緬甸希姆萊船廠干船塢圍堰施工技術(shù)〔20051202〕

緬甸希姆萊船廠干船塢圍堰施工技術(shù)中港三航局江蘇分公司李若華內(nèi)容提要：希姆萊船塢圍堰采用箱型鋼板樁結(jié)構(gòu)，既滿足了圍堰擋水擋土功能又成為現(xiàn)澆鋼筋混凝土塢口的外側(cè)模板，設(shè)計(jì)巧妙，施工方便，成本節(jié)約，安全可靠。關(guān)鍵詞：干船塢圍堰塢口施工工藝施工技術(shù)1、工程概況緬甸船廠12000DWT干船塢位于緬甸仰光市希姆萊船廠仰光河的東岸。該項(xiàng)目由中國(guó)投資設(shè)計(jì)建造。設(shè)計(jì)監(jiān)理單位為中船總第九設(shè)計(jì)院；山東三箭集團(tuán)施工總承包；中港三航局建造施工。項(xiàng)目總投資2000萬(wàn)美元，是緬甸的國(guó)家重點(diǎn)工程。1.1工程主要內(nèi)容本工程項(xiàng)目主要由船塢、駁岸、靠船墩和房建四大部分組成。其中圍堰是船塢工程施工成敗的關(guān)鍵部位。1.2船塢規(guī)模干船塢總長(zhǎng)度180.6m，有效長(zhǎng)度168m，有效寬度28m，塢深：10.2m，塢頂標(biāo)高+7.3m，塢底標(biāo)高-2.9m，基坑開(kāi)挖，塢室處-4.41m，塢口處-7.4m，其中塢口圍堰長(zhǎng)14m，寬45m。采用PU25鋼板樁結(jié)構(gòu)。如圖1所示。1.3氣象、水文、地質(zhì)仰光市屬海洋性氣候，以熱帶季風(fēng)為主，全年分為暑、雨、涼三季。暑季為3～5月份，雨季為6～11月份，涼季為12、1、2月份。雨水為地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源。仰光市地區(qū)水系較發(fā)育，大小河流縱橫匯入仰光河。匯水面積約9000平方公里。仰光河最高潮位6.77m；最低水位0.00m。仰光河流速流量隨漲潮、落潮影響而變化，漲潮最大流速1.02米/秒，最小流速0.6米/秒，退潮最大流速1.18米/秒，最小流速0.45米/秒；特大潮時(shí)可達(dá)3～3.5米/秒。該地區(qū)地下水主要埋藏在第四系粘土層以下的粉細(xì)砂、中砂、中粗砂的含水層中。水位的升降變化主要受仰光河潮汐影響。地下水屬孔隙承壓水，承壓水頭標(biāo)高為3.7～4.6m，因此船塢的地下水位很淺，含水量豐富?，F(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)測(cè)得含水層滲透系數(shù)為2.24～3.2×10-2cm/s，平均為2.85×10-2cm/s，降水影響半徑200～300m。經(jīng)論證，該工程采用管井降水施工。2、塢口鋼板樁圍堰的雙重作用塢口圍堰形式為長(zhǎng)14m，寬45m矩形閉合PU25鋼板樁結(jié)構(gòu)。首先，鋼圍堰擋住了仰光河水，給船塢挖土、澆鋼筋砼塢底板、澆筑塢墻襯砌砼等工序創(chuàng)造干施工條件。更為巧妙的是，矩形鋼板樁圍堰內(nèi)的空間正好就是塢口的位置，塢口內(nèi)的取土工程，塢口部位的水泵房、門(mén)墩、塢口底板及塢門(mén)坎在鋼板樁圍堰的圍護(hù)下形成干施工條件。鋼板樁樁頂標(biāo)高+5.0m，樁尖標(biāo)高-18m，鋼板樁每三根在陸上拼為一組，拼縫內(nèi)灌防水材料，由打樁船水上沉樁。