缅甸希姆莱船厂干船坞围堰施工技术〔20051202〕

缅甸希姆莱船厂干船坞围堰施工技术中港三航局江苏分公司李若华内容提要：希姆莱船坞围堰采用箱型钢板桩结构，既满足了围堰挡水挡土功能又成为现浇钢筋混凝土坞口的外侧模板，设计巧妙，施工方便，成本节约，安全可靠。关键词：干船坞围堰坞口施工工艺施工技术1、工程概况缅甸船厂12000DWT干船坞位于缅甸仰光市希姆莱船厂仰光河的东岸。该项目由中国投资设计建造。设计监理单位为中船总第九设计院；山东三箭集团施工总承包；中港三航局建造施工。项目总投资2000万美元，是缅甸的国家重点工程。1.1工程主要内容本工程项目主要由船坞、驳岸、靠船墩和房建四大部分组成。其中围堰是船坞工程施工成败的关键部位。1.2船坞规模干船坞总长度180.6m，有效长度168m，有效宽度28m，坞深：10.2m，坞顶标高+7.3m，坞底标高-2.9m，基坑开挖，坞室处-4.41m，坞口处-7.4m，其中坞口围堰长14m，宽45m。采用PU25钢板桩结构。如图1所示。1.3气象、水文、地质仰光市属海洋性气候，以热带季风为主，全年分为暑、雨、凉三季。暑季为3～5月份，雨季为6～11月份，凉季为12、1、2月份。雨水为地下水的主要补给来源。仰光市地区水系较发育，大小河流纵横汇入仰光河。汇水面积约9000平方公里。仰光河最高潮位6.77m；最低水位0.00m。仰光河流速流量随涨潮、落潮影响而变化，涨潮最大流速1.02米/秒，最小流速0.6米/秒，退潮最大流速1.18米/秒，最小流速0.45米/秒；特大潮时可达3～3.5米/秒。该地区地下水主要埋藏在第四系粘土层以下的粉细砂、中砂、中粗砂的含水层中。水位的升降变化主要受仰光河潮汐影响。地下水属孔隙承压水，承压水头标高为3.7～4.6m，因此船坞的地下水位很浅，含水量丰富。现场抽水试验测得含水层渗透系数为2.24～3.2×10-2cm/s，平均为2.85×10-2cm/s，降水影响半径200～300m。经论证，该工程采用管井降水施工。2、坞口钢板桩围堰的双重作用坞口围堰形式为长14m，宽45m矩形闭合PU25钢板桩结构。首先，钢围堰挡住了仰光河水，给船坞挖土、浇钢筋砼坞底板、浇筑坞墙衬砌砼等工序创造干施工条件。更为巧妙的是，矩形钢板桩围堰内的空间正好就是坞口的位置，坞口内的取土工程，坞口部位的水泵房、门墩、坞口底板及坞门坎在钢板桩围堰的围护下形成干施工条件。钢板桩桩顶标高+5.0m，桩尖标高-18m，钢板桩每三根在陆上拼为一组，拼缝内灌防水材料，由打桩船水上沉桩。采用振动锤施打。矩形钢板桩桩顶四周浇筑钢筋砼圈梁。圈梁断面0.8×0.8m。①轴线钢板桩围堰位于仰光河岸坡上，泥面标高-0.5m，内边钢板桩位于船坞③轴线上，地表标高+5.2～6.7m。钢板桩围堰内泥面标高+4.5m，坞口钢筋砼底板底标高-7.3m，围堰内开挖土方约7434m3。3、钢板桩围堰内的支撑系统为了抵抗堰外的水压力和土压力荷载，保护钢板桩围堰结构的稳定性，在围堰内设置了支撑系统。沿高度方向设计了四层纵、横两个方向的钢支撑。短边方向采用D609×16钢管，每层9根。长边方向用D406×10钢管把9根D609钢管联成一体；在围堰内四角采用45°斜撑。如图2所示。为防止钢管失稳，在D609钢管中部设置垂直方向的构格柱，构格柱利用0.5×0.5m断面钢筋砼方桩，方桩沉入土中-20.5m深度。第一层D609钢管顶撑在钢板桩顶部的钢筋砼圈梁上，中心标高+5.3m。第二、三、四层支撑D609管随挖土深度的下降分别顶撑在3.9m、-0.5m、-3.9m处。在设计位置的钢板桩墙上焊钢牛腿，钢牛腿上放置2H700×300工字钢，工字钢焊在钢板桩上。然后D609支撑管顶撑在工字钢导梁上。如图3所示。支撑钢管安放时，用千斤顶施加预顶力。经过支撑加固的钢板桩围堰变成了一个稳定的钢结构体系。4、围堰内部止水措施为了使围堰内部的土方开挖，钢筋砼结构有一个干施工环境，要求围堰有良好的止水效果。4.1围堰顶标高+5.7m，而仰光河最高潮位达+6.77m，为防止高潮位时河水灌入围堰，在围堰临水层顶部浇筑了钢筋砼挡水墙。挡水墙顶标高+7.0m。挡水墙结构的两端部与地表原状土结合，为安全起见，又在仰光河边沿填筑一段土围堰。采取这些措施后，确保了最高潮位时河水既不能灌入围堰以内，也不会流进后方坞坑。4.2钢板桩缝隙止水措施为防止钢桩桩缝隙漏水，在沉桩前在钢板桩缝内刷了止水油膏。由于沉桩时销口反复上下磨擦产生高温，使部分油膏烧化、流失，产生缝隙漏水。解决钢板桩缝隙漏水的办法：潮差段，在板桩外侧水中撒放锯沫，靠流入的水把锯沫带进缝隙而自行封闭。在潮差段以下，采用内部用角钢焊接堵缝，从上往下焊，最后封堵底部。