卡塔尔多哈新港码头及内防波堤围堰止水工程施工2

多哈新港码头及内防波堤围堰止水工程多哈新港码头及内防波堤围堰止水工程施工沈增良（中国水电基础局有限公司） 曹增强（中国水电基础局有限公司）摘 要多哈新港是海湾地区在建的最大港口，新港码头及内防波堤围堰全长12.6km，原始地层透水率高，为了保证基坑顺利开挖，围堰止水采用防渗墙形式，本文重点介绍该工程的施工，为以后超长强透水超大基坑的开挖提供止水施工工程经验。主题词围堰 止水 防渗墙1 工程概况多哈新港地处MASAIEED工业城内，离多哈市区40km。新港码头及内防波堤施工项目围堰止水工程，主要内容为防渗墙止水工程施工，其中防渗墙平面的周长范围约5.8km，墙厚0.4m，顶高+2.0m，入岩须满足甲方要求（配抓斗，入强风化不超过1m或双方确认抓斗抓不动为止）。本工程覆盖层部分自上而下主要分部为砂、淤泥、胶结层、砂等。基岩为石灰岩，石灰岩基岩的强度为典型中硬至硬的范围，近似角砾区和沙泥岩填充为很弱至中等硬范围。2 施工工期和完成的工程量2.1 施工工期本标段主体工程合同总工期4.5个月。本工程于2011年6月4日开工，于2011年11月21日竣工。施工实际控制总工期为118天，主体工程于2011年7月18日正式开工，于2011年11月12日完工，比合同工期提前9天。（1）施工启动本工程于2011年3月30日接到施工启动书，并开始着手准备，2011年4月7日上报了项目出口设备及配套耗材清单；2011年4月19日，提前1天将31件非标准件（包括4台套抓斗）集中至连云港港口；2011年4月20日准时上报了施工人员的相关资料。各项工作均按甲方要求节点完成。（2）施工准备2011年6月4日，第一批施工人员进场，前期人员、设备进场后立即进行防渗墙临时设施建设，完成施工用风、水、电、通讯系统和浆、水管路布设，于2011年7月15日具备防渗墙开工条件。（3）防渗墙施工防渗墙工程于2011年7月18日开抓，于2011年11月12日完成施工。检查孔于2011年11月15日开工，于2011年11月21日完工。2.2 施工完成的主要工程量本工程完成的主要工程量如表1所示。表1 完成主要工程量表序号项目内容单位实际完成工程量备注1400mm厚防渗墙m261960.74804个槽段，轴线长5785.32m。2防渗墙用混凝土m327419.003防渗墙用导墙项1预制导墙1600m。3 混凝土防渗墙施工3.1 施工布置（1）导向槽及施工平台施工施工平台顶宽14.5m，防渗墙轴线临海一侧为浇筑平台和施工道路，基坑一侧为抓斗平台和储渣沟，HIJ段防渗墙抓斗平台布置在临海一侧。导向槽采用预制导墙组装形成，导墙混凝土采用C30。（2）槽孔划分槽孔分两期施工，先施工一期槽孔，后施工中间的二期槽孔，墙段连接采用液压拔管机拔接头管方法施工。期槽槽长为6.8m、期槽槽长为8.4m（施工中特殊部位槽长做了适当调整）。3.2 造孔施工（1）成槽工艺根据本工程的具体情况，考虑本工程的地层特点、工期要求和施工条件，本段防渗墙采用液压抓斗设备“纯抓法”施工工艺，即每个槽孔均采用抓斗分三次直接抓取成槽。“纯抓法”施工工艺工效较高，为本工程施工赢得了工期。（2）成槽深度的确定槽孔深度设计标准本工程防渗墙伸入基岩的控制标准为：入强风化不超过1m或双方确认抓斗抓不动为止。在施工中，主要以双方确认抓斗抓不动为止做为控制标准，实际入岩深度均超过1m。 施工中成槽深度的控制施工中，考虑到本工程的特殊性，每个槽孔的终孔深度，均通过工程师、总包方与施工单位三方地质工程师对基岩进行鉴定后，确定终孔深度。实际操作时，所有槽孔的主孔均参考设计图纸中的入岩深度，在接近基岩面时开始三方共同取岩样，每进尺2030cm取样一次，取样方法为抓斗取样，用清水冲洗干净，装入岩样袋，填写岩样标签，按顺序放入岩样箱。