采用振動(dòng)錘施打。矩形鋼板樁樁頂四周澆筑鋼筋砼圈梁。圈梁斷面0.8×0.8m。①軸線鋼板樁圍堰位于仰光河岸坡上，泥面標(biāo)高-0.5m，內(nèi)邊鋼板樁位于船塢③軸線上，地表標(biāo)高+5.2～6.7m。鋼板樁圍堰內(nèi)泥面標(biāo)高+4.5m，塢口鋼筋砼底板底標(biāo)高-7.3m，圍堰內(nèi)開(kāi)挖土方約7434m3。3、鋼板樁圍堰內(nèi)的支撐系統(tǒng)為了抵抗堰外的水壓力和土壓力荷載，保護(hù)鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在圍堰內(nèi)設(shè)置了支撐系統(tǒng)。沿高度方向設(shè)計(jì)了四層縱、橫兩個(gè)方向的鋼支撐。短邊方向采用D609×16鋼管，每層9根。長(zhǎng)邊方向用D406×10鋼管把9根D609鋼管聯(lián)成一體；在圍堰內(nèi)四角采用45°斜撐。如圖2所示。為防止鋼管失穩(wěn)，在D609鋼管中部設(shè)置垂直方向的構(gòu)格柱，構(gòu)格柱利用0.5×0.5m斷面鋼筋砼方樁，方樁沉入土中-20.5m深度。第一層D609鋼管頂撐在鋼板樁頂部的鋼筋砼圈梁上，中心標(biāo)高+5.3m。第二、三、四層支撐D609管隨挖土深度的下降分別頂撐在3.9m、-0.5m、-3.9m處。在設(shè)計(jì)位置的鋼板樁墻上焊鋼牛腿，鋼牛腿上放置2H700×300工字鋼，工字鋼焊在鋼板樁上。然后D609支撐管頂撐在工字鋼導(dǎo)梁上。如圖3所示。支撐鋼管安放時(shí)，用千斤頂施加預(yù)頂力。經(jīng)過(guò)支撐加固的鋼板樁圍堰變成了一個(gè)穩(wěn)定的鋼結(jié)構(gòu)體系。4、圍堰內(nèi)部止水措施為了使圍堰內(nèi)部的土方開(kāi)挖，鋼筋砼結(jié)構(gòu)有一個(gè)干施工環(huán)境，要求圍堰有良好的止水效果。4.1圍堰頂標(biāo)高+5.7m，而仰光河最高潮位達(dá)+6.77m，為防止高潮位時(shí)河水灌入圍堰，在圍堰臨水層頂部澆筑了鋼筋砼擋水墻。擋水墻頂標(biāo)高+7.0m。擋水墻結(jié)構(gòu)的兩端部與地表原狀土結(jié)合，為安全起見(jiàn)，又在仰光河邊沿填筑一段土圍堰。采取這些措施后，確保了最高潮位時(shí)河水既不能灌入圍堰以內(nèi)，也不會(huì)流進(jìn)后方塢坑。4.2鋼板樁縫隙止水措施為防止鋼樁樁縫隙漏水，在沉樁前在鋼板樁縫內(nèi)刷了止水油膏。由于沉樁時(shí)銷口反復(fù)上下磨擦產(chǎn)生高溫，使部分油膏燒化、流失，產(chǎn)生縫隙漏水。解決鋼板樁縫隙漏水的辦法：潮差段，在板樁外側(cè)水中撒放鋸沫，靠流入的水把鋸沫帶進(jìn)縫隙而自行封閉。在潮差段以下，采用內(nèi)部用角鋼焊接堵縫，從上往下焊，最后封堵底部。采用這些辦法，解決了縫隙漏水問(wèn)題。4.3處理地下承壓水措施由于提供給設(shè)計(jì)方的水文地質(zhì)資料不準(zhǔn)確尤其是地下承壓水和土的滲透系數(shù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)與實(shí)際有很大的差距。因此原設(shè)計(jì)在鋼板樁圍堰內(nèi)沿四周進(jìn)行擺噴樁止水的方案不能適用。