港口航道工程地下连续墙技术研究

聂头龙

（江西省港口集团有限公司，江西 南昌 330006）

某枢纽水利设施的作用是航道航运管理，同时满足灌溉与水力发电方面的需求，其主要的组成工程结构部分是右岸100t 级二、三线船闸，上跨下游引航道的省道特大桥项目，还有很多的配套工程、航道工程，组合形成体量庞大的枢纽工程。在该工程项目中，建设的规模比较大，土石方的开挖量较大，是整个线路最主要的施工部位。该船闸工程的下游引航道为淤泥覆盖层，组织人员进行引航道的开挖作业，两侧填筑防洪堤，比较常用的方式是地下连续墙技术。该结构的刚度大、强度高，且机械作业现场的效率较高，并且具备较好的挡土、挡水等功能，航道开挖的效果更好，从而满足航道的运行要求。

1.1 加强地质勘查，选择合适施工方案

通过对现场的施工地质条件开展调查和分析，落实到现场地质勘查工作，发现施工现场有较多的部位存在淤泥质黏土土层结构，结构的性能比较差，力学性能不足，防洪堤填筑、引航道开挖时，存在总体抗滑性不合格的情况，现场施工难以达到标准和规范性要求，必须加强地基加固处理，提高结构的性能。在施工的初期阶段，选择使用单轴水泥搅拌桩处理方式，由于成桩的质量性能比较差，地基也难以满足要求。在坡脚的部位，应用搅拌桩以及阻滑地下连续墙的施工方式，经济性比较差，最终选择应用钢筋混凝土阻滑地下连续墙方式进行加固处理，从而保证地基结构强度性能合格，符合工程的施工标准要求[1]。

1.2 施工过程的安全

因为现场施工工期相对比较紧张，并且当地的气象资料显示，3、4、5月的降雨量比较大，为了使工期满足要求，现场施工达到安全性要求，下游的引航道抗滑地下连续墙处于大型桥梁的上游部位，施工单位选择应用铣槽机开槽作业；
下游部位应用冲孔、抓斗的施工方式，以达到开槽的效果和要求。因为抗滑地下连续墙结构的现场有较多的淤泥质土，厚度比较大，难以满足机械作业的要求。为了提高施工的效果，将淤泥层结构转换为石渣垫层的形式，换填高度在1m 左右，现场施工道路宽度为16m，下游钢筋换填厚度22m，并浇筑C25 混凝土以达到硬化的效果，宽15m、厚30cm，达到结构承载性能的要求，从而符合人员与设备的安全性要求，不会影响施工效果。

2.1 明确施工程序

在引航道的施工中，软基结构的性能较为特殊，开挖现场对于施工要求比较高。现场施工应用地下连续墙技术前，要对现场地质条件展开全面调查和分析，加强施工工艺控制，以降低噪声等污染的问题，提高项目施工水平。同时，地下连续墙的承载性能比较高，承受上部土体荷载作用，预防发生二次滑动的问题，降低项目现场施工安全隐患。在工程实施中，有着较高的技术优势，所以在船闸工程中使用效果非常好。从施工工艺方面分析，在最初开展地下连续墙施工中，上游段的施工将平台控制在14.5m 高程，当结构龄期达到7d 后，进行防洪堤的浇筑作业，而28d 后达到堤顶的位置，引航道需要在14d 龄期后完成开挖作业。下游部位应加强控制，现场施工的质量管理尤为重要，逐层开挖回填处理，形成稳定的防洪堤结构。从上边缘堤顶开始进行，逐级开挖作业，每一级高度在20cm 左右，并且形成锯齿形的结构面，上下游的开挖效果符合要求。对于没有滑坡段的结构，先进行施工平台制作，然后再开展地下连续墙施工[2]。

