船坞坞口基坑施工要点浅析
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摘要：近年来船坞造船在我国造船行业中广泛应用。而在船坞工程施工中将首先面对基坑施工。基坑施工不可避免的会面对降水、基坑稳定的问题。该文以张家港久盛船业有限公司船坞工程为实例，讲述以灌注桩及钢支撑做围护在坞口基坑开挖中的施工工艺和技术要点。
关键词：软地基降水灌注桩钢支撑
中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2011)002-009-02
1 前言
随着我国造船事业的蓬勃发展，船台造船已不能满足我国造船事业需要，于是各造船企业纷纷把船坞造船提上议程。我国的船坞工程建设也随之迅速大范围兴起。坞口作为整个船坞的心脏所在，坞口施工在船坞施工中就显得尤为重要。
2 工程概况
张家港久盛船业有限公司船坞工程位于张家港金港镇。该工程建造两个分别为265m*45m、220m*35m的船坞。两船坞共用一个坞口泵房。坞口长116m，宽33.5m。该坞口底板底标高为-9.4m、水泵房底板底标高最低处为-12.4m。
地质条件：该场地地貌上属长江三角洲冲积平原及长江水域，地面标高约-2.1～5.70m。南部为人工堆积而成，地势较为平坦，北部为长江地势自中部往长江微倾，该河段河势长期处于淤积。该场地地层主要为第四纪上全新统河流冲积物，浅部地层主要以(淤泥质)粉质粘土(夹粉砂)和粉砂为主，表层为填土。中下部为稍密、中密、密实的粉、细砂层。该场地区域断裂和近场区断裂构造运动表现为大范围持续沉降和局部短暂振荡式升降特点，第四纪以来不具活动性。场地第四纪以来未发生破坏性地震。场地上部地层稳定性较差，下部稳定较好。场地内特殊性岩土主要为软土，填土、软土具高含水量、低强度等软土特征，且埋深浅。
3 方案
3.1 基坑止水
该船坞坞口区域为吹填沙，紧靠长江，地层中水含量非常充沛，流动性很强，在基坑开挖时将会形成流沙。为了确保坞-口基坑的顺利施工，基坑的止水就显得尤为重要。在本工程中基坑止水采用了在坞口钻孔灌注桩外侧做连续的高压旋喷桩，形成止水帷幕，达到止水、防渗的效果。
由于该坞口紧靠长江，地层水位受长江潮汐影响较大，随江水的潮涨潮落基坑的所受的地下水压力也在不断变化。这就要求本工程在做旋喷止水时要考虑的到潮位变化，尽可能减小潮水对基坑干施工带来的影响。根据地质报告以及工程实际需要，本工程把旋喷桩的底标高设计在-21.0m的位置，顶标高为地表标高+1.25m。这样既保证了在施工过程中的干施工，又满足了以后船坞使用过程中的抗渗要求
3.2 降水
为保证船坞干施工，降水的成功与否就非常关键。长江是场地附近的最大地表水体，另有众多小支流，长江径流量随季节性分配极不均匀，枯水期在11月至次年4月，丰水期在5～10月。长江水受涨落潮影响较为明显，高潮平均水位标高3.17m，低潮平均水位标高-0.42m。长江水接受上游及大气降水的补给，向长江下游排泄和地下渗透。最大高水位4.81m(50年一遇，下同)，最大低水位-1.31m。
地下水按埋藏条件可分为潜水及承压水，主要赋存于全新统的砂层中，富水性较好。潜水含水层主要为②-1层粉砂夹淤泥质粉质粘土，和江水相互联通，相互补给，水力联系强烈。地下水迳流缓慢、主要受江水补给，排泄方式以蒸发、及补给深层地下水和开采。承压水含水层主要为③-1粉砂以下的各粉细砂层。其特点是埋藏浅，在开采条件下可以得到一定的激化补给。其迳流方式有两种：一种是水平迳流，由四周向开采漏斗中心流动；其二是垂直渗流，上部潜水向该层垂直入渗及本层地下水向下层越流。排泄途径主要是人工开采及向下游排泄，其次是开采条件下渗入深部承压水。