經(jīng)專家論證，決定采用高壓旋噴樁水平封底，即對(duì)圍堰內(nèi)-15.4～-11.9m的土體進(jìn)行旋噴樁改良，從而形成不透水層。在鋼圍堰內(nèi)周邊采用旋噴樁圍護(hù)一周，以隔斷外部水體對(duì)圍堰的影響。為防止底部壓力水把封底層頂穿成抬起，在圍堰內(nèi)打設(shè)3口排水降壓井。5.圍堰內(nèi)取土與鋼支撐安裝圍堰內(nèi)取土采用人工與小型挖掘機(jī)相結(jié)合的方法施工。垂直運(yùn)輸采用專制吊斗吊運(yùn)方式，吊機(jī)將裝滿土的吊斗吊出圍堰，直接倒進(jìn)運(yùn)土卡車(chē)內(nèi)，運(yùn)土至指定棄土場(chǎng)。在人工挖至-2.5m標(biāo)高時(shí)，由于高壓懸噴的水泥漿上擁土質(zhì)變得堅(jiān)硬，以至無(wú)法人工挖除，不得已，租用了小型挖機(jī)挖土。在挖土的同時(shí)，挖至鋼支撐的標(biāo)高時(shí)，就停止挖土，集中力量和設(shè)備把鋼支撐安裝完畢，再繼續(xù)挖土。因此挖土和鋼支撐的安裝交替同步進(jìn)行施工。挖土?xí)r，為防止地基失穩(wěn)和方便施工，采用三臺(tái)水泵連續(xù)在圍堰內(nèi)的3口降水井內(nèi)抽水；同時(shí)在挖土地面挖設(shè)排水明溝和集水井，用水泵進(jìn)行明水排除。6、圍堰內(nèi)塢口構(gòu)筑物的施工圍堰取土結(jié)束以后，應(yīng)盡量減少基坑暴露時(shí)間，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)把塢口鋼筋砼底板澆筑完畢。塢口底板、泵房部位厚度4.3m，門(mén)坎處厚5.0m，其余部分厚2.6m，圍堰四周的鋼板樁就是底板的模板。塢口底板與兩側(cè)的泵房和門(mén)墩是整體“U”型鋼筋砼結(jié)構(gòu)。在塢口底板施工結(jié)束以后，就可以進(jìn)行水泵房和門(mén)墩的施工。水泵房位于塢口的北側(cè)，共3層，底層地面標(biāo)高-5.2m，第二層-2.2m，第三層+2.5m，水泵房頂部標(biāo)高+7.3m。泵房整體為現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)。門(mén)墩位于塢口南側(cè)，底標(biāo)高-2.9m，頂標(biāo)高+7.3m，結(jié)構(gòu)型式為鋼筋砼實(shí)體墩子。泵房北側(cè)及門(mén)墩南側(cè)的鋼板樁從底至上全部作為外側(cè)模板利用。泵房及門(mén)墩部位的縱向、橫向鋼支撐隨著構(gòu)筑物的澆筑高度而被從下至上拆除，而塢口其余部位的鋼支撐要在泵房、門(mén)墩澆筑到頂，塢口內(nèi)所有構(gòu)筑物全部完成以后才能進(jìn)行拆除。拆除時(shí)需進(jìn)行支撐體系轉(zhuǎn)換。7、圍堰擋水體系轉(zhuǎn)換在船塢施工中，塢室與塢口按照兩個(gè)獨(dú)立工作面同時(shí)施工，①～③軸線屬塢口，③～⑿軸線屬塢身部分，其中③～⑤軸線作為運(yùn)輸通道，頂面標(biāo)高+4.2m，此處作為塢口與塢身的最后合攏處。當(dāng)塢口各項(xiàng)構(gòu)筑物施工全部完成以后，圍堰完成了施工塢口構(gòu)筑物支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用，但為塢室施工創(chuàng)造干施工條件的擋水作用依然存在。