2.2 软基开挖中地下连续墙施工

在开展地下连续墙施工前，先准备施工材料，使用C30 混凝土，材料的准备量充足，不会给工程的质量产生任何影响。导墙现场作业应用挖机进行，拆模结束后及时应用木枋完成支撑作业，形成槽型后开始推进作业，并应用抓斗成槽处理，进入岩层后使用冲击钻作业，最终要打到中风化层1.6m 以上深度。在开挖现场加强速度控制，保持均匀进入，且在挖槽阶段应加强泥浆高度、稠度方面的控制。制作泥浆使用的材料是膨润土、水以及添加剂，保证黏度、密度符合要求，且经过成熟24h 后才能运输到现场使用，确保槽壁的稳定性合格。开挖作业现场应该在沟槽的两侧连接管道，及时将底部的泥浆清理干净，确保沉淀层的密度控制在1.2 以内，厚度在10cm 以下，并加入钢筋笼结构。墙体结构采取混凝土浇筑施工，该环节确保混凝土顺利进入内部，形成稳定的结构，提高地下连续墙的性能和质量。

2.3 合理布置排水设施

在现场开挖作业中，基坑中容易出现较多的积水，需要在现场布置集水井，提高抽水的速度，及时将积水下降到规定的范围内。在现场合理部位，安装2台污水泵持续性排水，给现场施工提供良好的条件。同时，在地下连续墙外侧排水系统开挖中，周边都要设置排水沟，且上游准备空间足够大的抽水坑，安装数量、性能合格的水泵进行连续性抽水作业。在该环节，要避免地下连续墙侧压造成的负面影响，提高结构的整体性与安全性。

2.4 加强安全监测控制

在地下连续墙的槽段施工作业中，安全监测极为重要。在合适的位置设置监测点，随时掌握地下连续墙的变形情况，并快速分析可能产生的安全事故，对后续的施工管理和控制产生积极的作用。应用全站仪进行监测工作，组织专业技术人员开展各项工作，每日进行数据的汇总和分析，并对出现数据偏差过大的情况及时采取措施处理，防止对引航道的施工造成不利的影响。

2.5 现场设施循环性系统

在槽段的开挖现场作业中，要进行现场的槽段淤泥的沉渣清理，防止造成不利的影响，通常应用吸力泵进行。地下连续混凝土在浇筑时，应用导管开展施工。槽段长度在6m 以下时，2 个导管即可符合施工需要；
槽段长度在6m 以上时，应布置3 个导管进行浇筑施工。严格控制导管内径，以超过粗骨料直径8 倍为宜，最低也不能小于4 倍，否则会导致施工无法进行。现场浇筑时，导管插入混凝土内部2～4m。浇筑时保持稳定性，达到连续性要求，如果中断超过30min，应采取合理的处理措施。现场浇筑需控制速度，满足均匀性要求，且速度控制在2m/h 以内[3]。

在施工中，因为二三线船闸航道的地质条件复杂，地下的淤泥结构层厚度较大，还有较多覆盖层，容易导致现场施工质量与安全管理不到位，所以在开挖环节应该加强控制。在现场设置集水井，以满足施工安全性的要求。现场施工机械化程度较高，各种机械运输到现场进行作业，机械作用力、振动力的影响比较大，干扰成槽的效果和质量，还会导致边坡不稳、基础塌陷等严重的问题。因此，应加强现场施工质量管理，做好各项准备工作，满足施工要求。通常来说，施工单位会先进行试挖作业，掌握各项技术参数后再进行正式的开挖施工，以符合项目施工的要求，并落实监督与检查措施，提高施工质量水平。

4.1 地下管线探测及迁改

因为很多地区的建筑比较多，尤其是几十年前建设的老城区，地下管线数量比较多，分布比较复杂，且当时没有准备充足的资料。如果在这种情况下开展地下连续墙施工，会导致管线损坏，危害人们的日常生活，甚至导致严重的安全事故问题，所以加强地下连续墙的安全管理极为重要。在施工前，进行全面的调查分析，加强标高检测和控制，并根据需要制定方案，以达到施工标准和要求。

在开挖深坑的环节，应制定必要的导形方案，采取切实可行的安全保护性措施。为了防止出现挖断管线的情况，采取人工钎探的方式，随着开挖深度增大，要设置临时支撑结构，并使用实木板与钢支撑组合的形式，开挖的同时进行支撑作业。在上部采取必要的安全防护性设施，及时清理运输，预防发生堆载过大的情况。结合现场的管线走向，绘制管线分布图，并制定合理的应对方案和措施。

