船坞港池工程防渗体系施工组织策略及控制要点

◎ 刘涛 中国铁建港航局集团有限公司第三工程分公司

现阶段我国海洋事业取得了令人瞩目的成就，随着中国工业能力的不断提升，在建造巨型船舶方面拥有的经验越来越丰富，取得的成就也越来越大，但传统船坞的规模上还局限于满足以前的小吨位船舶，不能够与大吨位船舶相匹配。鉴于此问题凸显尤为明显，如何增大船坞规模便是摆在眼前迫切需要解决的问题 。通过在成本和适用性方面综合考量，为提升船坞的适用性，在不拆除原有船坞的基础上，进而延长船坞的长度，在不同程度上也可满足大部分吨位船舶的保养与维护。在船坞施工过程中，防渗工作非常重要，关乎工程成败。帷幕灌浆技术作为防渗处理的重要措施，在船坞施工中的应用较为广泛，能够较大限度降低渗透量。但在船坞工程建设期间，受多种因素影响，未能充分掌握帷幕灌浆技术应用的核心，对工程整体质量产生不利影响。所以，必须深入分析船坞工程施工中的帷幕灌浆技术的运用核心，掌握帷幕灌浆技术优势及施工要点，进而规避容易出现的问题，提升船坞工程总体施工质量。[1]

1.工程概况

本工程为某船厂船坞延长工程，升船机港池平面有效尺度20m×86.5m×16m，港池设计底标高-10.0m。包括升船机港池池壁、底板及船坞延长段的衔接等内容。项目位于大连市旅顺口区，在鹤大线南侧，老虎尾西侧，黄金山炮台北侧。项目距离旅顺新港直线距离12km，距离机场29km，距离大连火车站34km。工程地理位置见图1。

图1 工程地理位置图

根据地勘报告及现场试验确定采用高压旋喷桩+帷幕灌浆形式形成永久帷幕灌浆止水系统。高压旋喷桩420根，规格为Φ1000mm@700mm，桩顶标高-0.15m，桩底标高-11.00m。帷幕灌浆289根，规格为Φ1000mm@700mm，桩顶标高-11.00m，桩底标高-29.00m。旋喷桩施工中，若发现旋喷桩导孔过程中块石粒径大于0.50m，需在此桩内侧补桩两根，相邻两桩确保搭接不小于200mm。

2.工程地质情况

根据勘察报告显示，在勘探深度内，场地地层自上至下依次为：

（1）杂填土（Q4 ml）：黄褐色、灰褐色，稍湿、松散，主要由炉灰渣等工业垃圾、砖块、砼块、碎石及粘性土等组成，其中ZK4、ZK 5号钻孔均在4.8m～4.9m处遇混凝土基础，未能穿透。该层场地钻孔均有分布，层厚2.50m～8.90m，层底高程-2.33m～4.90m，层底埋深2.50m～8.90m。

（2）淤泥（Q4m）：灰黑色，饱和，呈软塑状态，有腥臭味，混少量贝壳，局部夹薄层粉砂，混少量贝壳，该层场地钻孔大部分分布，层厚2.60～4.20m，层底高程-6.11 m～-3.50 m，层底埋深10.90m～12.70m。

（3）淤泥质粉质粘土（Q4m）：灰黑色，灰色，湿-饱和，软可塑状态，含有机质、贝壳、石英岩角砾等，层厚1.20～10.10m，层底高程-8.33m～-1.18m，层底埋深7.20m～14.60m。

（4）含砾粉质粘土（Q4al+pl）：黄褐色，湿，稍密-中密，呈可塑状态，无摇震反应，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等，层厚1.10～4.60m，层底高程-10.13m～-4.08m，层底埋深10.10m～17.40m。

（5）1全风化板岩（Zc）：黄褐色，散体碎裂结构，板状构造，岩芯呈土状及碎块状，手掰时易碎。极软岩，极破碎，岩体基本质量等级Ⅴ级，层厚0.80～4.10 m，层底高程-17.41m～-7.78m，层底埋深13.80m～24.80m。

（6）2强风化板岩（Zc）：黄褐色，泥质变余结构，板状构造，风化裂隙很发育，岩体基本质量等级为Ⅴ级，层厚1.10～16.40m，层底高程-24.18m～-12.21m，层底埋深19.60m～30.20m。