在以上所述地质条件下，根据现场实际情况，本工程采用，了轻型井点降水和深井降水相结合的方法给场地实施降水。在基坑开挖前主要采用轻型井点降水。轻型井点降水先在整个施工场地大范围的布置好井点，间距1.5m。井点降水见效比较快，能尽快地满足场地的施工需要，保证工程施工进度。而在基坑开挖过程中主要靠深井降水保证基坑的干燥。深井降水考虑到现场实际工况条件，首先在整个坞口四周，距离坞口边沿线8m位置，每间隔20米布置一口深井，把出水量为100t/和25t/的水泵放入深井，把深井里的水抽出排入长江。见图1。深井降水范围较广较深，能保证在整个基坑开挖过程中基坑的干燥，减少地下水压力对基坑的影响。由于整个施工场地四周没有建筑物，所以不考虑降水的地面产生的沉降塌陷问题。
3.3 基坑支护
基坑支护是基坑安全的重要保证。作为一个深12m的深基坑，如果不能做好基坑的支护，不仅不能正常施工，更对基坑的安全造成极大的隐患。考虑到本工程的场地状况，坞口的结构设计以及经济成本，采用钻孔灌注桩与钢支撑相结合和施工工艺来做基坑支护。
在本工程中，采用了φ900mm的钻孔灌注桩挡土，桩心间距1050mm，底标高为-20m，在水泵房区域桩底标高为，23m，桩顶标高均为+1.25m。灌注桩外侧采用连续高压旋喷桩止水。由于基坑开挖较深，单靠灌注桩还不能很好地抵消土压力，完全的支护起整个基坑。这就需要一个由基坑内向外的力来抵消基坑外的土压力对基坑的影响。详见图2
φ609钢支撑安装拆卸都较方便，能反复使用，比较经济降低了工程造价并减少了施工时间，加快施工进度，在各类基坑中使用也比较广泛。本工程基坑呈长条型布置形式，其受力特点明显，它的支撑体系为φ609钢支撑加预应力，支撑与灌注桩之间采用焊接小牛腿方式与灌注桩一起对整个基坑起到很好的支护作用。由于整个基坑较深，最深处达到了14.4m(+2m～12.4m)，这就需要对整个基坑施加多层次的预应力来抵消基坑外部的土压力保证整个基坑的安全稳定。支撑预加力可减少支护结构的位移值，这是因为向支撑施加预加力可使支撑紧抵支护结构从而消除支护结构的松弛。见图2。此外，向支撑施加预加力还可减少开挖时在土体内积聚起来的剪应力，这意味着土体的应力应变关系得到改善，进而减少位移量。根据现场实际情况，及灌注桩的抗弯能力本基坑分别在标高为+1.60m、-3.40m、-6.90m处安装钢支撑，水泵房-9.90m处再增加一道钢支撑。灌注桩为圆柱桩且都是单根受力，桩与桩之间不能形成一个连续的受力面。本工程在灌注桩顶设计了一道宽1300mm高800mm的圈梁，把灌注桩钢筋锚入，使钢支撑的预应力作用于圈梁，传递给每一根灌注桩来抵消土压力。而第二、三、四道则在紧靠灌注桩位置用2H700 300的型钢布置钢围檩，在围令与灌注桩间灌入混凝土使围令与灌注桩间密实，钢支撑预应力作用于钢围檩，传递给每一根灌注桩以抵消土压力。由于整个基坑较宽，为了方便钢支撑的安装以及减少钢支撑自身重力对钢支撑的影响，钢支撑安装前在每一根钢支撑中心位置预先打入一根PHC~600管桩作为钢支撑的搁置点。在实际施工中也显示了此方法的可行，很好的维护了基坑的稳定。
3.4 基坑开挖
在以上工作做好以后基坑就可以开挖。在基坑开挖时也要注意基坑内土压力的平衡，采用分层、基坑两边同时开挖，要避免基坑内的土压力对搁置灌注桩的管桩造成破坏，进而破坏整个基坑的稳定。2m左右为一层。由于基坑有33，5m宽且较深，一般的标准臂挖机不能满足该基坑的开挖要求，只能引进长臂挖机来进行基坑内土方的挖掘。而基坑内挖出的土方需要及时转移走，不能堆放在基坑附近，避免对基坑土压力的增加破坏基坑的稳定性，造成安全隐患。在开挖至安装钢支撑位置时先暂停开挖，待钢支撑预应力施加完成后再进行开挖。在开挖过程中，灌注桩桩缝间如出现渗水应及时采取措施，用快干水泥封堵，对出水量较大出还应进行压浆处理，来保证整个基坑的干施工。
4 结论
从本工程实际基坑开挖施工来看，由于坞口基坑一般都处于紧靠大河大海，地层中含水量都很丰富，在开挖前首先要做好整个场地的降水及基坑的止水工作。坞口基坑一般都比较深且大，基坑支护的做好与否直接影响到基坑的稳定以及施工过程中安全，在施工中要尤为重视。对基坑周围可能对基坑造成影响的堆放物也要及时予以清除。本基坑所采用的施工工艺也比较经济合理，且适用性较强可以较为广泛的应用。