因此需要把圍堰擋水結(jié)構(gòu)由臨海側(cè)轉(zhuǎn)換到內(nèi)側(cè)鋼板樁上來(lái)。在內(nèi)側(cè)鋼板樁頂部的導(dǎo)梁上澆筑擋水墻。各項(xiàng)準(zhǔn)備工作完成以后，可以往圍堰內(nèi)部抽水，當(dāng)圍堰內(nèi)水面標(biāo)高達(dá)到下層D609鋼管支撐時(shí)，拆除該層支撐。繼續(xù)往圍堰內(nèi)部抽水。依次拆除所有各層鋼支撐。以水的壓力代替鋼支撐來(lái)平衡圍堰外側(cè)的水壓力和土壓力。以避免圍堰的變形和失穩(wěn)。在完成圍堰內(nèi)支撐體系拆除工序以后，圍堰內(nèi)水面標(biāo)高穩(wěn)定在+4.5m而仰光河水潮差較大一般都在4m左右。因此，鋼圍堰在內(nèi)部水位不變的工況下不能保持穩(wěn)定。因此在①軸線鋼板樁墻的合適部位切割過(guò)水通道加以解決。水下切割鋼板樁工作由專業(yè)人員實(shí)施。內(nèi)側(cè)③軸線上的鋼板樁變?yōu)閾跛畤撸瑝螈邸輩^(qū)預(yù)留通道土墻平衡仰光河水壓力。因此，擋水結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的。擋水體系轉(zhuǎn)變以后，開(kāi)始對(duì)①軸線上塢門(mén)寬度31.3m范圍內(nèi)的鋼板樁進(jìn)行割除時(shí)，分塊進(jìn)行，先割水上部分，在吊車(chē)的配合下割除水下部分。浮箱式鋼塢門(mén)浮運(yùn)到塢口內(nèi)，貼進(jìn)門(mén)坎。由水泵往鋼塢門(mén)內(nèi)灌水使之下沉到設(shè)計(jì)位置。這時(shí)鋼塢門(mén)代替了原鋼板樁結(jié)構(gòu)，形成新閉合圍水結(jié)構(gòu)----新圍堰體系。再用水泵抽干新圍堰內(nèi)的水，則鋼塢門(mén)在外側(cè)水壓力作用下，緊緊地貼在塢口花崗巖止水面上從而達(dá)到設(shè)計(jì)目的，塢門(mén)擋水作用得到實(shí)現(xiàn)，干船塢形成干施工條件，鋼圍堰擋住仰光河水的任務(wù)也已經(jīng)完成，具備了拆除③軸線擋水圍堰的條件。最后完成塢身與塢口工程的合龍。8、小結(jié)8.1緬甸船廠12000DWT船塢圍堰作為塢口的一個(gè)組成部分，取代了通常采用的獨(dú)立圍堰結(jié)構(gòu)（土圍堰或鋼板樁圍堰），是設(shè)計(jì)人員的一個(gè)創(chuàng)新。既節(jié)省了建造圍堰的大量資金，又使施工期船塢安全得到保證。不但減少了水域使用面積，而且給施工創(chuàng)造了塢室、塢口兩個(gè)獨(dú)立的工作面。給干施工帶來(lái)方便。8.2根據(jù)設(shè)計(jì)把圍堰和塢口結(jié)構(gòu)合二為一的設(shè)計(jì)，施工單位編制了一整套合二為一施工的新工藝。圍堰內(nèi)灌水分層拆除鋼支撐體的施工工藝；擋水體系由①軸鋼板樁輪換到③軸鋼板樁的施工工藝；巧妙地在③～⑤軸線預(yù)留+4.2m臨時(shí)通道，解決水壓平衡，最后合龍口施工新工藝；圍堰內(nèi)的各種止水工藝；新的施工工藝是新穎設(shè)計(jì)型式得到成功的保證。實(shí)踐證明，設(shè)計(jì)是成功的，施工工藝是合理的。施工技術(shù)是先進(jìn)的。8.3塢口和圍堰施工