STX（大連）船塢帷幕灌漿工程綜述

　　摘要：STX(大連)船塢主體工程全長(zhǎng)460m，寬135m，深度為14.5m，結(jié)構(gòu)型式采用減壓排水式結(jié)構(gòu)。其中止水工程在船塢主體工程中起著重要著作用，工程中進(jìn)行止水帷幕施工項(xiàng)目包括塢墻部分、泵房、東塢墩及塢口四部分。施工中采用了穩(wěn)定漿液、自動(dòng)記錄儀、計(jì)算機(jī)進(jìn)行資料整理和繪圖等新工藝，新技術(shù);灌漿中遇到多種特殊情況，施工中通過(guò)有效的處理措施，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題加以合理解決，取得了良好的灌漿效果。

　　關(guān)鍵詞：船塢,帷幕灌漿,穩(wěn)定漿液,自動(dòng)記錄儀,特殊情況

　　一、概述

　　STX(大連)船塢主體工程帷幕灌漿線環(huán)船塢主體工程一周，東、西、北三面塢墻灌漿頂標(biāo)高均為-10.3m，泵房灌漿頂標(biāo)高為-18.8m;塢口灌漿頂標(biāo)高為-14.6m;東塢墩灌漿頂標(biāo)高為-10.3m。共需要鉆孔1634個(gè)，鉆孔總長(zhǎng)度約26144m。壓頂板采用長(zhǎng)19m，寬7.5m，高度3m的毛石混凝土結(jié)構(gòu)，帷幕灌漿在此蓋板上施工。

　　二、工程地質(zhì)概況

　　根據(jù)《海洋結(jié)構(gòu)物制造設(shè)施巖土工程勘察報(bào)告》勘察結(jié)果，帷幕灌漿所施工頂標(biāo)高-10.3m往下巖層為：強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)板巖、中風(fēng)化砂質(zhì)板巖，設(shè)計(jì)圖紙要求塢墻段帷幕按二排孔施工，塢口、泵房段按三排孔施工，遇到破碎帶時(shí)，二排帷幕注漿均改為三排帷幕注漿。

　　在帷幕施工過(guò)程中，出現(xiàn)了先導(dǎo)孔壓水透水率極大、且鉆孔取芯率低，經(jīng)地質(zhì)部門現(xiàn)場(chǎng)核查后，確定該段巖層為破碎帶。西塢墻共有8個(gè)單元確定為破碎帶，均由二排帷幕注漿改為了三排帷幕注漿 。

　　三、船塢基礎(chǔ)防滲設(shè)計(jì)

　　塢墻基礎(chǔ)為2排孔帷幕灌漿，孔水平間距為2m，遇到破碎帶時(shí)2排孔變3排孔，設(shè)計(jì)要求鉆孔深度為16m，塢墻基礎(chǔ)鉆孔1186個(gè)，防滲標(biāo)準(zhǔn)為3Lu;泵房、塢口及東塢墩三部分為3排孔帷幕灌漿，按照梅花形布置，孔水平間距為2m，設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求鉆孔深度為16m，鉆孔448個(gè)，防滲標(biāo)準(zhǔn)為1Lu。

　　四、帷幕灌漿施工

　　4.1施工設(shè)備及條件

　　船塢帷幕灌漿主要采用SGZ-ⅢA型回轉(zhuǎn)鉆機(jī)、SGB100/100型三缸柱塞灌漿泵進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工。帷幕灌漿為露天作業(yè)，地下水活躍的地段，需要進(jìn)行間斷性抽水作業(yè)，工作面較大，呈“口”型，地形較平坦。

　　4.2灌漿漿液

　　帷幕灌漿采用穩(wěn)定漿液，水灰比為0.7：1，施工用漿液應(yīng)滿足如下性能指標(biāo)：

　　水灰比 0.6：1--0.8：1

　　比 重 1.60--1.65(g/cm2)

　　2h吸水率 <5%

　　馬氏漏斗粘度 <35s

　　凝 聚 力 <4(N/m2)

　　28天結(jié)石強(qiáng)度 >15(Mpa)

　　施工中采用425#普通硅酸鹽水泥配制的混凝土漿液，漿液具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1) 有較低的吸水率和凝聚力，顆粒不易沉淀;

