臨時大圍堰的江側(cè)外河床有深槽，它與岸邊淺水區(qū)之間是一段較陡的岸坡，塢口段岸坡的平均坡度為23，局部達45以上。這段深槽的最深點位于擬建圍堰下游圓弧外約150m附近，最深處達-60m左右。為保證在如此松軟陡坡上建造的雙排鋼板樁圍堰的穩(wěn)定與安全，設計要求必須在圍堰施工前對部分圍堰體的水下原土體采用水泥土攪拌樁（-2.0-16.0m）的方法進行土體加固。照片3.1 水上攪

11、拌樁施工平臺水下進行水泥土攪拌樁施工，必須采用專用的施工船舶，它性能先進、有成功施工的先例、拌攪馬達功率大、攪拌鉆桿向下攪拌與上升時均可注漿，可保證無浮漿出現(xiàn)，不會因浮漿而影響以后圍堰鋼板樁的施工，另外工程船舶定位方便正確。但是因工程船舶只有一個攪拌頭施工，工作效率不高，同時施工船舶因錨拉等原因需占用較大的作業(yè)面 ，使得上下游防滲堤不能同時施工，因此會大大影響工期。經(jīng)過反復研究對比后決定采用在水上搭設大型施工平臺，用陸上普通水泥土攪拌樁的設備在水上平臺上進行水下攪拌樁的施工，具體做法為：1.選用149根609鋼管樁（樁長2924m，樁距46m）作為樁基（保證樁尖進入粉砂層3m），樁頂處焊拼雙拼

12、28#槽鋼作為組合鋼梁，上鋪300300木方及70木板組成高樁梁板式操作平臺。鋼管樁之間用型鋼斜撐連接，使整個平臺成為一個整體（照片3.1）。2.在操作平臺上正確施放樁位后，用4臺700雙頭深層攪拌樁機（高度26m，自重17t，237kw鉆機）。同時在施工平臺上作業(yè)。采用二噴二攪工藝，并注意噴漿只能在自然泥面50cm以下進行，避免了浮漿的產(chǎn)生。經(jīng)過50天的連續(xù)施工完成了水下2181根水泥土攪拌樁，相比專用施工船舶施工工期減少一半，費用減少200萬，而且不影響塢口的其它項目同時施工，水下取樣（10根）28天平均強度1.7Mpa。3.2鋼板樁圍堰施工鋼板樁圍堰的平面圖、剖面圖詳見圖3.1、圖3.2

13、。圖3.1 圍堰剖面圖圖 3.2 圍堰平面圖鋼板樁型號主要為PU32（另有部分CAZ36鋼板樁兼顧下游永久性駁岸），共計765根。97年3月15日開打第一根樁，同年8月31日圍堰鋼板樁順利合攏。外排鋼板樁長32m，鎖口內(nèi)涂抹止水材料（殼牌油脂：100#瀝青=1：3），內(nèi)排鋼板樁樁長26m。雙排鋼板樁之間用65鋼拉桿（88根）連接（=2400，標高+3.00m）圍堰體內(nèi)填砂，表面用袋裝砂護面（填砂2.5萬m3）。鋼板樁的沉樁選用打樁4#船施工。先用609鋼管樁與雙拼28#槽鋼在水上做一護樁定位導向架，用樁4#船掛振動錘插樁，再用柴油錘屏風式錘擊打樁到位。在有水泥土攪拌樁加固區(qū)域內(nèi)，因在進行水泥土

14、攪拌樁施工時，已在圍堰鋼板樁樁位上正確留置了空位，故未因此而受到影響。沉樁施工時，樁身必然會產(chǎn)生向鎖口方向的傾斜，傾斜值累計到一定控制值時采用異形樁（另外加工）進行糾偏，以保證鋼板樁墻體的垂直度與平面位置的正確。為盡快完成圍堰工程，圍堰鋼板樁從上下游二端先打，最后在中間合攏，以搶出時間進行上下游二側(cè)的防滲堤施工，并且可以在水下水泥土攪拌樁施工的同時在下游側(cè)同時進行圍堰鋼板樁的施工（此處無水泥土攪拌樁加固），但因此而帶來了圍堰鋼板樁最后的合攏問題。鋼板樁墻體合攏有二個技術難題：一是最后合攏前鋼板樁墻體江岸二側(cè)的水位差將會使已逐步形成的墻體隨著潮水變化擺動而影響安全。二是最后合攏時合攏樁必須與已沉

15、樁到位的上下游二側(cè)的樁體鎖口可靠鎖合，成為一連續(xù)的墻體。為此，在合攏前在已形成的墻體上選擇不同處的5根鋼板樁，乘低潮時在+2.5m處割開并將其抽高，形成閘門式泄洪口，平衡墻體內(nèi)外的水位差（合攏后再將該泄洪口已抽高的樁身拉下關閉焊妥）。另外，在合攏處兩側(cè)20m范圍內(nèi)的鋼板樁沉樁前把二端已沉樁到位的鋼板樁用導梁連成整體，然后利用該導梁將該范圍的鋼板樁逐一仔細邊糾偏邊沉樁到位。最后的合攏樁，根據(jù)合攏口的尺寸定制并必須是二根或三根的組合樁，因組合樁上下游方向有很大的自由度，插入合攏口二側(cè)照片3.2 塢口圍堰建成后的鎖口后，合攏樁有明顯的自我調(diào)節(jié)作用，采用上述措施后，合攏一次成功。圍堰鋼板樁完成后，即進