施工中所有槽孔的终孔深度由工程师、总包方及施工单位三方，根据岩样鉴定确定槽孔深度，保证防渗墙入岩深度满足设计要求。3.3 固壁泥浆及清孔换浆（1） 参数控制因本工程具有复杂的工程地质条件，地下水位较高，加之海水潮涨潮落每天水位变化较大，因此，优质固壁泥浆对于保证施工质量和安全具有重大意义。通过施工前期的试验，提出了各个阶段泥浆主要性能控制指标（见表2）。表2 不同阶段泥浆性能指标性 质阶 段试验方法新制泥浆槽孔内施工泥浆砼浇筑前槽内泥浆密度(g/cm3)1.051.21.15泥浆比重秤马氏粘度(s)325032603250马氏漏斗失水量(mL/30min)2040不要求1009型失水量仪泥皮厚(mm)1.53不要求PH值10.59.5129.512试纸含砂量(%)不要求不要求61004型含砂量测定仪检测频次2次/d2次/d1次/槽（2） 制浆材料 膨润土膨润土作为主要制浆材料，是保证泥浆质量的关键，本工程施工前选用印度、埃及及阿联酋三个国家的膨润土进行试验，最终选用阿联酋生产的优质膨润土做为造浆材料，其各项指标符合级膨润土和防渗墙规范要求，可以做防渗墙造孔泥浆使用。 外加剂及水本工程轴线长，地质条件变化大，在吹填区域为了保证造孔时孔壁稳定在泥浆中加入阿联酋产增粘剂羧甲基纤维素钠(CMC)，配制泥浆用水采用净化处理过的工业废水，使用前将水样送有关部门进行水质分析，以免对泥浆性能产生不利影响。（3）施工配比及泥浆性能指标开工前做了大量的泥浆配比试验，施工中采用的膨润土泥浆配比见表3：表3 新制泥浆配合比(1m3浆液)膨润土品名材 料 用 量(kg)水膨润土CMC(吹填区域添加)钠土1000300.3（4） 清孔换浆和接头孔的刷洗槽孔终孔并经终孔验收合格后，即可开始组织进行清孔换浆工作，期槽终孔后还需进行接头孔的刷洗。本工程清孔采用气举反循环法。结束标准：清孔换浆结束一小时后，槽孔内淤积厚度不大于10cm；泥浆密度不大于1.15g/cm3；泥浆粘度3250s(马氏)；含砂量不大于6%。施工过程中，槽孔清孔换浆后槽内泥浆实际检测情况均满足结束标准，没有槽孔进行过二次清孔。接头孔的刷洗采用具有一定重量的圆形钢丝刷子，通过调整钢丝绳位置的方法使刷子对接头孔孔壁进行刷洗，在此过程中，利用抓斗带动刷子钻头自上而下和自下而上反复刷洗，从而达到对孔壁进行清洗的目的。结束的标准是刷子钻头不带泥屑，并且孔底淤积不再增加。（5） 泥浆消耗情况本工程成槽工程量为24800 m3，实际消耗膨润土1400t，泥浆46000m3，单耗1.85m3 /m3。分析泥浆消耗量较大的原因有： 由于本工程地质条件恶劣，有些槽孔反复出现坍塌、漏浆的现象。是造成造孔耗浆量增大的主要原因。 本工程工期短，整个工程施工均处于高峰期，集中浇筑任务量大，在浇筑过程中不能及时回收泥浆，产生大量弃浆。3.4 槽段连接本工程槽段连接采用“接头管法”。3.5 混凝土浇筑（1） 混凝土设计指标本工程围堰止水防渗墙采用普通混凝土，其设计指标为：28天抗压强度不小于10Mpa，渗透系数K310-7cm/s，成墙厚度0.4m。混凝土浇筑的物理性能指标具体要求为：入槽塌落度为18-22cm，扩散度34-40cm，坍落度保持15cm以上的时间不小于1.5h；密度不得小于2100kg/m3。（2）混凝土配合比混凝土配合比由承包方提供，其施工配合比如表4所示。表4 塑性混凝土施工配合比（kg/m3）级配水水泥膨润土砂小石减水剂引气剂一级2192307010336181.800.026（3） 混凝土浇筑本工程采用泥浆下直升导管法浇筑，开浇时采用压球法开浇。开始浇筑混凝土前，先在导管内注入适量的水泥砂浆（一般2m3/槽）。由于本工程在海况地层施工，基岩面变化较大，槽孔各抓深度不一。