　　(2) 具有良好的流動(dòng)性;

　　(3) 所形成的防滲體密實(shí)性、耐久性較好;

　　(4) 裂縫重復(fù)張開(kāi)的機(jī)率小，而且抵抗物理侵蝕和管涌的能力大。

　　4.3帷幕孔鉆孔、沖洗及壓水試驗(yàn)

　　帷幕灌漿先導(dǎo)孔(勘探孔)采用Φ75mm單管取芯鉆具鉆進(jìn)，先導(dǎo)孔巖芯保留并進(jìn)行描述。基本孔采用Φ60mm鉆進(jìn)。各鉆孔均以Φ91mm開(kāi)孔，深入基巖2.0m，并埋設(shè)管徑為Φ89mm的孔口管，待凝72h后進(jìn)行下段施工。鉆孔孔底的最大允許偏差值為2.0m，終孔后采用多點(diǎn)拍攝的鉆孔測(cè)斜儀進(jìn)行傾角、方位角的測(cè)量。

　　各灌漿孔段在灌漿前均采用壓力水進(jìn)行裂隙沖洗，直至回水清凈10min后止。沖洗壓力為灌漿壓力的80%，該值若大于1Mpa時(shí)，采用1Mpa。為了解巖層的透水性，先導(dǎo)孔第三段(入巖10m)以后，灌前均進(jìn)行五點(diǎn)法壓水試驗(yàn)。壓水壓力分別為0.3，0.6，1.0，0.6，0.3Mpa。其它帷幕灌漿孔灌漿前均進(jìn)行簡(jiǎn)易壓水，壓水時(shí)間為20min，壓水壓力為灌漿壓力的80%(上限為1Mpa)。

　　4.4灌漿方法

　　帷幕灌漿采用孔口封閉，自上而下分段循環(huán)灌漿法。

　　4.5灌漿壓力

　　帷幕灌漿壓力詳見(jiàn)表1。在毛石砼蓋板施工區(qū)域下游排帷幕線上共布設(shè)四個(gè)抬動(dòng)觀測(cè)孔，對(duì)50m以上的各段灌漿進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)控。由于施工設(shè)備密集，施工中即便在低壓情況下，串漏情況仍較嚴(yán)重，且在砼面上形成較多的裂縫和局部區(qū)域性抬動(dòng)。

　　4.6灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

　　在設(shè)計(jì)壓力下，當(dāng)Q<1.0L/min時(shí)，繼續(xù)灌注30min且在總灌漿時(shí)間不少于120min的情況下即可結(jié)束該段灌漿。灌后不待凝，直接進(jìn)行下段施工。

　　4.7封孔方法

　　全孔灌漿結(jié)束后，用0.5：1濃漿置換孔內(nèi)漿液，起鉆后加設(shè)孔口帽，以2.0Mpa純壓30min進(jìn)行封孔，幾天后進(jìn)行人工二次封孔。

　　4.8施工過(guò)程中的特殊情況及處理方法

　　(1)串、漏漿情況

　　帷幕灌漿工期緊，難度大，為此投入了較多的鉆灌設(shè)備，為避免影響施工質(zhì)量，要求相鄰次序孔必須保證不少于15m的高差，且相鄰在8m以內(nèi)的孔不得同時(shí)進(jìn)行壓水和灌漿作業(yè)。但在實(shí)際施工中，特別是前期施工，帷幕孔間串漿現(xiàn)象較嚴(yán)重，一般相串距離在8m以內(nèi)。

　　發(fā)生串漿現(xiàn)象，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行處理。如具備并灌條件，且兩孔相距大于8m，采用并聯(lián)方法進(jìn)行同時(shí)灌注。對(duì)串漿孔不進(jìn)行同時(shí)灌注。此時(shí)將串漿孔進(jìn)行間歇沖洗，當(dāng)串漏量過(guò)大，不宜沖洗或沖洗效果不好時(shí)將孔口用特制帽封住，待灌漿孔結(jié)束后，立即將串漿孔打開(kāi)，并用低壓水將串漿孔段中的漿液洗凈，然后繼續(xù)施工。

