軟弱地質(zhì)條件下碼頭超深T型地下連續(xù)墻施工工法

軟弱地質(zhì)條件下碼頭超深T型地下連續(xù)墻施工工法由中國港灣工程有限責任公司、中交第四航務工程局有限公司完成的工法01形成原因操作原理質(zhì)量控制工法特點材料設備安全措施目錄030502040607環(huán)保措施應用實例效益分析榮譽表彰目錄0908010基本信息《軟弱地質(zhì)條件下碼頭超深T型地下連續(xù)墻施工工法》是中國港灣工程有限責任公司、中交第四航務工程局有限公司完成的建筑類施工工法，完成人是陳米、劉天云、林治平、周翰斌、朱信群。適用于軟弱層厚、持力層埋深大、結(jié)構(gòu)剛度及沉降要求高的高水位臨水環(huán)境的碼頭T形地下連續(xù)墻施工，也適用于類似地質(zhì)條件下?lián)跬林ёo結(jié)構(gòu)、地下構(gòu)筑物等工程的地下連續(xù)墻施工。《軟弱地質(zhì)條件下碼頭超深T型地下連續(xù)墻施工工法》主要的工法特點是應用護壁能力強的泥漿，有效保證高水位下的T形槽壁穩(wěn)定；采用帶垂直度糾正系統(tǒng)的旋挖鉆機引孔，保證了槽壁垂直度偏差小于1/300，提高了成槽效率；采用深層水泥攪拌樁加固新回填區(qū)T形槽壁兩側(cè)的土體，以及其他表層為松散砂層區(qū)域的T形槽壁陽角部位，有效防止了槽壁出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，確保施工安全、快捷。2011年9月，《軟弱地質(zhì)條件下碼頭超深T型地下連續(xù)墻施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部評定為2009-2010年度國家二級工法。形成原因形成原因地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)源于歐洲，初期用于壩體防滲，水庫底下截流等，后來發(fā)展為擋土支護結(jié)構(gòu)、地下構(gòu)筑物，截至2009年，更應用于特殊地質(zhì)條件下的碼頭基礎結(jié)構(gòu)。2008年9月開始建設的埃及塞得東港集裝箱碼頭5號泊位、6號泊位、7號泊位工程地處尼羅河三角洲邊緣與地中海交界處，表層為厚度超過75米的軟弱淤泥質(zhì)粉砂層，采用地下連續(xù)墻作為碼頭的基礎結(jié)構(gòu)，其中T形樁作為主要受力單元，平均樁長達55米，槽孔最大深度達59米以上，必須防止超深T形連續(xù)墻施工時產(chǎn)生塌孔、保證垂直度偏差小于1/300以及控制細長T形鋼筋籠起吊變形是項目的重大技術(shù)難題。碼頭結(jié)構(gòu)三維圖見圖1。中國港灣工程有限責任公司、中交第四航務工程局有限公司通過技術(shù)創(chuàng)新，開展了“軟弱地質(zhì)條件下碼頭超深T形地下連續(xù)墻施工”技術(shù)研究，首次在5號泊位中成功應用，解決了上述技術(shù)難題，形成了《軟弱地質(zhì)條件下碼頭超深T型地下連續(xù)墻施工工法》，并推廣應用于6號泊位、7號泊位等工程。