3.水文地质条件

勘察场地所有钻孔均见有地下水，地下水赋存类型有两种：其一赋存于杂填土中第三系疏松层中的孔隙水量偏多，主要补给来源为自然降水及场地西部的海水；其二，赋存于基岩裂隙中的基岩裂隙水，属弱富水，补给来源为大气降水及海水。场地地下水与海水联系密切，地下水受海水潮汐影响较大，勘察期间观测场地地下水水位变幅0.50～1.00m，地下水水位埋深为2.80～4.60m，标高为2.37～3.45m。

本次勘察参考周边工程数据，考虑不利因素，并结合地区经验综合分析确定渗透系数k值。详见表1。

表1 渗透系数建议值表

4.施工总体方案及工艺流程

4.1 主要工艺流程

见图2。

图2 帷幕灌浆施工工艺流程图

4.2 主要施工方法

4.2.1 灌浆前施工准备及应具备的施工条件

①场地具备施工条件，施工机具性能稳定，施工材料符合要求。

②灌注桩部位及周边的岩基固结灌浆完成并通过质检并合格。

4.2.2 施工轴线及孔位布置

灌注桩施工结束后，由测量人员根据施工图纸测量放点，定出旋喷桩轴线并做出标记，确保帷幕灌浆孔中心线偏差符合规范及设计要求。再根据现场地面实际标高及旋喷桩设计桩顶标高、底标高，测算出钻孔及灌浆的深度。

4.2.3 钻孔施工

通过分析项目的地勘报告的数据及相关资料，帷幕灌浆钻孔采用自下而上灌浆法施工，施工中主要按以下技术要求进行控制：

①实际灌浆孔位置偏差应满足设计及规范要求。施工期间要记录所有实际钻孔位置及孔的底标高。

②灌浆孔应选取较小直径为最佳，但终孔孔径应大于Φ56mm。帷幕灌浆孔应分段进行孔斜测量。

③每钻完一孔，经验收合格后盖住孔口，防止孔内掉入异物。

4.2.4 喷浆方式和灌浆方法

帷幕灌浆的灌浆孔施工顺应遵循分序加密的原则。特别是采用三排孔组成的帷幕，应先对下排孔进行注浆，再对上排孔进行注浆，最后灌注中间排孔。

本项目采用纯压式灌浆，灌浆长度为6m，第一段灌浆的灌浆塞应穿越混凝土与中风化接触面安放，下面其他各段在段顶以上50cm处安放，以防止发生漏灌的情况。

4.2.5 灌浆压力和浆液变换

当帷幕灌浆采用纯压灌浆时，压力表与灌浆孔孔口间的管路长度控制在1～5m为宜，灌浆压力要保持持续稳定，通过测量数据读出压力波动的平均值，要全面记录所有数据。本项目灌浆压力的提升要满足一次升压法的各项要求，升压过程中应防止发生任何形式的变形破坏。

4.2.6 灌浆结束标准和封孔方法

各灌浆段灌浆的结束条件应根据现场灌浆设备的性能、灌浆设备的压力、灌浆总量和灌浆段长度全方位确定。并应满足以下要求。

①当灌浆段在最大设计压力下，注入率不大于1L/min后，持续灌浆30min后，灌浆即可终止。

②当地质条件复杂、浆液注入量较大、灌浆压力较小时，帷幕注浆的时间应予以适当延长。

全孔灌浆结束后，应以水胶比为0.5的新鲜普通水泥浆液置换灌浆孔内稀浆或积水，采用全孔灌浆封孔法封孔。

4.2.7 特殊情况处理

灌浆施工期间，若出现冒漏浆，应根据具体情况采用表面堵塞、低压、浓浆、限流、限量、间歇、待凝、复灌等方法对冒漏浆进行处理。

灌浆过程中发生串浆的情况，应立即对串浆孔进行封堵，待灌浆结束后，再对串浆孔进行扫孔、冲洗、灌浆。[2]