16、行拉桿安裝及圍堰內(nèi)填砂，填砂采用泥駁水上吹填方法，二條300t泥駁，4臺泥漿泵同時吹填，用時一個月多。吹填砂的同時進行拉桿安裝。圍堰建成后成為南通市沿江防汛大堤的重要結(jié)構（照片3.2），直至塢口結(jié)構完成，圍堰拆除（本文沒有描述）后為止。4. 沉樁 本工程樁基形式有：鋼筋砼方樁、PHC管樁、鋼管樁、鋼板樁、箱型鋼板樁等。除裝焊平臺、公用電纜管溝等附屬工程為一般天然地基處理外，船塢主體，吊車道等水工結(jié)構基礎均為樁基支承。根據(jù)“先低標高的樁，后高標高的樁；先中間，后四周”的原則，沉樁施工順序如下為：1.塢室底板樁 2.塢口、水泵房樁 3.塢墻承臺樁、錨碇樁、吊車道樁 4.塢墻鋼板樁 5.塢口止水鋼板

17、樁 6.泵房廊道樁及塢口其它樁。 4.1 數(shù)量見表4.1表4.1 沉樁量一攬表（不包括鋼板樁）樁基名稱數(shù)量(根)規(guī)格起始時間完成日期塢室底板樁1416500500（26m、29m）600PHC（24、26、27、28、29m）600PHC（24、26、27、28、29m）96.12.1898.01.03塢口底板樁305800PHC22m97.02.0397.03.09泵房底板樁86800PHC20m97.01.0197.03.09泵房廊道樁3060912鋼管樁（12、14、15、22、38m）98.01.1598.12.01吊車道樁 300T521600PHC（32、33、34、35、37m）

18、60912鋼管樁（32、33、35m）（16根）97.02.2198.01.07 150T510600PHC37m97.03.3197.07.05 40T166600PHC（32、36、37m）60060036m60912鋼管樁（36、37m）（27根）97.02.2898.11.29塢墻承臺樁357600PHC（32、33、34、35、36、37、38、39m）97.03.0598.01.12 錨碇樁714800PHC15m60912鋼管樁15m(21根)97.01.0398.11.294.2 地質(zhì)狀況見圖4.1圖4.1 地質(zhì)情況示意圖 4.3 塢口水上深送樁塢口大底板樁基為800PHC樁，

19、為水上深送，當時泥面標高為0m，水位約+4.0m左右，樁頂標高為-9.25m-13.45m，施工允許水域范圍210m90m，作業(yè)時間6:0020:30，采用三航樁8#，掛D-100錘。（照片4.1）水上深送采用“分組插樁，二次錘擊到位”的方法，既先插一組樁至水面平，一次插樁不宜過多，以78根為好；順序以排架形式為一組；插樁時一定要保證樁身的垂直度，穩(wěn)樁后，不要再動纜繩調(diào)整樁位，然后再用送樁管按順序?qū)⒏鳂端椭翗烁?。送樁前后須注意及時清除送樁管內(nèi)的淤泥，以利送樁管的順利提拔。照片4.1 水上深送樁4.4陸上鋼筋砼樁沉樁本工程樁基以第5層土作持力層，由于在開工前未進行試樁工作，原設計采用500mm5

20、00mm斷面的非預應力混凝土方樁，而這種樁要穿過土質(zhì)分布極不均勻，標貫擊數(shù)為23的3-3層粉砂土極其困難，致使樁頂破碎，送樁管拔不出。設計根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，將方樁改為PHC609AB型砼管樁。沉樁控制以標高控制為主貫入度作為校核。當貫入度已達到控制貫入度，而樁尖標高未達到設計標高時，繼續(xù)錘擊10cm（或錘擊3050擊），其平均貫入度不應大于控制貫入度。3-3層為密實粉砂土層，采用6.5t和8t柴油打樁錘錘擊，錘擊數(shù)大多在2000擊左右，個別達3000多擊，甚至達4000多擊（樁長29m，送樁10m），貫入度小于10mm。開始施工時損樁較多，后采取了一些措施，如采用10cm厚的夾板樁墊，使樁墊

21、變形后仍保持一定的厚度和彈性；對替打進行重新設計，保證替打與樁頭有效的均布接觸，減少樁頭的破損率等。又由于3-3層土質(zhì)厚度由岸側(cè)向江側(cè)逐漸減少，沉樁質(zhì)量也大幅提高，由剛開始的補樁率1.69%降低到0.2%。 4.5 塢墻鋼板樁 塢墻鋼板樁采用盧森堡進口的CAZ36鋼板樁，兼作止水墻及永久性塢壁結(jié)構，塢墻鋼板樁平面圖如圖4.1，CAZ36鋼板樁結(jié)構見圖4.2，在國內(nèi)工程上的運用和施工尚屬首次。塢墻鋼板樁樁頂標高+4.0米，樁頂嵌入上部鋼筋砼承臺0.5米，樁尖標高-21.0米。作為塢壁結(jié)構的CAZ36鋼板樁共計585根，鋼板樁之間通過兩邊鎖口咬合連成整體，鎖口內(nèi)灌注由瀝青、油脂混溶配置的止水材料，

