4.1.3.止水帷幕施工
止水帷幕是船坞工程的重要部分,它设置在坞口和坞墙部分,形成全封闭止水系统。本工程止水帷幕采用高压喷射水泥浆止水帷幕,喷射方式为高喷。根据土层条件,高压定喷孔距为0.6米。每1平方米防渗墙的水泥用量不少于500Kg,注浆压力为36Mpa,提升速度为10cm/min,混凝土无侧限抗压强度≥1.5Mpa,渗透系数为10-6~10-7cm/s。注浆的孔距﹑水泥用量﹑注浆压力﹑提升速度均应做试验确定。墙体垂直度偏差≤1/150,孔位偏差≤20毫米。
工艺选择:坞口止水帷幕布置在坞口四周,帷幕墙底标高为-25.0m。坞室止水帷幕布置在坞墙钻孔灌注桩后侧,旋喷桩桩顶标高为-0.4m,旋喷底标高为④~⑤轴为-25.0m,⑤轴之后为-14.0m,按照技术工艺先进、成墙质量可靠的原则,采用新二管法高压旋喷灌浆建造防渗墙,即同时输送高压水泥浆及压缩空气,进行旋喷切割土体成桩,胶结成为止水帷幕防渗墙,剔除常规的三重管法施工。
参数确定:通过现场围井抽水试验计算,取得试验参数,以此为依据指导施工生产,参数如下。
指 标 压力(MPa) 高压水泥浆 流量(L/min) 喷嘴孔径 压缩空气 压力(MPa) 喷浆提升速度V(cm/min) 喷浆管旋转速度(r/min) 浆液比重(g/cm3) 工艺流程图:如下图所示
高压旋喷 数 值 26~30MPa 55~75 Φ2.0~2.4mm 0.5~0.7 12~15 13 ≥1.5(1:1水灰比)
设备选择:主要设备数量表如下表所示 设备名称 高喷台车 高压泥浆泵 空压机 搅拌系统 地质钻机 设备型号 GP-1800 XPB-90 W3/7 JB400/43 XY-1 设备数量 2台 2台 2台 4台 2台 设备用途 提升旋转喷具 输送高压水泥浆液 输送压缩空气 拌制水泥浆液 地质钻孔 用电功率 15KW 90KW 18KW 6KW 15KW 施工工艺:采用分二序孔施工,先施工Ⅰ序孔成桩,后施工Ⅱ序孔切割咬合成为止水帷幕墙。其平面布孔示意图见下图。(隔桩跳打,先为Ⅰ后为Ⅱ,见下图示意),高压旋喷帷幕墙施工主要分为引孔、浆液配制、高喷作业三个步骤。
4.2土方开挖
土方开挖是本工程的重点难点之一,坞口开挖为深基坑支护垂直开挖,开挖深度深,坞口内三层钢支撑也增加了开挖难度;坞室土方开挖量大,开挖方量达30万立方,施工设备多,工效低,坞室土方开挖主要采用反铲挖掘机阶梯方式开挖,通过水域水运到指定抛弃区,坞口土方开挖选用一台PC500垂直伸缩挖机和SK400型小挖机配合开挖。
1)、基坑开挖范围:船坞基坑开挖主要为坞室桩基支护垂直开挖基坑和锚定墙基坑土方开挖、吊车道土方开挖、坞口深基坑土方开挖。坞室区现有地面标高普遍在+3.50m左右。开挖范围内表层覆盖主要为回填的山皮泥,夹杂块石,块石大小不一。船坞坞宽41.8m,有效长度长度309m,锚碇墙距离坞壁宽30400mm。坞口平面尺寸60.4X19m,开挖面底标高-10.0m,局部-12.0m。 2)、土方施工顺序:根据现场条件和施工安排,坞室土方开挖要求由(20)轴向(4轴)方向进行,节段开挖分层、分台阶开挖,多台挖机连接开挖。过渡段(4)-(6)轴土方垂直挖运,通过西侧4-5承台预留通道外运。坞口土方总体分层开挖,开挖一层,安装一层支撑,一层内由一侧向另一侧开挖,边挖边安装支撑。 3)、坞室土方开挖方案:根据江门南洋船坞土方开挖经验,银星船坞土方开挖同样借鉴该方法进行施工。坞室土方分两大部分开挖,第一部分开挖(20)-(6)轴线部分;坞室土方开挖前需在该开挖段锚碇系统完成超前20米左右,一期土方回填结束后进行(见坞室墙后回填示意图)。根据坞室宽度和挖机工作半径,坞室横断面方向按2个流水面开挖,每板块分层、阶梯开挖后,立即转入另一板块进行开挖,旋环进行(见土方开挖图)。土方开挖采用3部挖机分阶梯一字摆开,每台挖机坐位高差2.5m左右。一台挖机装车,布置在装车位置,另两部PC-200型挖机布置在开挖台阶上,主要作用链接转运设计开挖面以上土方,供给装车挖机运走。
钻孔灌注桩IIIIIIIIIIIIIIII高压旋喷止水帷幕D800mm