圖1T形碼頭結(jié)構(gòu)三維圖工法特點工法特點《軟弱地質(zhì)條件下碼頭超深T型地下連續(xù)墻施工工法》的工法特點是：1.采用“抬架垂直轉(zhuǎn)體法”吊裝細長T形鋼筋籠，即型鋼桁架輔助運輸、吊裝鋼筋籠，有效控制了鋼筋籠的變形，并減少了鋼筋籠加強筋的使用量。2.應用護壁能力強的泥漿，有效保證高水位下的T形槽壁穩(wěn)定。3.采用帶垂直度糾正系統(tǒng)的旋挖鉆機引孔，保證了槽壁垂直度偏差小于1/300，提高了成槽效率。4.選用加重導板型液壓抓斗，使用超聲波測壁儀對槽孔垂直度進行過程監(jiān)控與檢測，動態(tài)修正成槽的垂直度，同時加快了成槽的出土效率。5.采用深層水泥攪拌樁加固新回填區(qū)T形槽壁兩側(cè)的土體，以及其他表層為松散砂層區(qū)域的T形槽壁陽角部位，有效防止了槽壁出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，確保施工安全、快捷。6.配置高流動度、高保塑性的高強度混凝土，保證了超深T形地下連續(xù)墻在高溫干燥環(huán)境下的混凝土澆筑質(zhì)量。

操作原理適用范圍施工工藝工藝原理操作原理適用范圍《軟弱地質(zhì)條件下碼頭超深T型地下連續(xù)墻施工工法》適用于軟弱層厚、持力層埋深大、結(jié)構(gòu)剛度及沉降要求高的高水位臨水環(huán)境的碼頭T形地下連續(xù)墻施工，也適用于類似地質(zhì)條件下?lián)跬林ёo結(jié)構(gòu)、地下構(gòu)筑物等工程的地下連續(xù)墻施工。

工藝原理《軟弱地質(zhì)條件下碼頭超深T型地下連續(xù)墻施工工法》的工藝原理敘述如下：1.利用型鋼桁架剛度大、重量較輕的特點，為鋼筋籠在制作及吊裝提供一個臨時的“抬架”，有效控制T形鋼筋籠在起吊過程中由平放轉(zhuǎn)為豎直的變形，實現(xiàn)鋼筋籠快速而順利地入槽，即“抬架垂直轉(zhuǎn)體法”。2.使用能準確控制垂直度的旋挖鉆機施工導孔，以保證成槽垂直度，提高施工效率。3.泥漿中摻入可溶于水的重晶石粉，通過提高泥漿的比重來抵抗水壓力，提高槽壁穩(wěn)定性，降低了地下水對槽段施工的不良影響。4.應用增大面積減小壓強的原理，采用加寬底板面積的“][”形鋼筋混凝土導墻，有效地分散大型施工設備對槽口及陽角超載，降低塌孔風險，保護槽壁的陽角部位。

施工工藝《軟弱地質(zhì)條件下碼頭超深T型地下連續(xù)墻施工工法》的施工工藝流程及操作要點敘述如下：超深T形地下連續(xù)墻施工工藝流程圖詳見圖2。圖2超深T形地下連續(xù)墻施工工藝流程圖一、泥漿制備超深T形地下連續(xù)墻應采用的泥漿性能指標相對較高，以穩(wěn)定槽壁，降低地下水（尤其是海水）解決對成槽及混凝土施工的不利影響。1.該工法泥漿采用"膨潤土+重晶石粉"配制的復合膨潤土泥漿，在符合規(guī)范要求的前提下，適當提高泥漿的比重、黏度以及泥皮厚度等各項指標參數(shù)。2.泥漿在配制和使用應注意如下幾個方面∶1）護壁泥漿在施工過程中由于土層存在變化，應根據(jù)監(jiān)控數(shù)據(jù)及時調(diào)整泥漿指標。泥漿中的膨潤土摻量一般控制在4.5%～5.5%，重晶石粉的摻量一般控制在6%～8%；泥漿性能指標要求參見表1。材料設備材料設備1.《軟弱地質(zhì)條件下碼頭超深T型地下連續(xù)墻施工工法》采用的主要材料見表3。2.《軟弱地質(zhì)條件下碼頭超深T型地下連續(xù)墻施工工法》采用的主要機具設備見表4。參考資料：