22、形成封閉的止水墻。圖4.1 塢墻鋼板樁平面圖 圖4.2 CAZ36鋼板樁拼裝詳圖普通CAZ36組合鋼板樁由25米的AZ36成品樁和20米的AZ36成品樁在專業(yè)制作車間加工拼焊而成，經(jīng)過切割、調(diào)直、焊接、打磨等數(shù)道工序，成為橫斷面為六邊形的箱形樁體。由于組合鋼板樁兩面不等長（長面向塢室），故為偏心樁，一根普通樁重約11噸。下塢樓梯處的轉(zhuǎn)角樁即在普通樁側(cè)面加焊一個連接鎖口而成.楔形糾偏樁則根據(jù)實測偏差，相應在普通樁的翼板上進行尺寸修正，加焊鋼板而成。CAZ36鋼板樁作為船塢塢壁，直接暴露在外，故對其外觀要求遠比一般支護鋼板樁要高得多，所以相應地對鋼板樁的偏位、垂直度要求很高。設計精度要求：樁頂水平

23、偏差向塢內(nèi)為0，向塢墻后不得大于50mm；樁身垂直度為1/320。加上該樁為不對稱偏心樁，對沉樁正位很不利，因此選擇合適的沉樁工藝對于鋼板樁的順利施工和質(zhì)量保證至關重要。在施工前曾去實地考察的澳大利亞的同類工程中，鋼板樁施工采用固定式通長導架定位，液壓錘錘擊至設計標高，其鋼板樁長21米，且在水上施工。這種施工工藝雖然有效地保證了沉樁質(zhì)量，但在本工程中，由于受施工條件、工程成本、機械設備、地質(zhì)條件、樁長等因素影響，無法參照使用。在本工程施工過程中，充分利用地質(zhì)條件，結(jié)合振動沉樁和錘擊沉樁兩者優(yōu)點，采用先插后錘屏風式施工工藝。振動錘功率為90KW，樁架有效高度為41米，振動插樁深度一般為15米左右

24、，在該深度范圍內(nèi)，土質(zhì)較松，振動錘產(chǎn)生的上下振動力，造成土體局部液化，減少了對樁的阻力，照片4.2 CAZ鋼板樁插樁從而在振動體系的自重壓力下，樁被壓入土中。插樁深度15米比較適宜，如果入土太淺，泥面上鋼板樁高度較大，則會受樁架高度限制，無法使下一根鋼板樁的鎖口套上，且在錘擊時因樁自由度過大，容易產(chǎn)生傾斜；如果入土太深，一方面沉樁困難，另一方面因為鋼板樁之間鎖口長時間摩擦熱量高而局部發(fā)紅熔化造成變形損壞，鎖口間的止水材料也會熔化流失。振動插樁時，在樁頂焊加勁板（厚3厘米，與沉樁方向平行）以便夾樁。插樁定位采用移動式雙層剛性導架，導架由大型H型鋼焊接加工而成，該導架利用自重（約21噸）來限制鋼板

25、樁的平面位置，很適合陸上沉樁（照片4.2）。由于CAZ36鋼板樁為非對稱結(jié)構，塢室側(cè)長25米，塢外側(cè)長20米，所以，在插樁過程中，樁頂有向塢外傾倒的趨勢，因此，只要在下層導架塢室側(cè)和上層導架塢外側(cè)安裝限位滾輪即可，不需要進行四點限位。導架通過一邊燒焊在已經(jīng)插好的鋼板樁上，另一邊焊在樁架底部的走道鋼板來固定。一次可連續(xù)插樁7根，然后再移動樁架重新定位。在插好一定數(shù)量的鋼板樁、機械設備互不影響后，再用柴油錘（錘型為D80）錘擊送至標高。柴油錘采用三檔（四檔容易將樁頂打變形），錘擊數(shù)一般為2000擊左右，最后貫入度約為5mm。實踐證明：這種工藝切實可行，一般情況下，每天可插樁6根左右。因各種因素，鋼

26、板樁在沉樁過程中易發(fā)生扇形傾斜，若不及時預防和修正，誤差累積將影響鋼板樁的施工質(zhì)量。我們采取通過優(yōu)化沉樁順序分組送插鋼板樁來減少傾斜，當傾斜較大時，及時加工楔形樁一次糾偏到位，從而保證施工質(zhì)量。在前期沉樁中，出現(xiàn)了幾處鎖口脫開現(xiàn)象。主要是由于箱形鋼板樁剛度較大（尤其樁頂處焊有加勁板后），使得送樁時，鋼板樁無法象單片的拉森板樁一樣通過自身變形來消除沉樁時產(chǎn)生的對樁體的擠壓應力，因此沉樁時，在錘擊力作用之下，鋼板樁應力達到一定數(shù)值后，頂部鎖口向塢室內(nèi)擠出，造成鎖口脫開（長度約3m左右，脫開鎖口在后道工序中已經(jīng)焊接補牢）。后采取割加勁板的方法，通過鋼板樁箱體的自身變形來減小擠壓應力從而有效地防止了鎖

