南通船闸下游引航道护岸应急改造工程的组织实施

袁平 南通市港航事业发展中心南通船闸运行中心

1.引言

南通船闸建于上世纪60年代初，位于通吕、通扬运河入江口段，下游距长江口1.2km，是南通地区水上交通咽喉。由于南通地区建材物资需求量大，通过船闸的船舶较多，船闸年通过量2500吨以上，大大超过了500万吨的年设计通过量。南通船闸下游引航道护岸原为浆砌块石扶壁式结构，建成于上世纪80年代未，结构单薄，建设标准较低。近40年的使用中，由于船舶吨位的提高，护岸长期受船舶碰撞及船行波、船舶启动时螺旋浆的搅动、长江潮水的冲刷等因素的影响，护岸结构出现损坏、局部墙前土掏空严重，局部护岸倒塌，已威胁到停泊在靠船墩处的船舶安全及防洪大堤安全，2019年相关部门决定对南通船闸下游引航道护岸分期实施应急改造工程，以确保船闸的安全运营。

2.方案的确定

本次护岸改造工程的原则是拆除原有护岸，建设满足使用要求的新护岸。结合气象水文、地形地貌、工程地质与工程施工对周围环境及船闸安全运行的影响等因素，组织进行了方案比较，以选择更为合理的改造方案。

2.1 方案比较

表1是各设计方案的优缺点比较。在工程实际应用中，不仅要求成熟的技术方案，而且考虑外部的施工条件，并保证改造后的护岸结构相对稳定。

通过分析，方案一相对合理。是由于结构简单，后期无需维护；施工无需大开挖，对护岸后方景观绿化与防洪大堤影响较小，且长江潮汐对现场施工影响也较小；工程施工在靠船墩及原护岸后侧，对船闸运行无影响。

2.2 工程设计

方案设计如图1所示，前排灌注桩+后排锚固桩结构，对原护岸进行应急改造，并在前排灌注桩后设连排咬合水泥搅拌桩，以防止前排灌注桩之间漏土。

前排钻孔灌注排桩直径φ1.0m，按一字形间隔排列，间距1.1m，桩长15.5m；上部设钢筋砼帽梁，帽梁高1.5m，宽1.5m，顶高程▽3.20。后排锚固桩采用φ1.2m钻孔灌注桩，间距为2.2m，桩长13.0m；上部设钢筋砼帽梁，帽梁高1.0m，宽1.5m，顶高程▽2.70。前后两排灌注桩中心距6.5m，通过系梁连接，系梁断面尺寸为0.5×0.5（m）。

为防止灌注桩之间漏土，在前排灌注桩后方设直径500mm的水泥搅拌桩，桩顶、底高程分别为▽1.70、▽-5.80，桩长7.5m，水泥搅拌桩连排咬合，中心距400mm（咬合10cm）。

表1 方案优缺点比较表

为增加前排灌注桩的美观，在桩前增加挂板，顶、底高程分别为▽1.70、▽0.00。

图中除高程（废黄河零点）以m计外，其余均以mm计。

3.工程施工期的控制

影响工程施工的主要因素是长江潮汐、施工环境与护岸墙后土下块石，本工程施工的难点是前排灌注桩施工。如何化解影响施工的因素与解决施工中的难点，保证施工顺利与施工质量，需合理的施工方法及施工中出现问题的处置方法。

3.1 施工工序

绿化迁移→块石清理、场地平整→护岸倒塌段围堰构筑→灌注桩施平台设置、泥浆池设置及钢筋加工场地→灌注桩施工→挂板预制→水泥搅拌桩施工→老驳岸拆除→挂板安装→帽梁、系梁浇筑→墙后土方回填→绿化恢复。

3.2 灌注桩及水泥搅拌桩的施工质量控制

（1）施工前查清施工场地工程地质情况与长江南通段潮汐情况；绿化迁移、场地平整让施工有足够的施工场地；清理块石，减小对灌注桩、搅拌桩施工的影响。

（2）灌注桩施工采用回旋钻机成孔，泥浆护壁，正循环排渣工艺。钻机成孔时，粘土制浆护壁，清孔检测泥浆的比重、粘度、含砂率与孔深；钢筋笼直径允许误差1cm，钢筋笼安放后，顶标高允许误差为5cm，灌注桩桩基沉淀厚度不得大于0.1m；混凝土浇筑在二次清孔结束后30分钟内进行，初灌量必须保证导管底部埋入混凝土中80cm以上，且连续灌注。

图1

表2 试桩参数

表3 水泥搅拌桩各桩抽检综合质量评分表

（3）水泥搅拌桩施工需验证方案可行性与技术参数，先进行工艺性搅拌桩的试桩。水泥搅拌桩掺灰量20%，桩身（拌和土）强度标准值不小于1080Kpa，7（28）天强度不小于设计值的30（70）%，采用“四搅两喷”施工工艺，按水泥搅拌桩施工流程试桩3根。