采用这些办法，解决了缝隙漏水问题。4.3处理地下承压水措施由于提供给设计方的水文地质资料不准确尤其是地下承压水和土的渗透系数等关键数据与实际有很大的差距。因此原设计在钢板桩围堰内沿四周进行摆喷桩止水的方案不能适用。经专家论证，决定采用高压旋喷桩水平封底，即对围堰内-15.4～-11.9m的土体进行旋喷桩改良，从而形成不透水层。在钢围堰内周边采用旋喷桩围护一周，以隔断外部水体对围堰的影响。为防止底部压力水把封底层顶穿成抬起，在围堰内打设3口排水降压井。5.围堰内取土与钢支撑安装围堰内取土采用人工与小型挖掘机相结合的方法施工。垂直运输采用专制吊斗吊运方式，吊机将装满土的吊斗吊出围堰，直接倒进运土卡车内，运土至指定弃土场。在人工挖至-2.5m标高时，由于高压悬喷的水泥浆上拥土质变得坚硬，以至无法人工挖除，不得已，租用了小型挖机挖土。在挖土的同时，挖至钢支撑的标高时，就停止挖土，集中力量和设备把钢支撑安装完毕，再继续挖土。因此挖土和钢支撑的安装交替同步进行施工。挖土时，为防止地基失稳和方便施工，采用三台水泵连续在围堰内的3口降水井内抽水；同时在挖土地面挖设排水明沟和集水井，用水泵进行明水排除。6、围堰内坞口构筑物的施工围堰取土结束以后，应尽量减少基坑暴露时间，在尽可能短的时间内把坞口钢筋砼底板浇筑完毕。坞口底板、泵房部位厚度4.3m，门坎处厚5.0m，其余部分厚2.6m，围堰四周的钢板桩就是底板的模板。坞口底板与两侧的泵房和门墩是整体“U”型钢筋砼结构。在坞口底板施工结束以后，就可以进行水泵房和门墩的施工。水泵房位于坞口的北侧，共3层，底层地面标高-5.2m，第二层-2.2m，第三层+2.5m，水泵房顶部标高+7.3m。泵房整体为现浇钢筋砼结构。门墩位于坞口南侧，底标高-2.9m，顶标高+7.3m，结构型式为钢筋砼实体墩子。泵房北侧及门墩南侧的钢板桩从底至上全部作为外侧模板利用。泵房及门墩部位的纵向、横向钢支撑随着构筑物的浇筑高度而被从下至上拆除，而坞口其余部位的钢支撑要在泵房、门墩浇筑到顶，坞口内所有构筑物全部完成以后才能进行拆除。拆除时需进行支撑体系转换。7、围堰挡水体系转换在船坞施工中，坞室与坞口按照两个独立工作面同时施工，①～③轴线属坞口，③～⑿轴线属坞身部分，其中③～⑤轴线作为运输通道，顶面标高+4.2m，此处作为坞口与坞身的最后合拢处。当坞口各项构筑物施工全部完成以后，围堰完成了施工坞口构筑物支护结构的作用，但为坞室施工创造干施工条件的挡水作用依然存在。因此需要把围堰挡水结构由临海侧转换到内侧钢板桩上来。在内侧钢板桩顶部的导梁上浇筑挡水墙。各项准备工作完成以后，可以往围堰内部抽水，当围堰内水面标高达到下层D609钢管支撑时，拆除该层支撑。继续往围堰内部抽水。依次拆除所有各层钢支撑。以水的压力代替钢支撑来平衡围堰外侧的水压力和土压力。以避免围堰的变形和失稳。在完成围堰内支撑体系拆除工序以后，围堰内水面标高稳定在+4.5m而仰光河水潮差较大一般都在4m左右。因此，钢围堰在内部水位不变的工况下不能保持稳定。因此在①轴线钢板桩墙的合适部位切割过水通道加以解决。水下切割钢板桩工作由专业人员实施。内侧③轴线上的钢板桩变为挡水围堰，墙后③～⑤区预留通道土墙平衡仰光河水压力。因此，挡水结构是稳定的。挡水体系转变以后，开始对①轴线上坞门宽度31.3m范围内的钢板桩进行割除时，分块进行，先割水上部分，在吊车的配合下割除水下部分。浮箱式钢坞门浮运到坞口内，贴进门坎。由水泵往钢坞门内灌水使之下沉到设计位置。这时钢坞门代替了原钢板桩结构，形成新闭合围水结构----新围堰体系。再用水泵抽干新围堰内的水，则钢坞门在外侧水压力作用下，紧紧地贴在坞口花岗岩止水面上从而达到设计目的，坞门挡水作用得到实现，干船坞形成干施工条件，钢围堰挡住仰光河水的任务也已经完成，具备了拆除③轴线挡水围堰的条件。最后完成坞身与坞口工程的合龙。8、小结8.1缅甸船厂12000DWT船坞围堰作为坞口的一个组成部分，取代了通常采用的独立围堰结构（土围堰或钢板桩围堰），是设计人员的一个创新。既节省了建造围堰的大量资金，又使施工期船坞安全得到保证。不但减少了水域使用面积，而且给施工创造了坞室、坞口两个独立的工作面。给干施工带来方便。8.2根据设计把围堰和坞口结构合二为一的设计，施工单位编制了一整套合二为一施工的新工艺。围堰内灌水分层拆除钢支撑体的施工工艺；挡水体系由①轴钢板桩轮换到③轴钢板桩的施工工艺；巧妙地在③～⑤轴线预留+4.2m临时通道，解决水压平衡，最后合龙口施工新工艺；围堰内的各种止水工艺；新的施工工艺是新颖设计型式得到成功的保证。实践证明，设计是成功的，施工工艺是合理的。施工技术是先进的。8.3坞口和围堰施工