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460m，寬135m，深度為14.5m，結構型式采用減壓排水式結構。其中止水工程在船塢主體工程中起著重要著作用，工程中進行止水帷幕施工項目包括塢墻部分、泵房、東塢墩及塢口四部分。施工中采用了穩定漿液、自動記錄儀、計算機進行資料整理和繪圖等新工藝，新技術;灌漿中遇到多種特殊情況，施工中通過有效的處理措施，對出現的問題加以合理解決，取得了良好的灌漿效果。

　　關鍵詞：船塢,帷幕灌漿,穩定漿液,自動記錄儀,特殊情況

　　一、概述

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

　　二、工程地質概況

　　根據《海洋結構物制造設施巖土工程勘察報告》勘察結果，帷幕灌漿所施工頂標高-10.3m往下巖層為：強風化砂質板巖、中風化砂質板巖，設計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，二排帷幕注漿均改為三排帷幕注漿。

　　在帷幕施工過程中，出現了先導孔壓水透水率極大、且鉆孔取芯率低，經地質部門現場核查后，確定該段巖層為破碎帶。西塢墻共有8個單元確定為破碎帶，均由二排帷幕注漿改為了三排帷幕注漿 。

　　三、船塢基礎防滲設計

　　塢墻基礎為2排孔帷幕灌漿，孔水平間距為2m，遇到破碎帶時2排孔變3排孔，設計要求鉆孔深度為16m，塢墻基礎鉆孔1186個，防滲標準為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，設計要求設計要求鉆孔深度為16m，鉆孔448個，防滲標準為1Lu。

　　四、帷幕灌漿施工

　　4.1施工設備及條件

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

　　4.2灌漿漿液

　　帷幕灌漿采用穩定漿液，水灰比為0.7：1，施工用漿液應滿足如下性能指標：

　　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天結石強度 >15(Mpa)

　　施工中采用425#普通硅酸鹽水泥配制的混凝土漿液，漿液具有如下優點：

　　(1) 有較低的吸水率和凝聚力，顆粒不易沉淀;

　　(2) 具有良好的流動性;

　　(3) 所形成的防滲體密實性、耐久性較好;

　　(4) 裂縫重復張開的機率小，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

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

　　各灌漿孔段在灌漿前均采用壓力水進行裂隙沖洗，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，采用1Mpa。為了解巖層的透水性，先導孔第三段(入巖10m)以后，灌前均進行五點法壓水試驗。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行簡易壓水，壓水時間為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，自上而下分段循環灌漿法。

　　4.5灌漿壓力

　　帷幕灌漿壓力詳見表1。在毛石砼蓋板施工區域下游排帷幕線上共布設四個抬動觀測孔，對50m以上的各段灌漿進行時時監控。由于施工設備密集，施工中即便在低壓情況下，串漏情況仍較嚴重，且在砼面上形成較多的裂縫和局部區域性抬動。

　　4.6灌漿結束標準

　　在設計壓力下，當Q<1.0L/min時，繼續灌注30min且在總灌漿時間不少于120min的情況下即可結束該段灌漿。灌后不待凝，直接進行下段施工。

　　4.7封孔方法

　　全孔灌漿結束后，用0.5：1濃漿置換孔內漿液，起鉆后加設孔口帽，以2.0Mpa純壓30min進行封孔，幾天后進行人工二次封孔。

　　4.8施工過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備，為避免影響施工質量，要求相鄰次序孔必須保證不少于15m的高差，且相鄰在8m以內的孔不得同時進行壓水和灌漿作業。但在實際施工中，特別是前期施工，帷幕孔間串漿現象較嚴重，一般相串距離在8m以內。

　　發生串漿現象，根據實際情況進行處理。如具備并灌條件，且兩孔相距大于8m，采用并聯方法進行同時灌注。對串漿孔不進行同時灌注。此時將串漿孔進行間歇沖洗，當串漏量過大，不宜沖洗或沖洗效果不好時將孔口用特制帽封住，待灌漿孔結束后，立即將串漿孔打開，并用低壓水將串漿孔段中的漿液洗凈，然后繼續施工。

　　帷幕灌漿中，砼面及兩側巖石漏漿現象也較為明顯，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，待漏點出濃漿后，用棉布及木楔對漏點進行表面封堵。對于無法封堵的漏點，采用砌筑小圍堰的辦法進行處理，然后視情況緩慢升壓，直至屏漿結束。