表2为试桩参数，以相同的水灰比、喷浆压力，不同的下搅、提升速度试桩。

检测单位对3根试桩钻孔取芯检测，表3为水泥搅拌桩各桩抽检综合质量评分表，3根不同下搅、提升速度施工的水泥搅拌桩综合质量等级为优。

根据试桩参数与钻孔取芯检测报告进行分析总结，3#试桩参数作为水泥搅拌桩施工参数。

（4）挂板预制与安装的质量控制。挂板在预制场地制作，然后运到工地现场安装。挂板按预制件工艺要求施工，挂板预制时迎水面须进行二次抹面收光，同时对预制板进行覆盖，喷水养护，保持湿润。挂板安装前清理灌注桩前块石，开挖至▽-0.6，GPS放样，汽车吊吊装挂板并固定，以确保挂板迎水面线形美观。

（5）帽梁、系梁浇筑的质量控制。帽梁、系梁浇筑按混凝土浇筑技术要求进行，但要注意的是帽梁的整体线形。帽梁、系梁浇筑施工受长江潮水影响较大，高潮位时无法进行施工，立模、浇筑需在水位▽-1.8以下进行。立模结束后要看潮水情况，才能浇筑混凝土。只有当退潮时，潮水退至模板以下，立即清理模板内杂物积水和钢筋上的污垢后，才能浇筑混凝土，保证混凝土初凝时间不小于4小时。掌握长江潮水变化规律，减少潮水对工程施工的影响。

图2 结构平面图（变1）

图3 结构平面图（变2）

4.对桩孔出现扩孔的处置

施工中，当钻孔至▽-1.0～-2.0时，出现钻杆抖动，下钻困难，成孔后检测发现桩孔扩孔。混凝土浇筑超方严重，每根灌注桩设计混凝土用量12.2m³，个别桩混凝土用量在14m³～17m³之间。

4.1 扩孔状况

由于扩孔，对其它桩位灌注桩的施工产生了影响。9#、11#、16#、43#桩钻孔施工，钻孔至▽-1.0时无法下钻，当对该桩位进行开挖探查发现，9#、11#、16#、43#桩桩位处已被相邻桩扩孔混凝土填充，9#桩相邻的8#与10#号桩之间间距为0.2m；11#桩相邻的10#与12#桩之间间距仅为0.85m；16#桩相邻的15#与17#桩之间间距为0.8m；43#桩相邻的42#与44#桩之间间距仅为0.2m。

4.2 原因分析

部分桩位在钻孔时，出现下钻困难或钻杆抖动，起钻检查时有块石带出。为分析扩孔原因，查阅建闸设计资料与原护岸设计施工资料，下游引航道两侧原为土坡。据当地村民反映，船闸下游引航道两侧土坡受潮水、雨水冲刷，土坡出现坍塌现象，局部地段坍塌严重，危及防洪大堤的安全，当地防汛部门在土坡坍塌处抛填大量块石。钻孔前对施工地段进行土方开挖，清理块石，由于长江水位原因未能将块石清除。通过分析，桩孔扩孔是桩位下块石所致。

4.3 桩身检测

采用低应变动力检测法对灌注桩进行检测，8#、10#、12#、15#、17#、42#、44#桩桩端反射较明显，距桩顶2.7m有扩径缺陷所产生的反射信号，混凝土波速处于正常范围，桩身砼结构基本完整，属Ⅱ类桩，其余为桩端反射较明显，无缺陷反射波，振幅谱线分布正常，混凝土波速处于正常范围，桩身砼结构完整，属Ⅰ类桩。

4.4 处置方法

由于个别桩孔扩孔，受影响的桩无法按原设计桩径施工。根据灌注桩检测报告及9#、11#、16#、43#桩桩位开挖检查分析，提出如下解决方案。

（1）11#、16#桩的相邻两侧灌注桩，因扩孔被混凝土填充，桩间距不足1m，不能按原设计的桩径进行施工。其解决方案为将桩径由φ1.0m变更为φ0.8m，桩长不变，钢筋笼直径0.88m变更为0.68m，钢筋型号及数量不变，并在φ0.8m灌注桩后侧增加4根φ0.5m、长7.5m水泥搅拌桩，11#、16#桩两侧▽-1.0以上的间隙用混凝土填充。如图2所示。

（2）9#、43#桩的相邻两侧灌注桩，因扩孔被混凝土填充，在▽-1.0以下桩间距仅为0.2m，9#、43#桩无法施工。其解决方案为将在9#、43#桩位后侧各施打4根PHC（AB）400长8m管桩+4根φ0.5m、长7.5m水泥搅拌桩，且在两桩位相邻灌注桩▽-1.0以上植筋，浇筑钢筋混凝土。如图3所示。

（3）为提高桩间隙防漏土效果，在9#、11#、16#、43#桩位后侧增加的水泥搅拌桩，并与原设计施工的水泥搅拌桩相互咬合10cm。

5.结语

根据船闸运行情况与引航道护岸加固改造的外部环境，合理的改造加固方案，既能起护岸加固效果，又能起到防止水土流失而导致的堤坡坍塌，保护防洪大堤的安全；又能起到防止泥土进入引航道而造成於积，影响过闸船舶停泊与航行。合理的施工工序有利于工程施工顺利，有利于工程施工质量。施工中出现的扩孔问题的原因分析与处理方案，对二期加固改造的设计施工有一定的借鉴意义。