27、口脫開。但是加勁板割得太多，樁又容易產(chǎn)生扇形傾斜。在實際沉樁時可密切觀察樁頂水平軸線變化及鎖口間隙大小，采取相應的措施，當樁頂軸線折角較大、鎖口交合處間隙增大時，要割開加勁板來預防脫開。實踐表明：每610根鋼板樁割一塊加勁板較為合適。采用這種措施后的沉樁施工中，再無鎖口脫開現(xiàn)象。振動插樁時，鋼板樁鎖口振動磨擦發(fā)熱而造成鎖口間止水材料融化流失，影響止水效果。因此，在插樁時，在樁頂鎖口處連續(xù)澆水降溫以達到保護止水材料的目的。在最后的數(shù)十根鋼板樁（接近塢口）施工中，因施工總體需要，塢口降水使地下水位較低，土體含水量減少，磨擦角增大，不易液化，樁側(cè)阻力增大，造成沉樁困難（只能入土6m左右），受樁架高度

28、影響無法滿足下根樁的插樁要求。后采取小面積水沖工藝，增加土體含水量，從而保證順利插樁。CAZ36塢墻鋼板樁施工分兩期，一期沉樁從97年3月15日至97年7月3日，兩臺樁架施工（一臺插樁，一臺送樁），共沉樁257根，二期沉樁從98年1月16日至98年3月13日，三臺樁架施工（上下游各一臺樁架插樁，還有一臺樁架專門送樁），共完成326根。5. 降水與基坑開挖5.1降水5.1.1降水井的布置船塢工程有大量的土方開挖，其中塢室68m323.5m范圍的基坑需挖土至-7.5m標高，塢口區(qū)門墩開挖至-9.5m標高，水泵房開挖至-13.5m標高，開挖深度達12m14m之間，現(xiàn)場的地下水位為地表以下約30cm左

29、右，故在土方開挖及塢室塢口結(jié)構施工中必須考慮完整的降排水體系以利干施工。另外，為保證塢室施工時塢墻的穩(wěn)定，CAZ-36鋼板樁后側(cè)的地下水位在塢室開挖前必須降至-4.0m以下，故在塢墻鋼板樁后側(cè)亦須同時布置降水設施。施工現(xiàn)場整平后標高為+4.5m左右，塢口區(qū)經(jīng)水上挖泥并完成止水鋼板樁施工后的地面標高為0.0m左右。地質(zhì)剖面物理參數(shù)為：-2層砂質(zhì)粉土埋深為-13m-23m左右，滲透系數(shù)為0.899m/d，-3層為粉砂層，埋深在-10m-28m左右，滲透系數(shù)為0.385m/d。根據(jù)本工程干船塢的特殊性，可考慮CAZ36鋼板樁的止水作用，即當鋼板樁塢壁及塢口PU16止水鋼板樁形成之后，整個體系為一止水

30、系統(tǒng)。根據(jù)施工要求以及現(xiàn)場的地質(zhì)條件，-2層的滲透系數(shù)為最大，且基本上為施工作業(yè)影響范圍，故主要考慮利用此地層降水，降水設施須進入此地層。 圖5.1 降水深井結(jié)構船塢區(qū)的降水采用鋼筋砼深井降水工藝，布置排水明溝，集水井和鋼筋砼深井。深井結(jié)構如圖5.1所示。深井管為預制，砼標號R20，井管分節(jié)長度分別為2m和4m，內(nèi)徑300，外徑360。端頭處預埋一圈303鐵皮及6鋼筋，井底用一6鐵板封住。井管除最上節(jié)外均為濾水管，既在井壁管上布置50400的透水孔，外裹一層聚乙烯塑料絲及一層60目尼龍紗布。深井鉆孔為800，井管外側(cè)與鉆孔間采用中粗砂回填。回填中粗砂應有良好的級配，含泥量不得超過規(guī)范要求。根據(jù)

31、船塢底板的分塊，塢內(nèi)井的間距取為16m。挖土面標高為 -7.5m，設計降水面標高為-8.5m，每4口井為一降水井區(qū)間，對角線長度取為24m。對于滲透系數(shù)K=0.899m/d的粉砂而言，參考經(jīng)驗值抽水影響半徑R=50m。取降水的水力坡度I=1:3，可得設計井深為17m?？紤]井底的淤積及泵的吸水深度，取井深為18m。降水漏斗曲線見圖5.2所示。 圖5.2 降水漏斗曲線示意塢室內(nèi)井的間距為16m，塢墻后井的間距為18m，井深根據(jù)降水漏斗曲線分別取為18m和14m（后改為15m）。每個深井內(nèi)設置一臺0.75KW的潛水泵，功率為2t/h。根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，當發(fā)現(xiàn)地下水位難以下降時，可增大泵的功率。所有

