卡塔尔多哈新港码头及内防波堤围堰止水工程施工.doc

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企业） 曹增强（中国水电基础局有限企业）
［摘 要］多哈新港是海湾地域在建最大港口, 新港码头及内防波堤围堰全长12.6km, 原始地层透水率高, 为了确保基坑顺利开挖, 围堰止水采取防渗墙形式, 本文关键介绍该工程施工, 为以后超长强透水超大基坑开挖提供止水施工工程经验。
［专题词］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, 关键内容为防渗墙止水工程施工, 其中防渗墙平面周长范围约5.8km, 墙厚0.4m, 顶高+2.0m, 入岩须满足甲方要求（配抓斗, 入强风化不超出1m或双方确定抓斗抓不动为止）。
本工程覆盖层部分自上而下关键分部为砂、 淤泥、 胶结层、 砂等。基岩为石灰岩, 石灰岩基岩强度为经典中硬至硬范围, 近似角砾区和沙泥岩填充为很弱至中等硬范围。
2 施工工期和完成工程量
2.1 施工工期
本标段主体工程协议总工期4.5个月。本工程于6月4日开工, 于11月21日完工。施工实际控制总工期为118天, 主体工程于7月18日正式开工, 于11月12日完工, 比协议工期提前9天。
（1）施工开启
本工程于3月30日接到施工开启书, 并开始着手准备, 4月7日上报了项目出口设备及配套耗材清单; 4月19日, 提前1天将31件非标准件（包含4台套抓斗）集中至连云港港口; 4月20日按时上报了施工人员相关资料。各项工作均按甲方要求节点完成。
（2）施工准备
6月4日, 第一批施工人员进场, 前期人员、 设备进场后立刻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7月15日含有防渗墙开工条件。
（3）防渗墙施工
防渗墙工程于7月18日开抓, 于11月12日完成施工。检验孔于11月15日开工, 于11月21日完工。
2.2 施工完成关键工程量
本工程完成关键工程量如表1所表示。
表1 完成关键工程量表
序号
项目内容
单位
实际完成工程量
备注
1
400mm厚防渗墙
m2
61960.74
804个槽段, 轴线长5785.32m。
2
防渗墙用混凝土
m3
27419.00

3
防渗墙用导墙
项
1
预制导墙1600m。
3 混凝土防渗墙施工
3.1 施工部署
（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段防渗墙抓斗平台部署在临海一侧。导向槽采取预制导墙组装形成, 导墙混凝土采取C30。
（2）槽孔划分
槽孔分两期施工, 先施工一期槽孔, 后施工中间二期槽孔, 墙段连接采取液压拔管机拔接头管方法施工。Ⅰ期槽槽长为6.8m、 Ⅱ期槽槽长为8.4m（施工中特殊部位槽长做了合适调整）。
3.2 造孔施工
（1）成槽工艺
依据本工程具体情况, 考虑本工程地层特点、 工期要求和施工条件, 本段防渗墙采取液压抓斗设备“纯抓法”施工工艺, 即每个槽孔均采取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）成槽深度确定
①槽孔深度设计标准
本工程防渗墙伸入基岩控制标准为: 入强风化不超出1m或双方确定抓斗抓不动为止。在施工中, 关键以双方确定抓斗抓不动为止做为控制标准, 实际入岩深度均超出1m。
② 施工中成槽深度控制
施工中, 考虑到本工程特殊性, 每个槽孔终孔深度, 均经过工程师、 总包方与施工单位三方地质工程师对基岩进行判定后, 确定终孔深度。实际操作时, 全部槽孔主孔均参考设计图纸中入岩深度, 在靠近基岩面时开始三方共同取岩样, 每进尺20～30cm取样一次, 取样方法为抓斗取样, 用清水冲洗洁净, 装入岩样袋, 填写岩样标签, 按次序放入岩样箱。施工中全部槽孔终孔深度由工程师、 总包方及施工单位三方, 依据岩样判定确定槽孔深度, 确保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
因本工程含有复杂工程地质条件, 地下水位较高, 加之海水潮涨潮落天天水位改变较大, 所以, 优质固壁泥浆对于确保施工质量和安全含有重大意义。经过施工前期试验, 提出了各个阶段泥浆关键性能控制指标（见表2）。
表2 不一样阶段泥浆性能指标
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)
≤1.05
≤1.2
≤1.15
泥浆比重秤
马氏粘度(s)
32～50
32～60
32～50
马氏漏斗
失水量
(mL/30min)
≤20
≤40
不要求
1009型失水量仪
泥皮厚(mm)
1.5
≤3
不要求
PH值
≤10.5
9.5～12
9.5～12
试纸
含砂量(%)
不要求
不要求
≤6
1004型含砂量测定仪
检测频次
2次/d
2次/d
1次/槽