nn+2轴线轴承台线钻孔桩4)、坞口开挖:为深基坑支护垂直开挖,坞口平面尺寸60.4X19m,开挖面底标高-10.0m,局部-12.0m。基坑顶部2层土方采用PC200型挖机施工,开挖到支撑的安装标高。顶层土方开挖待圈梁强度达到设计强度后进行,一次开挖到支撑安装标高,开挖后立即进行支撑安装。第二层土方开挖待第一层支撑安装后立即进行开挖,开挖道路沿着圈梁周圈,挖机两边分层对称开挖。开挖时注意支撑PHC管桩的保护工作,由于支撑桩的的抗侧向稳定性差,故在开挖时注意分层对称,每层开挖高差不大于1m,保证开挖深度不大于1m。开挖时,密切观察PHC管桩的稳定性。3、4、5层土方开挖施工:考虑到第2道支撑系统安装后,支撑密集,采用垂直开挖,选用垂直伸缩挖机。垂直开挖时,利用SK400型挖机配合施工,倒土到伸缩挖机工作范围。同时边挖边进行支撑体系安装,并同步观测钢支撑的轴力计和基坑变形。 4.3、船坞锚碇系统施工
1)锚碇系统组成:银星船坞采用锚拉式与减压排水相结合的结构方式,坞墙排桩采用锚碇系统结构稳定(见锚碇装置平面布置图)。锚碇系统由φ70锚碇钢拉杆、钢筋混凝土锚碇墙、墙前被动块石棱体等组成(见锚碇系统平面图)。拉杆间距 1.45m,中心标高+3.90m,长28m。其一端伸入钢筋混凝土锚碇墙 ,一端嵌入坞墙承台底板,从而形成了本船坞的锚碇体系,为坞施工及使用期间起到稳定坞墙的重要作用。
2)施工工艺流程:(见图)
拉杆上被动棱体抛石 锚碇墙砼施工 锚碇钢拉杆安装 承台与锚碇墙间整平、垫石安装 锚碇墙砼施工 锚碇墙基坑开挖 拉杆下被动棱体抛石 坞墙承台砼施工 预埋锚拉杆连接件 锚碇墙砼施工 钢拉杆张拉 拉杆连接件防腐 回填土覆盖压实 3)锚碇基坑开挖
锚锭基坑采用开机械开挖至-2.0m标 高 ,然后再人工整平浇注厚100mm的C10垫层。 4)锚碇墙施工
锚碇墙厚度为400mm, 墙高为4400mm,分段长度同船坞结构分缝长度20m。锚碇墙一次绑扎钢筋,支模分三次阶段 ,分层浇筑砼 。支模时在-0.20m 位置按设计要求埋设φ10OmmPVC管作为拉杆穿孔。管子预埋时先做好检查 、校正工作,以确保其位置 、标高、方向正确,并且与承台预埋件相互对应 。
5)干砌块石体施工
锚碇墙施工完毕即进行被动棱体的第一层干砌块石施工 ,墙前棱体砌至-0.30m 标高,墙后对称回填夯实土。干砌块石采用外形规则,切面较为平整的未风化块石 ,用挖机配合人工堆砌 ,并使块石长边竖直堆砌,大块石之间空隙用小块石塞填 ,以确保块石大小搭配 、砌放密实 。
钢拉杆安装 、张紧后 ,为了防止砌石碰坏钢拉杆及其外面包裹的防腐层 ,先由人工用块石在拉
杆两侧及上部垒出“Ⅱ”型抛填体。然后进行上部第二层大范围整体砌石。 6)锚碇钢拉杆制安
本船坞拉杆共532根。加工时要求连接螺栓与拉杆采用坡口焊,焊接时须满足设计要求,并确保拉杆同心度与焊接质量(见钢拉杆加工图)。拉杆的丝扣、紧张器和螺母应逐个进行试拧检查。拉杆运至现场后及时进行防腐处理 ,先用钢丝刷人工除锈 ,然后涂刷环氧富锌漆二度,再包裹玻璃纤维布二层,每层外面涂刷水沥青二层。包裹时不得出现“空鼓”。丝杆与丝扣涂抹黄油保护。待承台底板 、锚锭墙混凝土达到强度后即可安装钢拉杆。安装前先在拉杆轴线处每 3~4m设一个素砼垫块,并用水准仪找平。然后安装拉杆、连接件、紧张器及墙后螺母等。拉杆安装要求轴线水平 、顺直 ,无明显折角。经检查无误后,对已安装到位的锚拉杆用自制简易张拉装置预加 100kN 的预加应力进行张紧处理(见锚碇墙后张拉钢拉杆断面图)。施加初始应力采用墙后张拉方式进行张拉 ,具体方法是在锚碇墙后布置千斤顶 ,千斤顶前后均有螺帽.千斤顶依靠其后面的螺帽张拉拉杆,然后拧紧其前面的螺帽。一个结构分段的拉杆施加应力保持分次分批逐根进行,确保该分段内拉杆受力均匀。拉杆安装后,对紧张器、连接件等同样进行防腐处理。
焊接组装图 3、拉杆头2、拉杆体1、拉杆螺杆头90、L4(、L3)
8钢拉杆 液压千斤顶 M80螺母
7) 回填土
在锚拉杆安装及棱体砌石结束后 ,在拉杆及棱体上部回填粘土并碾压密实。回填土分二次进行,回填分期见《锚碇系统剖面图》。用推土机或挖机推土整平,并用小型振动平碾进行压实,先静压 ,再振压 ,直至设计要求的土方密实度。土方回填过程中,注意施工机械不得碰撞结构砼及拉杆,在机械回填不能到位的死角,需要人工进行平整,用蛙式打夯机夯实。 4.4、坞墙结构施工
坞室两侧为坞墙结构,轴线编号为(4)—(20),长度309m,共分16段,分段长20m,端部坞墙长41.8m,共分4段。坞室墙体为排架桩加混凝土衬砌结构形式,坞墙排架桩采用锚锭墙稳定结构;坞墙为双孔共用廊道顶设有引船小车轨道、系船柱、接电箱等等附属设施。本节主要介绍坞墙结构的镶面混凝土施工及公用廊道施工。 4.4.1坞室墙体
L3为左旋)