4.2 导墙施工及质量控制措施

导墙采取分段作业的方式，具体长度以现场地质条件确定，接头的部位采取交错方式设置。导墙面与土面保持紧密贴合，预防发生坍塌。导墙与地下连续墙的中心是重叠的，一般导墙的宽度以地下连续墙厚度增大40～60mm 为宜，留有必要的加工余量。导墙顶部要超出地面100mm 以上，内墙面和地下连续墙纵轴线平行度在±10mm 以内，垂直度偏差在5%以内，平整度偏差在3mm 以下，并且在相应的位置设置支撑结构。在施工后，应禁止任何大型机械进入现场行走，防止受压而产生变形的问题[4]。导墙施工如图1所示。

图1 导墙施工

4.3 钢筋笼制作及吊装

钢筋笼是主要的支撑结构，对于整个地下连续墙的性能产生直接的影响。因为受到现场因素影响，所以要求加强各个方面尺寸和结构控制，达到施工标准，满足工程质量要求。在设计中，为了确保吊装作业不会发生变形的问题，应在钢筋笼结构内部设置横向抗弯桁架与纵向抗弯桁架，提高结构的整体性和稳定性，并且浇筑施工采取导管方式进行。提高钢筋笼吊装的管理水平，按照设计方案要求的吊点进行施工，并且布置竖向钢筋，从上到下逐步进行固定。地下连续墙之间接头设计为H 型钢接头的形式，现场作业更加方便、快捷，提高焊接强度和水平，消除质量问题。钢筋笼焊接施工如图2所示。

图2 钢筋笼焊接施工

钢筋笼起吊采用双机抬吊的施工方式，先检查钢丝绳的松紧度，在吊升高度为30～50cm 后，稳定2～5min，检查变形情况，没有任何问题后再继续吊装。主吊起钩后，垂直方向达到稳定性标准，辅吊机缓慢落下，拆除吊钩，但是不拆除钢扁担。通过主吊机将钢筋笼下到施工位置上，保持平整放置。如果在现场吊装过程中，发现和导管存在冲突情况，应做出合理调整，不影响结构的尺寸和性能。吊装现场如图3所示。

图3 吊装现场

要严格控制钢筋笼下放的环节，不直接触碰受力钢筋。如果发现钢筋存在损坏问题，要及时加固处理。在闭合的钢筋笼操作之下，如果遇到绕流混凝土的情况，造成钢筋下放受到较大的影响，应在现场做好标记，并加强混凝土宽度的控制，通过补充旋喷桩的方式，提升结构的性能，并且在开挖阶段严格控制，消除质量不足和问题。

4.4 水下浇筑混凝土及防绕流措施

在港口航道工程中，对于地下连续墙结构的浇筑施工，以水下混凝土浇筑方式为主。浇筑施工的技术要求比较高，可以选择应用双导管的方式进行施工，确保浇筑作业面的上升速度控制在3m/h 以上，且相邻导管的高度差在0.5m 以内，通常浇筑高度超过预设高度500mm 左右。在现场施工中，确保钢筋笼的焊接强度合格，结构的性能符合标准要求，预防发生结构性能不足的情况。同时还要使H 型钢与钢筋笼焊接顶部标高相同，对于超出的500mm 混凝土结构，及时凿除处理，保证桩体结构的性能合格[5]。

以某港口航道工程为案例进行分析，由于现场地质条件比较复杂，所以施工难度比较高，加上现场各种干扰因素影响，极易出现质量问题。经过对施工结果的检验分析发现，应用地下连续墙技术，各方面的性能和质量合格，并未存在严重的质量缺陷，工程施工效果达标。虽然该项目的施工周期比较长，成本也比较高，但是地下连续墙施工后结构性能合格，表面连续、光滑，确保船闸运行的安全性、稳定性，综合利用价值比较高，极大地提升港口航道通行的总体质量水平，对港口航道建设具有积极意义。