施工中开浇阶段，依据从最深孔处逐管开浇的顺序进行，待混凝土面上升至下一根导管底端高程时，此根导管开浇，并与前根导管保持连续浇筑。为防止混凝土过多进入未开浇的导管，施工中，将最深导管处的测绳放至孔底，随时监测混凝土面深度值。当该值比次深导管处的孔深小10cm左右时，次深处导管开浇。按同样的方法，直至最后一根导管开浇。这样可以保证槽内混凝土面基本相平。开浇后，混凝土浇筑进入中间阶段，此阶段应严格控制混凝土面的高差和导管埋深以防混浆和夹泥，施工中具体措施是：各导管保持均匀进料，定时定点测量混凝土面高度（每半小时测量一次混凝土面深度）；绘制混凝土浇筑上升曲线、做好导管拆卸记录；二是要控制好进料速度，以防产生“压气”和漫溢现象，在混凝土供应强度较高时，尤应注意这个问题。具体方法是在浇筑过程中控制好分料斗出口控制门的开度，使混凝土徐徐进入漏斗。在临近终浇时，根据孔深和理论上升高度，及时确定所需混凝土量，并及时通知拌合站。设计浇筑高程为+2.0m，为保证墙顶混凝土质量，终浇高程按+2.5m控制。在浇筑现场，按照工程师要求，批量抽检混凝土熟料的坍落度、扩散度等指标。4 混凝土质量检查及墙体质量分析4. 1 墙体材料控制与混凝土性能 每次浇筑混凝土时，拌合站和浇筑现场分别由试验人员检查混凝土的坍落度、扩散度等指标，指标每2-3车抽检一次，遇混凝土料性能不稳定时，加密抽检，并根据槽口抽检数据，及时通知拌合站注意相关情况。根据现场检验的结果，804个槽段混凝土塌落度、扩散度均符合规范要求。4.2 浇筑施工质量 从原始资料统计数据看，混凝土面平均上升速度、终浇高程、混凝土面最大高差、导管最小埋深的平均值均达到或超过有关规范和设计要求，反映出浇筑施工质量整体上良好。4. 3 混凝土机口取样质量检查 混凝土机口取样抗压强度试样取样804组，经检验全部满足设计要求C10，最大抗压强度16.5MPa，最小抗压强度12.4MPa，合格率达100%。4. 4 防渗墙墙体质量检查 由于本工程混凝土防渗墙墙体厚度仅约0.4m,钻孔取芯检查容易破坏墙体，并很有可能钻出墙体，经设计、甲方和我部共同研究，共布置墙体注水检查孔2个，取芯检查孔3个。根据2个检查孔注水试验结果表明：K值墙体段均满足设计要求，施工检查质量完全符合设计要求；从3个检查孔取芯情况看，岩芯较完整、表面光滑、胶结良好,无蜂窝、混浆、加泥、断墙等现象，岩芯采取率均超过95%，岩芯最长约1.08m。表5 防渗墙检查孔注水试验结果汇总表编号孔口高程(m)段长 （m）注水部位(m)渗透系数（310-7cm/s）墙体深度（m）钻孔深度（m）备 注自至J-32.003.80.304.106.4410-8cm/s14.304.10J-62.003.70.304.004.4610-8cm/s13.734.004. 5 防渗墙验收 本工程于2011年12月29日通过美国监理和总包方中港集团的最终验收，验收结论为，本工程共完成混凝土防渗墙804个槽段，每个槽段均按“三检制”进行了严格检查验收，其质量全部合格。在工程施工过程中，未发生一起质量事故，准许通过验收。5 预制导墙的应用本工程混凝土防渗墙施工具有轴线长、槽孔浅、单个槽孔施工速度快的特点,若采用传统现浇导墙，不仅临建工期长，而且成本非常高，本工程采用预制导墙，本工程共预制了1600m导墙供循环安装使用，导墙重复利用率达6次之多。考虑到导墙块体连接部位容易错位变形和方便安装、拆卸，采用了槽钢公母插销式连接，槽钢安装高度超出导墙顶面20cm，超出部分钻孔用圆钢插销连接，本工程没发生导墙接头部位错位、下沉现象。预制导墙的应用，不仅为工程如期完工赢得了宝贵时间，而且节约成本约300万元。6 结束语（1）本工程防渗轴线长，地质条件复杂，地层中含有胶结砂