　　帷幕灌漿中，砼面及兩側(cè)巖石漏漿現(xiàn)象也較為明顯，施工中采用降低灌漿壓力和間歇灌注濃漿(0.5：1漿)的方法，待漏點(diǎn)出濃漿后，用棉布及木楔對(duì)漏點(diǎn)進(jìn)行表面封堵。對(duì)于無(wú)法封堵的漏點(diǎn)，采用砌筑小圍堰的辦法進(jìn)行處理，然后視情況緩慢升壓，直至屏漿結(jié)束。

　　(2)漿液回濃情況

　　在帷幕灌漿中，多個(gè)孔段出現(xiàn)漿液回濃現(xiàn)象，回漿比重高達(dá)1.8--1.87。當(dāng)灌漿開(kāi)始時(shí)，灌注還比較正常，到后期吸漿量雖不大(一般在10L/min以內(nèi))，但延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，仍不能達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，且回漿濃度逐漸變大，5--8min內(nèi)濃度即能達(dá)到1.8--1.87之間。在分析原因時(shí)排除了水泥品質(zhì)及灌漿前沖洗不徹底的原因，認(rèn)為造成該現(xiàn)象主要是由于所使用的穩(wěn)定漿液濃度偏高(比重為1.65)，水泥分子比水分子大，水泥漿的流動(dòng)性較水的流動(dòng)性小，大粒徑水泥顆粒不能很好地充填在裂隙中而居集在縫外，且慢慢增多，造成回漿濃度升高，針對(duì)此現(xiàn)象，承包商采取調(diào)稀的辦法，收到一定的成效。對(duì)于效果不明顯的孔段，屏漿后則改換3：1普通漿液灌注至結(jié)束。

　　(3)吸漿量較大，灌漿難以結(jié)束現(xiàn)象

　　在施工前期，各孔段吸漿量較大，灌漿難以結(jié)束，需多次復(fù)灌才能達(dá)到屏漿要求。有一孔段復(fù)灌了14次才屏漿結(jié)束。為節(jié)約投資，加快施工進(jìn)度，采用限流30L/min以內(nèi)，逐級(jí)升壓，間歇灌注等方法，如耗灰量達(dá)3噸時(shí)，流量和壓力仍無(wú)明顯變化，灌漿難以結(jié)束時(shí)則采用待凝的方法，待凝后掃孔重新復(fù)灌，對(duì)于第一次復(fù)灌，流量仍較大或有漏漿點(diǎn)，則換用0.5：1漿液灌注且可以以此濃度屏漿結(jié)束;對(duì)于第二次復(fù)灌，流量仍較大，則采用摻加速凝劑的辦法加快工程進(jìn)度。

　　(4)孔口返漿現(xiàn)象

　　由于地勢(shì)原因，在灌漿結(jié)束后易出現(xiàn)孔口返漿現(xiàn)象。施工中采用純壓法灌注，灌注后閉漿待凝的方法處理該問(wèn)題。收效較好。

　　五、砼裂縫處理

　　帷幕灌漿施工中，在砼蓋板上發(fā)生抬動(dòng)變形，形成多條縱橫交錯(cuò)，相互延伸的裂縫。裂縫寬度在0.5mm-5cm之間，裂縫彼此連通性較好。為保證基礎(chǔ)頂構(gòu)筑物安全，在帷幕灌漿施工完畢后，對(duì)抬動(dòng)裂縫進(jìn)行全面處理。收到良好的效果。具體施工方法如下：

　　(1)全面清理壓頂板基→(2)沿裂縫鑿V型槽→(3)鉆孔→(4)埋設(shè)灌漿管→(5)回填V型槽→(6)養(yǎng)護(hù)→(7)固結(jié)灌漿→(8)對(duì)預(yù)埋灌漿管進(jìn)行灌漿→(9)效果檢查→(10)割除灌漿管→(11)恢復(fù)原貌→(12)竣工。