32、深井以軟管系統(tǒng)相聯(lián)系，匯入集水坑中，然后以兩臺80t/h的大泵排入長江。塢口區(qū)的降排水體系須根據(jù)塢口的不同結(jié)構來分別設計,門墩及底板處的井深為16m，水泵房井深為20m。降水井布置匯總表位置井數(shù)（口）泥面高程（米）井長（米）塢室區(qū)塢室內(nèi)80+4.518塢墻后46+4.514塢口區(qū)東門墩30.016西門墩20.016水泵房80.020底板80.016觀測井5+4.510總計1522502具體布置見 圖5.3 船塢降水深井布置圖。5.1.2.降水深井的施工 深井施工的流程為：測放井位鉆機到位開挖泥漿池及循環(huán)池鉆孔清孔焊接吊放井管回填濾砂洗井安放潛水泵抽水營運。鉆機型號采用PJ-500，占用場地小，

33、且移動靈活，適宜在復雜的現(xiàn)場條件下作業(yè)。鉆孔方式同鉆孔灌注樁，成孔直徑為0.8m，垂直度控制在1%以內(nèi)，鉆孔深度須比深井設計長度深50cm。鉆孔采用反循環(huán)鉆進排渣，泥漿護壁，泥漿比重約為1.25103kg/m3，施工時須及時添加膨脹土以增大泥漿比重。鉆孔至設計標高后進行清孔，將孔內(nèi)殘渣排盡，保證成孔的直徑、長度均滿足設計要求。此時泥漿比重稀釋至約1.131.17左右。吊放井管，管節(jié)采用電焊連接。根據(jù)透水層厚度，一般深井下部采用鋼筋砼濾水管，上部一節(jié)(4m)采用鋼筋砼井壁管。井管下至設計標高后，利用塑料布臨時封住管口，在管井外均勻回填中粗砂，直至泥面。砂的直徑應大于23mm，含泥量小于3%。邊填

34、砂邊用清水向井管內(nèi)沖洗，溢出的泥漿及時用泵抽走。填砂完畢后立即放入潛水泵，剛開始時抽出的皆為混水，此為成孔時的泥漿所致。抽水直至出水變清，此時一口深井方才施工完畢。 5.1.3.降水體系運作降水體系形成之后，根據(jù)設計要求，以及開挖的需要分層降低地下水位。在開挖之前的一周內(nèi)，地下水位必須降至-4m標高以滿足第一層開挖要求。根據(jù)降水漏斗曲線此井內(nèi)控制水位標高為-8.0m，隨開挖的進行再逐步降低控制抽水水位，直至達到設計要求。塢室外井管理論抽水控制水位為-8.0m，抽水過程中須保證深井內(nèi)的動水位在-8.0m以下，方可滿足設計要求。地下水位應提前降至開挖層面1m以下，在開挖過程中，挖機及自卸車必須注意

35、對深井及軟管系統(tǒng)的保護。深井的管頂砼可隨開挖面的下降而逐步下降。我們在兩口抽水深井當中布置一口觀測井（井深10m），用于觀測地下水位。本工程共布置5口觀測井，觀測井的結(jié)構及施工同抽水井。塢室內(nèi)及塢口區(qū)的地下水位值則通過每天選擇觀測井測得。在營運過程中根據(jù)需要選取幾口典型井位，停抽24小時觀測其地下水位，取平均值即可作為此時塢室內(nèi)開挖層面的地下水位值。塢室內(nèi)降水情況完全符合理論計算。剛成井時出水量非常大，潛水泵基本處于滿負荷工作狀態(tài)。之后由于鋼板樁的止水作用，出水量逐漸變小。降水施工過程中水位變化參見圖5.4。圖5.4 降水施工過程中水位變化示意塢墻外由于降水區(qū)域處于開敞狀態(tài)，地下水位變動十分迅

36、速。根據(jù)漏斗曲線理論計算，只要確保深井內(nèi)的動水位在-8.0m以下，即可滿足設計鋼板樁上地下靜水位-4.0m的要求。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)，地下水位一般在-2.0m-4.2m之間變動，最低時曾達到-5.4M的靜水位。與理論預計比較吻合。塢口區(qū)降水情況則又有所不同。塢口區(qū)的地下水位超過泥面，在止水鋼板樁還未完成之前，深井內(nèi)的出水十分迅猛，水泵稍微停一個小時，即可發(fā)現(xiàn)地下水位翻過深井管向外冒。待止水鋼板樁完成大部分之后，則出水也隨之穩(wěn)定，與塢室內(nèi)的情況相同。 在本工程的施工過程中，降水基本滿足了設計與土方開挖的要求，而且相對于其它的降水工藝，在成本控制上有了極大的節(jié)約。圖5.3 船塢降水深井布置圖 285.2