（2） 制浆材料
① 膨润土
膨润土作为关键制浆材料, 是确保泥浆质量关键, 本工程施工前选择印度、 埃及及阿联酋三个国家膨润土进行试验, 最终选择阿联酋生产优质膨润土做为造浆材料, 其各项指标符合Ⅱ级膨润土和防渗墙规范要求, 能够做防渗墙造孔泥浆使用。
② 外加剂及水
本工程轴线长, 地质条件改变大, 在吹填区域为了确保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), 配制泥浆用水采取净化处理过工业废水, 使用前将水样送相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
开工前做了大量泥浆配比试验, 施工中采取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
1000
30
0.3
（4） 清孔换浆和接头孔刷洗
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, Ⅱ期槽终孔后还需进行接头孔刷洗。本工程清孔采取气举反循环法。结束标准: 清孔换浆结束一小时后, 槽孔内淤积厚度小于10cm; 泥浆密度小于1.15g/cm3; 泥浆粘度32~50s(马氏); 含砂量小于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。
接头孔刷洗采取含有一定重量圆形钢丝刷子, 经过调整钢丝绳位置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, 从而达成对孔壁进行清洗目。结束标准是刷子钻头不带泥屑, 而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原因有:
① 因为本工程地质条件恶劣, 有些槽孔反复出现坍塌、 漏浆现象。是造成造孔耗浆量增大关键原因。
② 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, 在浇筑过程中不能立刻回收泥浆, 产生大量弃浆。
3.4 槽段连接
本工程槽段连接采取“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取一般混凝土, 其设计指标为: 28天抗压强度大于10Mpa, 渗透系数K≤3×10-7cm/s, 成墙厚度0.4m。
混凝土浇筑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以上时间大于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所表示。

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
219
230
70
1033
618
1.80
0.026
（3） 混凝土浇筑
本工程采取泥浆下直升导管法浇筑, 开浇时采取压球法开浇。开始浇筑混凝土前, 先在导管内注入适量水泥砂浆（通常2m3/槽）。
因为本工程在海况地层施工, 基岩面改变较大, 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次序进行, 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。为预防混凝土过多进入未开浇导管, 施工中, 将最深导管处测绳放至孔底, 随时监测混凝土面深度值。当该值比次深导管处孔深小10cm左右时, 次深处导管开浇。按一样方法, 直至最终一根导管开浇。这么能够确保槽内混凝土面基础相平。
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高差和导管埋深以防混浆和夹泥, 施工中具体方法是: 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、 做好导管拆卸统计; 二是要控制好进料速度, 以防产生“压气”和漫溢现象, 在混凝土供给强度较高时, 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开度, 使混凝土渐渐进入漏斗。
在临近终浇时, 依据孔深和理论上升高度, 立刻确定所需混凝土量, 并立刻通知拌合站。设计浇筑高程为+2.0m, 为确保墙顶混凝土质量, 终浇高程按+2.5m控制。
在浇筑现场, 根据工程师要求, 批量抽检混凝土熟料坍落度、 扩散度等指标。
4 混凝土质量检验及墙体质量分析
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验混凝土坍落度、 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, 并依据槽口抽检数据, 立刻通知拌合站注意相关情况。依据现场检验结果, 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、 导管最小埋深平均值均达成或超出相关规范和设计要求, 反应出浇筑施工质量整体上良好。
4. 3 混凝土机口取样质量检验
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 防渗墙墙体质量检验
因为本工程混凝土防渗墙墙体厚度仅约0.4m,钻孔取芯检验轻易破坏墙体, 并很有可能钻出墙体, 经设计、 甲方和我部共同研究, 共部署墙体注水检验孔2个, 取芯检验孔3个。依据2个检验孔注水试验结果表明: K值墙体段均满足设计要求, 施工检验质量完全符合设计要求; 从3个检验孔取芯情况看, 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, 岩芯采取率均超出95%, 岩芯最长约1.08m。

表5 防渗墙检验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（≤3×10-7cm/s）
墙体深度（m）
钻孔深度（m）
备 注
自
至
J-3
2.00
3.8
0.30
4.10
6.44×10-8cm/s
14.30
4.10

J-6
2.00
3.7
0.30
4.00
4.46×10-8cm/s
13.73
4.00

4. 5 防渗墙验收
本工程于12月29日经过美国监理和总包方中港集团最终验收, 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”进行了严格检验验收, 其质量全部合格。在工程施工过程中, 未发生一起质量事故, 准许经过验收。
5 预制导墙应用
本工程混凝土防渗墙施工含有轴线长、 槽孔浅、 单个槽孔施工速度快特点,若采取传统现浇导墙, 不仅临建工期长, 而且成本非常高, 本工程采取预制导墙, 本工程共预制了1600m导墙供循环安装使用, 导墙反复利用率达6次之多。考虑到导墙块体连接部位轻易错位变形和方便安装、 拆卸, 采取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。预制导墙应用, 不仅为工程准期完工赢得了宝贵时间, 而且节省成本约300万元。
6 结束语
（1）本工程防渗轴线长, 地质条件复杂, 地层中含有胶结砂层、 淤泥层等, 成孔难度较大, 但经过加大施工机具投入, 改善施工方法, 不停总结施工经验, 圆满地完成了施工任务。从现在基坑开挖情况来看, 防渗处理达成了预期防渗效果。本工程施工对以后类似超长强透水超大海港基坑开挖提供了止水施工工程经验。
（2）长轴线、 浅槽孔防渗墙工程采取预制导墙, 不仅能缩短工程临建施工时间, 而且节药成本, 值得借鉴。
（3）本工程地质条件复杂, 地下水位较高, 且海水潮涨潮落水位改变较大, 优质阿联酋膨润土泥浆应用成功克服了漏浆、 塌孔、 缩孔等难题, 为中东地域阿联酋膨润土使用积累了经验。