4.2.8 灌浆工程质量检查

帷幕灌浆的质量评定应以压水试验报告为主要依据，并根据现场施工作业成果资料和其他试验检测资料进行综合分析确定。

5.施工技术要求

5.1 高压旋喷桩施工技术要求

1）高压喷射灌浆应采用新二重管法进行施工，保证水泥浆液的压力大于35MPa；喷浆时提管速度要慢且小于150mm/min，转速应大于15r/min；高压喷射灌浆水泥应采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，浆液比重控制在1.5左右。旋喷桩每立方米土体中的水泥掺入量应大于600kg。

2）止水帷幕桩体垂直度应小于1/100，所有灌浆孔均应使用专业工具一起测量倾斜度。

3）永久止水帷幕的高压旋喷桩共两排，设计桩径为Φ1000mm，排距为600mm，前排桩间距为1700mm（设在灌注桩之间），后排桩间距为700mm、桩间搭接不小于300mm，施工中可通过试验，根据实际桩径的大小调整桩距；每排孔应按三序孔跳孔施工并保证桩的连续搭接。

4）基坑开挖至设计标高后应将旋喷桩顶部100mm内的浮浆凿除，浇注胸墙承台底板时，旋喷桩顶应伸入底板内50mm，板和旋喷桩顶之间应设置二道遇水膨胀腻子。

5）质量要求和检查方法:质量检验点的数量为施工孔数的1%～2%，要求高压喷射注浆桩体28d龄期无侧限抗压强度不应小于1.5MPa，止水帷幕旋喷桩可在墙后局部开挖检查，并选取若干位置钻孔取芯制成试块进行室内物理力学性能试验，取样数量不少于总桩数的0.5%且不少于3根。每根桩取芯数量不少于3点，每点3件试块。施工完成后选取一定数量的钻孔进行压水或抽水试验，测定帷幕的抗渗能力，要求其渗透系数小于10-6cm/s级别。

5.2 帷幕灌浆施工技术要求

1）帷幕灌浆所用水泥应为P.O42.5级普通硅酸盐水泥，浆液应采用纯水泥浆。若需添加剂，必须通过现场灌浆试验确定。

2）灌浆施工时应先施工内侧的一排孔，再施工外排孔，每排孔应按三序施工。

3）灌浆前可先在基岩内开槽浇筑C25素砼压顶板并预留灌浆孔（也可结合主体结构，也可分层压浆），在砼强度达70%设计强度后方可进行灌浆作业。

4）进行灌浆施工时，灌浆孔应采用合适的钻头钻进，孔位偏差不得大于10cm，各孔在灌浆前应用压力水进行冲洗，各区段的先导孔在冲洗后应进行分段压水试验。

5）灌浆的方式及灌浆压力和浆液的转换需在现场通过试验确定，并在施工过程中根据实际情况进行调整。并应按照有关规定确定灌浆结束标准和相应的封孔方法。

6）帷幕灌浆质量检查以压水试验结果为主，在止水帷幕中心线上每隔15m左右布置一个检查孔自上而下分段卡塞采用五点法进行压水试验并进行灌浆和封孔。压水试验应在该段灌浆结束14d后进行，当试验得出的透水率小于0.03L/min＊m＊m（3Lu）时，可认为灌浆施工合格。钻孔检查时应计算岩芯获得率并进行书面描述。

6.施工控制要点

（1）要建立健全各级管理人员责任制，管理人员必须尽职尽责，高标准严要求进行管理；质检准确进行质量管理，做到事前交底，中间检查，事后验收三环节控制。

（2）确保所采购的工程材料规格及参数满足设计与规范规定要求。

（3）现场高压喷射浆液拌和采用施工用水，水质要符合混凝土拌合用水的要求。

（4）对现场施工人员进行“三级”安全教育。

（5）经常观测基坑开挖段的边坡稳定情况，发现隐患，应采取相应措施进行护坡或相关技术处理。

（6）现场施工设备用电要有漏电保险装置，做到一机一保护。在用电设备工作前，均应认真检查，确认安全后方可施工。

（7）机械设备要按规定的周期进行例行检查，确保机械设备处在可控状态。

（8）施工生产废水、弃浆不得排入现场，所有废弃物待工程完工后统一处理。

7.结语

伴随社会经济的高速发展，水工基建事业也得到了极大的发展。帷幕灌浆技术作为水工工程施工的主要技术之一，通过帷幕灌浆施工技术，可有效提升施工技术水平，规范施工工艺，做好质量控制工作，可进一步推动我国水利工程行业的发展。