37、.塢室挖土船塢塢室開挖至-7.35m7.95m，（含江防大堤1.5萬m3），由于江防大堤的影響以及交叉作業(yè)的因素，施工分為大堤內(nèi)部分，江防大堤及大堤外部分。大堤外部分又分為塢室和塢口二個區(qū)間。具體工程量如下： 部位方量（m3）施工時間棄土方式塢室1#22#6268897.8.3098.4.20汽車外運7500098.5.398.5.26汽車外運12036898.6.399.12.26汽車外運715098.12.2699.1.6水力沖排塢口22#26#3668598.6.1498.10.25船外運合計34331797.8.3099.12.26船塢基坑開挖塢室和塢口兩部分以大堤（即13軸線）為界，

38、大堤內(nèi)的泥面標高為+4m大堤外的河泥面平均標高為+3.8m，塢口為0.5m。開挖時考慮到大堤的穩(wěn)定性，先開挖1號至13號軸。為防止已建成的塢墻向塢室傾斜，塢室開挖必須在塢墻與錨錠系統(tǒng)可靠聯(lián)體、錨錠墻前水泥土加固、錨錠梁前拋石及墻后降水至-4m后方可進行。土方開挖總體原則是“先塢尾再向大堤延伸，先中間后兩邊”的盆式開挖方式。配4臺挖機，運土斜坡道向塢室延伸，斜坡道寬度為10m，坡度1:10，坡道表面鋪30cm山坡石和20cm厚碎石。整個塢室開挖自上而下分圖5.4 盆塢室式分層開挖示意圖五個層次（圖5.4）：第一層次抽槽開挖，開始時兩邊各留10m寬的通道(盆口)，標高+3.8m，以備后期開挖時作為

39、運土通道，同時也可使得突然失去被動土的鋼板樁塢墻內(nèi)應力有個緩變過程，中間“盆底”挖至-1.0m。第二層次繼續(xù)分別將“盆口”與“盆底”挖至-1.0及-5.5m。第三層次將堆在兩塢墻內(nèi)側(cè)的-1.0m“盆口”挖去至“盆底”-5.5m。第四層次開挖由人工配合挖土機進行，挖土深度為1.5m至7m標高。此層作業(yè)與第三層次是同步，故仍可利用1m標高上的予留接力平臺，在進行此層土開挖時必須注意對塢底板的予留外伸筋和樁頭的保護，樁四周采用人工清挖。第五層次為人工開挖，根據(jù)底板砼和減壓排水系統(tǒng)的施工而展開可分塊放線開挖至設計要求的底標高，施工時要注意避免擾動原狀土。待圍堰形成后可進行大堤外塢室挖土，挖土工藝分二步

40、進行，第一步先以18軸至大堤開挖，第二步待塢口砼澆注到一定厚度后，再從22軸至18軸開挖，其開挖方法和開挖順序與大堤內(nèi)相同。連接段1522軸處塢室開挖，在其它各段結(jié)構基本完成后開工，開挖進由中間向上、下游方向后退，最后部分開挖通過水力沖排土完成。原大堤穿過船塢區(qū)1315軸，由于防汛要求，該大堤在施工初期不能拆除，同時也利用它作為施工初期的主干道。塢口圍堰建成并通過南通市水利防汛部門驗收后即可拆除大堤，大堤拆除由中間向上、下游退挖，挖到與塢墻鋼板樁有一定臺階后，并順到塢室內(nèi)基坑開挖，施工順序同前。 照片5.1 塢室基坑開挖與底板施工同步進行6.大體積砼施工及裂縫的防治本工程中現(xiàn)澆砼約10萬m3。

41、型式有箱形結(jié)構（廊道），板塊結(jié)構（塢底板），墩臺結(jié)構（塢門墩），墻板結(jié)構（水泵房）等，大部分屬大體積砼，一般均又有抗?jié)B要求。上述砼結(jié)構產(chǎn)生裂縫的機率較高，故在施工中必須加以重點控制。6.1 廊道結(jié)構裂縫的產(chǎn)生與防止船塢塢墻廊道為箱型結(jié)構(圖6.1)，底板、墻體及頂板厚度均為80cm，伸縮段長度為16m，為盡快將錨碇拉桿與底板錨接連體，以便塢室能開挖作業(yè)，因而先施工廊道底板，一般在一 圖6.1 圖6.2個月后才會再進行墻身砼的施工，但不久墻身普遍出現(xiàn)至上而下的垂直裂縫，每段伸縮段均出現(xiàn)3條以上，裂縫先從伸縮段長度的中間出現(xiàn)，后又在伸縮段長度的四分之一處再出現(xiàn)（計3條），部分結(jié)構不久又在伸縮段長度

42、的八分之一處再繼續(xù)出現(xiàn)類似裂縫（計7條）。裂縫寬度約0.2mm。分析后認為產(chǎn)生這類裂縫的主要原因是墻體砼澆筑后必定要產(chǎn)生體積收縮，而已澆筑好的底板砼將會給墻體砼的收縮產(chǎn)生“約束”，從而引起墻體砼產(chǎn)生拉應力而出現(xiàn)裂縫(圖6.2)。找準原因后即對施工次序進行了調(diào)整，要求底板砼澆筑后盡快澆筑墻體砼（一般不超過七天）。因此時底板砼的收縮也還在進行，相比原工藝而言，給塢墻墻體的收縮產(chǎn)生的“約束力”要小的多。采取上述措施后，墻體砼的裂縫再未出現(xiàn)過。因塢墻廊道頂板有吊車道梁結(jié)構，而塢室開挖后與塢墻連體的廊道結(jié)構必定會產(chǎn)生向塢室的位移。為保證吊車道軸線的準確，廊道頂板不得不在塢墻位移相對穩(wěn)定后才進行澆筑（一般