　　(2)漿液回濃情況

　　在帷幕灌漿中，多個孔段出現漿液回濃現象，回漿比重高達1.8--1.87。當灌漿開始時，灌注還比較正常，到后期吸漿量雖不大(一般在10L/min以內)，但延續時間較長，仍不能達到結束標準，且回漿濃度逐漸變大，5--8min內濃度即能達到1.8--1.87之間。在分析原因時排除了水泥品質及灌漿前沖洗不徹底的原因，認為造成該現象主要是由于所使用的穩定漿液濃度偏高(比重為1.65)，水泥分子比水分子大，水泥漿的流動性較水的流動性小，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，針對此現象，承包商采取調稀的辦法，收到一定的成效。對于效果不明顯的孔段，屏漿后則改換3：1普通漿液灌注至結束。

　　(3)吸漿量較大，灌漿難以結束現象

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

　　(4)孔口返漿現象

　　由于地勢原因，在灌漿結束后易出現孔口返漿現象。施工中采用純壓法灌注，灌注后閉漿待凝的方法處理該問題。收效較好。

　　五、砼裂縫處理

　　帷幕灌漿施工中，在砼蓋板上發生抬動變形，形成多條縱橫交錯，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。為保證基礎頂構筑物安全，在帷幕灌漿施工完畢后，對抬動裂縫進行全面處理。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)埋設灌漿管→(5)回填V型槽→(6)養護→(7)固結灌漿→(8)對預埋灌漿管進行灌漿→(9)效果檢查→(10)割除灌漿管→(11)恢復原貌→(12)竣工。

　　各步驟的詳細解釋：

　　(1)帷幕灌漿施工后，全面清除壩基，露出原貌。

　　(2)沿裂縫進行人工鑿制V型槽。V型凹槽設計寬度為5cm,設計深度為5cm。

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

　　(4)用高壓風、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，并對灌漿

　　管口做好保護，以免落入雜物。對埋管后的V型槽再次用壓力水沖洗干凈，采用中國水利水電第十一工程局科研所試驗工廠生產的SH-Z型水泥錨固劑(其性能指標詳見表2)

　　回填凹槽，并壓實抹平。

　　(5)用濕潤的草簾對施工部位進行養護，養護時間不少于72小時，要保持草簾濕潤。

　　(6)為防止表層灌漿時再次造成抬動，在帷幕軸線上游抬動裂縫密集區域布設固結灌漿孔。固結灌漿的施工要求：

　　①鉆孔采用SGZ-ⅢA型地質鉆機;

　　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)四個比級;

　　⑤灌漿壓力為0.25Mpa;

　　⑥在規定壓力下，當注入率不大于0.4L/min時，繼續灌注30min即可結束;

　　⑦灌漿中發生預埋管串漿現象時待返出濃漿后將預埋管口封閉;

　　⑧固結灌漿結束后采用人工封孔。

　　(7)對所有剩余預埋管進行灌漿。其具體施工要求如下：

　　①灌漿前對其進行清洗;②灌漿水灰比采用3:1,2:1,1:1,0.6:1四個比級;③灌漿壓力為0.2Mpa;④當注入率為0L/min時持續10min即可結束;⑤對發生串漿的預埋管進行管口封閉。

　　(8)灌漿效果檢查：

　　上述灌漿工作結束后，對施工部位進行壓水試驗檢查，壓水壓力采用0.2MPa,檢查標準為5Lu。副壩共計布設8個檢查孔，壓水呂容值在0.8-2.7之間。全部達到合格標準。

　　(9)對于破壞嚴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)當上述工作均已完成，沿抬動裂縫鋪設瀝青油氈(三層瀝青，兩層油氈)。

　　六、帷幕灌漿效果評價

　　資料表明，帷幕灌漿各次序孔單位注入量呈明顯遞減規律，檢查孔鉆孔取出大量水泥結石，且結石與巖石膠結程度良好，水泥結石強度高，密實性好。帷幕灌漿檢查孔通過五點法壓水試驗，透水率均小于防滲標準，以上證明，船塢帷幕灌漿效果良好，灌漿帷幕均能滿足設計防滲要求。

　　七、結束語

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