　　各步驟的詳細(xì)解釋：

　　(1)帷幕灌漿施工后，全面清除壩基，露出原貌。

　　(2)沿裂縫進(jìn)行人工鑿制V型槽。V型凹槽設(shè)計(jì)寬度為5cm,設(shè)計(jì)深度為5cm。

　　(3)在V型槽的底部以風(fēng)鉆鉆孔，孔徑為Φ38mm，孔深為20cm，孔距1.0m。

　　(4)用高壓風(fēng)、高壓水沖洗V型槽及鉆孔，將1寸鐵管根部纏麻后埋入孔內(nèi)，并對(duì)灌漿

　　管口做好保護(hù)，以免落入雜物。對(duì)埋管后的V型槽再次用壓力水沖洗干凈，采用中國(guó)水利水電第十一工程局科研所試驗(yàn)工廠生產(chǎn)的SH-Z型水泥錨固劑(其性能指標(biāo)詳見(jiàn)表2)

　　回填凹槽，并壓實(shí)抹平。

　　(5)用濕潤(rùn)的草簾對(duì)施工部位進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于72小時(shí)，要保持草簾濕潤(rùn)。

　　(6)為防止表層灌漿時(shí)再次造成抬動(dòng)，在帷幕軸線上游抬動(dòng)裂縫密集區(qū)域布設(shè)固結(jié)灌漿孔。固結(jié)灌漿的施工要求：

　　①鉆孔采用SGZ-ⅢA型地質(zhì)鉆機(jī);

　　②鉆孔孔徑為60mm;

　　③鉆孔孔深為入巖4米;

　　④灌漿所用水灰比為3:1,2:1,1:1,0.6:1(重量比)四個(gè)比級(jí);

　　⑤灌漿壓力為0.25Mpa;

　　⑥在規(guī)定壓力下，當(dāng)注入率不大于0.4L/min時(shí)，繼續(xù)灌注30min即可結(jié)束;

　　⑦灌漿中發(fā)生預(yù)埋管串漿現(xiàn)象時(shí)待返出濃漿后將預(yù)埋管口封閉;

　　⑧固結(jié)灌漿結(jié)束后采用人工封孔。

　　(7)對(duì)所有剩余預(yù)埋管進(jìn)行灌漿。其具體施工要求如下：

　　①灌漿前對(duì)其進(jìn)行清洗;②灌漿水灰比采用3:1,2:1,1:1,0.6:1四個(gè)比級(jí);③灌漿壓力為0.2Mpa;④當(dāng)注入率為0L/min時(shí)持續(xù)10min即可結(jié)束;⑤對(duì)發(fā)生串漿的預(yù)埋管進(jìn)行管口封閉。

　　(8)灌漿效果檢查：

　　上述灌漿工作結(jié)束后，對(duì)施工部位進(jìn)行壓水試驗(yàn)檢查，壓水壓力采用0.2MPa,檢查標(biāo)準(zhǔn)為5Lu。副壩共計(jì)布設(shè)8個(gè)檢查孔，壓水呂容值在0.8-2.7之間。全部達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。

　　(9)對(duì)于破壞嚴(yán)重的部位和表面的破碎薄層，全部剝除至完整未損壞的砼，面積小的以水泥砂漿抺平，面積大的回填砼。

　　(10)當(dāng)上述工作均已完成，沿抬動(dòng)裂縫鋪設(shè)瀝青油氈(三層瀝青，兩層油氈)。

　　六、帷幕灌漿效果評(píng)價(jià)

　　資料表明，帷幕灌漿各次序孔單位注入量呈明顯遞減規(guī)律，檢查孔鉆孔取出大量水泥結(jié)石，且結(jié)石與巖石膠結(jié)程度良好，水泥結(jié)石強(qiáng)度高，密實(shí)性好。帷幕灌漿檢查孔通過(guò)五點(diǎn)法壓水試驗(yàn)，透水率均小于防滲標(biāo)準(zhǔn)，以上證明，船塢帷幕灌漿效果良好，灌漿帷幕均能滿足設(shè)計(jì)防滲要求。

　　七、結(jié)束語(yǔ)

　　STX(大連)船塢工程施工完成，船塢進(jìn)行了蓄水試驗(yàn)，抽水后上游塢墻底部無(wú)滲漏現(xiàn)象。下游墻在最低處存在微小滲水區(qū)，但滲水量極小，不影響船塢的正常運(yùn)行。在灌漿中遇到多種特殊情況，通過(guò)有效的處理措施加以合理解決，同時(shí)其水泥灌漿工藝在本工程灌注樁斷樁處理也成功實(shí)施，都取得了較好的效果，為類似工程施工提供了參考依據(jù)。