43、均在三個月以后）。因而由于同樣的原因，廊道頂板澆筑后不久即產(chǎn)生了上述收縮裂縫。要徹底解決這類裂縫的產(chǎn)生，必須盡量縮短墻體與頂板的間隔施工時間，但如何解決因先施工頂板而引起的吊車道軸線的位移是當時尚未解決的一個課題。目前在外高橋船塢施工中，已將與塢墻廊道頂板結(jié)構連體的吊車道結(jié)構暫緩施工。即頂板澆筑仍然抓緊進行，以避免約束裂縫的產(chǎn)生，吊車道結(jié)構待塢墻位移相對穩(wěn)定后再施工。采取上述措施后，這類問題也得到了徹底解決。 6.2 砼面層表面微裂縫產(chǎn)生的原因分析與防治方法現(xiàn)澆砼面層特別是采用泵送砼施工的現(xiàn)澆砼面層，砼表面產(chǎn)生微細裂縫的機率極大，幾乎達100%。南通船塢工程塢室底板現(xiàn)澆砼面積約2.4萬m2、板

44、厚0.8-1.4m，全部采用泵送砼施工。為預防砼表面裂縫的產(chǎn)生，通過查閱大量的砼施工技術文獻，并結(jié)合以前的工程實例進行研究分析，認為：產(chǎn)生砼表層裂縫的根本原因是泵送砼的灰骨比太大，砼振搗后富余水泥砂漿浮集于砼表層，該層“浮漿”，特別是最頂層的浮漿，因砼的泌水集中于此，水灰比較大、強度較低（目前的條件還不可能將該層浮漿全部換掉），砼一旦受到任何應力，該層“浮漿層”首先破壞，從而產(chǎn)生表層的裂縫。找準原因以后，只要設法避免該層“浮漿”受力，即可基本解決裂縫的產(chǎn)生。而“浮漿”受力僅僅只是砼的收縮應力，而砼的收縮應力不外乎三種，具體分析與相應的裂縫防治措施分述如下：1. 砼的干燥收縮。砼硬化后一旦失水，

45、砼本體首先是頂層浮漿立即出現(xiàn)體積收縮，而頂層浮漿的強度較低，裂縫必然產(chǎn)生。對此，只要注意加強砼的養(yǎng)護即可以解決此問題，但不能澆水（原因后文有述）。為此我們在澆筑砼面層抹面結(jié)束后即在表層覆蓋一層塑料薄膜，因塑料薄膜阻止了砼內(nèi)部的水分蒸發(fā)，杜絕了砼失水的可能性。因而這類裂縫得到了徹底的控制。2. 砼的溫差收縮。這種收縮一般不被人重視，是目前產(chǎn)生裂縫的主要原因之一。砼水化過程中將有大量的熱量放出（現(xiàn)澆層厚度大時，這種情況更為突出），特別是澆筑后四天內(nèi)放熱量更為集中，若此時澆水養(yǎng)護，養(yǎng)護用水與砼表層溫差比較大時，表層砼受冷收縮，裂縫必然產(chǎn)生。為此我們在塑料膜上再覆蓋2層草袋，將砼與外界的溫度交換進行隔

46、離。船塢底板（厚度為1.01.4m）施工時外界氣溫5C，而草袋塑料膜下的砼表層溫度達40C，砼內(nèi)部溫度更是高達50C，養(yǎng)護結(jié)束覆蓋層撤除后砼表層呈滲透狀，均無任何裂縫出現(xiàn)。需要說明的是，采取保溫養(yǎng)護法時要注意保溫層撤除的時機，須在砼表層（10cm）內(nèi)埋設溫度計，當該處溫度與外界溫差小于25C時方可撤除保溫層。3. 砼碳化收縮。這種收縮更不曾被引起過重視，也是目前表層裂縫產(chǎn)生的主要原因，這種收縮裂縫一般在砼澆筑后2-3個月后出現(xiàn)，是目前出現(xiàn)機率極大的一種，也是幾種砼體積收縮中收縮率最大的一種（圖6.3）。砼水化后產(chǎn)生大量的氫氧化鈣（Ca(OH)2），它與空氣中的二氧化碳（CO2）反應后生成碳酸鈣

47、與水(Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O),但同時體積收縮而產(chǎn)生裂縫。為此我們用超量取代法在砼內(nèi)摻入一定數(shù)量的粉煤灰，粉煤灰中的細顆粒多呈球形，且較為致密，吸水性較小，而且還有一定的潤滑作用，因而干縮性較小，抗裂性較好，水化熱較低。粉煤灰取代了20%的水泥，水泥用量相應減少，對降低水化熱大有好處，又不影響砼的28天強度。更為有利的是粉煤灰的主要成份氧化硅（SiO2）、氧化鋁(Al2O3)將與砼內(nèi)的水泥水化生成物氫氧化鈣(Ca(OH)2)反應生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣（該兩生成物也是水泥與水反應的生成物之一）：圖6.3xCa(OH)2+SiO2+mH2O=xCaOSiO2nH2O yCa