質(zhì)量控制質(zhì)量控制《軟弱地質(zhì)條件下碼頭超深T型地下連續(xù)墻施工工法》的質(zhì)量控制要求如下：一、導墻質(zhì)量控制標準導墻施工質(zhì)量執(zhí)行《港口工程地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)設計與施工規(guī)程》JTJ303-2003，導墻允許偏差值按表5執(zhí)行。二、泥漿質(zhì)量控制標準施工中泥漿的質(zhì)量控制標準采用歐標“EN1538Executionofspecialgeotechnicalworks-Diaphragmwall"（January2000），具體指標參見表6（對應的中國國內(nèi)標準為《港口工程地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)設計與施工規(guī)程》JTJ303-2003）。EN1538-2000對于新漿的密度要求是針對于一般形式的地下連續(xù)墻的，由于超深T形截面形式特殊、深度大，為了保證施工期間槽壁穩(wěn)定，泥漿中添加了重晶石粉，泥漿密度稍大于規(guī)范中的要求而達到1.13克/立方厘米，但其他過程的泥漿指標滿足規(guī)范要求的，這也是容許的。三、槽段施工質(zhì)量控制標準施工中米用歐標“EN1538Executionofspecialgeotechnicalworks-Diaphragmwall"（January2000），具體指標參見表7（對應的中國國內(nèi)標準為《港口工程地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)設計與施工規(guī)程》JTJ303-2003）。安全措施安全措施采用《軟弱地質(zhì)條件下碼頭超深T型地下連續(xù)墻施工工法》施工時，除應執(zhí)行國家、地方的各項安全施工的規(guī)定外，尚應遵守注意下列事項：一、嚴格貫徹執(zhí)行《安全生產(chǎn)法》，執(zhí)行安全生產(chǎn)責任制，制訂詳細的安全管理體系和制度，安全責任明確落實到工程建設中的每個人。二、對施工人員進行進場培訓教育，增強自我保護能力；分項工程開工前，對施工人員進行分項施工安全技術(shù)交底。定期進行安全演習，提高突發(fā)事故處理能力。三、施工現(xiàn)場嚴格按照當?shù)卣蜆I(yè)主對用電、用火、危險品的使用的安全規(guī)定執(zhí)行，做好防風、防雷、防洪等預防措施。在開挖槽段、泥漿池及鋼筋籠起吊等施工危險區(qū)域設置明顯的警示標志及采取保護措施。一、槽段開挖安全預案1.成槽機械在槽口施工時，下墊施工墊層鋼板以減小槽口周邊土體的荷載，加強施工過程安全監(jiān)測。2.暴露的槽口設置鋼筋保護網(wǎng)片覆蓋，周邊設置安全標示及警示標志以及配備救生圈等急救設備。環(huán)保措施環(huán)保措施《軟弱地質(zhì)條件下碼頭超深T型地下連續(xù)墻施工工法》的環(huán)保措施如下：1.按照當?shù)卣▏遥┘皹I(yè)主有關(guān)環(huán)境保護的法律、法規(guī)和制度的要求編制工程的環(huán)保制度與措施，成立環(huán)保管理和監(jiān)督小組，保證環(huán)保制度與措施的落實和執(zhí)行。2.實行定期環(huán)保衛(wèi)生檢查，并連同當?shù)卣皹I(yè)主對施工場地進行文明施工檢查。3.加大環(huán)保教育與宣傳力度，增強施工人員的環(huán)保意識。4.對施工場地進行合理的布局，對施工范圍進行圍閉管理，樹立明顯的標識、警示標志，場內(nèi)的材料堆放需按規(guī)定分類標識且有序。5.