48、(OH)2+Al2O3+mH2O=yCaOAl2O3nH2O上述反應發(fā)生后降低了砼內(nèi)氫氧化鈣的含量，當然也就減少了碳化收縮裂縫的產(chǎn)生。Ca(OH)2與粉煤灰反應降低了堿性，理論上對鋼筋防銹不利，但根據(jù)國內(nèi)外大量的研究證明，只要28天強度與基準砼相等，可認為對鋼筋防銹無不利影響。船塢底板砼采取上述措施（蓋塑料膜、草袋、砼摻粉煤灰）后，未曾出現(xiàn)大體積砼的溫差裂縫，表面碳化裂縫也大大減少，收到了極為滿意的效果。此方法也可推行運用到碼頭現(xiàn)澆面層砼的防裂措施中去，南通船塢工程的工作船碼頭面層采用此方法后，面層砼沒有出現(xiàn)過任何形式的微裂縫。6.3 船塢塢門墩大體積砼的防裂措施船塢塢口的兩側(cè)高達12.8m的

49、塢門墩與3.5m厚的大底板結(jié)構上相聯(lián)，其中西塢墩還與水泵房結(jié)構相聯(lián)，現(xiàn)澆砼總方量為2.2萬立方米（砼標號R30抗?jié)BS6）。因多種原因，無法采取諸如在砼內(nèi)埋設冷凝管，投放石塊，選用低水化熱水泥（實際采用425普通水泥），用低溫水攪拌等常規(guī)的大體積砼施工措施。為防止大體積砼的溫度裂縫，我們在施工中除了對砼原材料進行常規(guī)的質(zhì)量控制外，同時再采取下述措施：1. 摻加粉煤灰（華能級灰）： 用超量取代法（超代系數(shù)1.2）取代20%的水泥，將水泥用量控制在300kg/m3左右。實際施工為：425普通水泥用量286320kg/m3，28天平均強度35Mpa左右，抗?jié)BS6以上， s =1.53.5Mpa。2.

50、分層分塊澆筑： 結(jié)合具體的結(jié)構，我們將塢口砼分為20次澆筑（最大一次澆筑量為3200m3）,以減少砼水化熱的積累（同時注意將兩次砼澆筑間隔時間控制在10天內(nèi)）。3. 采用保濕保溫養(yǎng)護： 砼澆筑后，面層采取如同塢底板的養(yǎng)護方法（鋪塑料膜，蓋草包）。而墩臺側(cè)面?zhèn)仍谀０宀鸪螅瑐?cè)面粘貼塑料膜后再掛聚乙烯泡沫板（厚20cm）保溫。盡管埋在塢墩內(nèi)部的溫度計顯示的溫度與外界氣溫最大相差40C以上，但因有良好的隔熱層，墩臺砼均未出現(xiàn)溫差裂縫。4. 砼表層布置防裂鋼筋：設計圖中墩臺鋼筋為F25200，保護層70mm，很容易會順鋼筋出現(xiàn)裂縫，為此我們在塢墩的側(cè)面，水泵房墻體（厚1m）側(cè)面均布置了6100的防裂鋼

51、筋（此措施因各種原因沒有在東塢墩采取，后東塢墩果然出現(xiàn)了與鋼筋順直的裂縫）。安放防裂鋼筋后，塢墩及水泵房墻體均未出現(xiàn)上述保護層裂縫。通過南通船塢的施工實踐，積累了一些防治砼產(chǎn)生裂縫的經(jīng)驗，如控制二次砼的澆筑間隔時間，大體積砼中大量摻加粉煤灰，采取保濕保溫養(yǎng)護，砼側(cè)面增加防裂筋等措施，均取得了較好的效果。但該工程中砼裂縫仍沒有得到全部滅絕（如廊道頂板的收縮微縫等），我們正在進一步分析原因，繼續(xù)采取相應措施，以利以后的工程中能有更好的收獲。7 建議與看法經(jīng)過本工程的施工實踐結(jié)合工程交付使用后的一些實際情況，特提出一些建議與看法，為以后類似工程施工與設計時作參考1、 CAZ鋼板樁作為塢壁結(jié)構兼顧止水墻在本工程中獲得成功，但鎖口之間嵌入的止水材料效果不理想，建議采用摻入一定比例的遇水膨脹材料，作為鎖口間的止水材料，效果將會有改觀。2、 塢墻廊道頂板上設有門式起重機軌道，為防止施工過程中塢墻廊道向塢室方向位移（屬正?，F(xiàn)象），故頂板待塢墻位移穩(wěn)定后再澆筑，但因此頂板砼出現(xiàn)許多約束裂縫，為此建議可先澆筑頂板，但位于頂板上的軌道槽及預埋螺栓滯后施工，上述問題可