對環(huán)境會造成污染的設備燃油、廢機油、施工與生活污水、成槽泥漿進行統(tǒng)一管理，按照相關(guān)規(guī)定制度進行處理；施工現(xiàn)場、生活區(qū)合理設置污水收集管溝、池，防止污水漫溢，并運輸或排放到指定區(qū)域，嚴禁排放到運河或其他受控區(qū)域。6.槽段周邊做好集漿溝，防止施工過程中泥漿外溢污染施工場地。7.定期對現(xiàn)場廢棄的材料進行收集、處理；所有的電纜線路規(guī)整，并標識清晰。效益分析效益分析《軟弱地質(zhì)條件下碼頭超深T型地下連續(xù)墻施工工法》的效益分析是：1.超深T形地下連續(xù)墻在軟弱地層較厚的地區(qū)中應用，相對其他形式的基礎結(jié)構(gòu)而言，可以縮短樁長，減少工程量。由于剛度大、水平受力明確，在設計配筋時，超深T形連續(xù)墻的鋼筋使用量可以減少。超深T形連續(xù)墻作為基礎結(jié)構(gòu)的同時，還可以起到圍護結(jié)構(gòu)的作用。超深T形連續(xù)墻與常用的鉆孔圓樁在結(jié)構(gòu)受力、材料用量方面的比較見表8。2.該工法提高了成槽、鋼筋籠制作吊裝、清孔、混凝土澆筑的效率，降低了塌孔風險，縮短了施工工期，使基礎結(jié)構(gòu)的質(zhì)量得到了保證；特別是鋼筋籠的集中加工和桁架輔助吊裝的采用，提高了鋼筋籠制作與吊裝的效率，保證了鋼筋籠的質(zhì)量與吊裝可靠性，具有明顯的經(jīng)濟與社會效益。3.整套工藝技術(shù)縮短了T形連續(xù)墻的成樁時間，一個T形地下連續(xù)墻槽段的施工時間控制在60~72小時，超深T形地下連續(xù)墻的質(zhì)量得到了保證。4.超深T形地下連續(xù)墻在碼頭樁基礎中得到成功應用，在提高了樁基礎的結(jié)構(gòu)使用性能外，同時降低了項目成本，實現(xiàn)了較高的經(jīng)濟與社會效益；該工法實現(xiàn)了在海水環(huán)境下、地質(zhì)條件較差的地層中超深T形地下連續(xù)墻的高效、高質(zhì)、安全施工，安全事故率為零，平均日灌注混凝土方量達到500立方米。應用實例應用實例《軟弱地質(zhì)條件下碼頭超深T型地下連續(xù)墻施工工法》的應用實例如下：5號泊位碼頭長350米、寬35米，全部樁基礎混凝土方量約50000立方米，其中連續(xù)墻共有104個單元，平均高度53米；碼頭前沿疏浚標高為-17.5米，碼頭面標高+2.5米。由于處于4號泊位的調(diào)頭區(qū)，水深達20米，碼頭基礎結(jié)構(gòu)施工前進行了20米的深水回填，由于新回填土沒有足夠固結(jié)時間，采用水泥深層攪拌樁對槽壁周邊土進行加固；所處地層均是SPT擊數(shù)為13~16擊的淤泥質(zhì)粉砂層，堅硬持力層在-70米以下。采用超深T形連續(xù)墻結(jié)合一型墻構(gòu)成的密封式的地下連續(xù)墻基礎結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了減少樁長、控制沉降、減小回淤等目的。施工中采用高性能泥漿與水泥攪拌樁的聯(lián)合作用有效地保證槽壁的穩(wěn)定，期間未發(fā)生任何的塌孔問題；旋挖鉆機的引導孔+成槽機的"四鉆三抓"工藝，使槽壁的垂直度達到1/600，單T墻的250立方米開挖在40小時內(nèi)即完成，效率較高；"抬架垂直轉(zhuǎn)體法"起吊鋼筋籠有效避免了鋼筋籠在吊裝過程中的變形和施工安全，成功率達100%；成樁后的超聲波檢測I類樁墻達到97%。5號泊位運營到2009年的沉降量最大為3毫米，水平位移最大為25毫米。該工程于2009年8月開始施工，2010年3月完工。6號泊位碼頭長度為