大型地连墙板桩码头港池干开挖施工技术浅析

龙吉君 姚翔川 蒋为杰

摘 要：通过苏赫纳集装箱码头工程实例，详细介绍了码头港池干开挖施工工艺的技术要点，对干开挖过程中降水与地连墙的共同施工进行了针对性的研究，对类似采用港池干开挖工艺的码头施工有一定的参考意义。

关键词：板桩码头 基坑降水 地连墙 施工控制

1.引言

港口大型板桩码头建设作为重点基础设施之一，在水运施工中占据着重要地位，在国内外得到广泛应用。港池干开挖施工工艺，将大部分疏浚所需进行工作交由干开挖这种低成本高效率的方式完成，以此实现成本和工期的优化。本文以埃及苏赫纳集装箱码头项目为例，介绍了大型板桩码头港池干开挖施工工艺的技术要点。

2.工程概况

埃及苏赫纳码头是集装箱码头，水工结构主要为1350m矩形地梁墙，前墙厚1.2m，宽6m，锚碇墙厚0.8m，前墙上浇筑3.5m高胸墙，锚碇墙上浇筑轨道梁。前轨距前沿线3.5m，两轨间距30.48m，护舷间距13.5m，系船柱间距27m。

2.1气候及水文条件

苏赫纳地处红海边上，全年干旱少雨，年降水量约为22.8mm；该地区盛行北风和西北风，最大风速约为16m/s；由于地处沿海，空气比较潮湿，年平均潮度在55%。最高天文潮位+2.20m，最低天文潮位-0.10m，平均水位+1.1m。

2.2 地质条件

现场地质大体分为3层，地面标高至+1m为细砂层或砂夹泥层，为松散地层；+1m至-8.5为较密实的细砂层，中间偶尔会遇到1-2m的黏土层；-8.5m至-22m为较为密实的砂卵石层，下层土层部分标惯值达50以上。

3.干开挖施工工艺流程

港池干开挖施工工艺区别于传统疏浚工程的主要有海侧围堰加固、基坑分层降水、港池分层开挖、港池海水回灌4个关键施工步骤。待干挖工作结束后，土石围堰及不满足干挖条件的区域采用疏浚船进行疏浚。港池降水干开挖断面示意图如图1所示。

4.干开挖施工方法及技术要点

4.1 围堰加固

围堰加固主要是对围堰进行加宽，围堰顶宽为50m，边坡为1：2，围堰以西370m处设置第二道围堰，围堰外侧铺设土工布块石护面（至稳定海床）。对于围堰加固，需要注意以下技术要点。

（1）土石围堰集料。加宽围堰时，优先采用上层开挖黏土进行填筑，降低围堰渗透系数；围堰应分层回填，碾压密实；尽快组织人员、设备入场进行降水试验，如无法有效降水到设计标高，将采取进一步止水措施，或考虑增加疏浚范围。

（2）外侧浪溅区护坡。在围堰外侧浪溅区分为若干个方格区域，在不同方格区域铺设最内侧铺设薄膜，第二层铺设土工布，之后利用潜水员潜至水底，将水下的土工布进行整平，再利用挖机均匀抛掷块石进行压实，确保土工布贴合围堰表面以减小土石围堰渗透系数，阻隔海水的渗透。

4.2 基坑分层降水

本工程采用港池干开挖工艺，基坑降水尤为关键，因此在初期面对地表水主要采用明沟和集水井结合降水法，通过大功率抽水泵将水排进斜坡水沟中，在地表水排出后，利用轻型井与深井结合的方式，降低土层中的地下水位。为了对基坑降水进行全方位掌控，采取了多方面措施，对降水井的布置、开关控制以及地下水位的监控做到整体控制。

（1）降水井布置。在基坑四周布置不同数量的降水井和观察井，在临海侧布置增设降水井防止海水渗透，通过降水井降水达到港池干施工状态。通过Visual modflow降水模拟软件进行多种井位与流量情况下的试算，以确定最合理的降水井布置方案，对现场进行抽水试验后再进行降水井布置优化。降水井布置图如图1所示。

（2）降水井开关控制。将港池分为4个区域，每个区域分三层降水开挖，各分区段降水工作根據开挖层安排分别降至开挖底层标高下1m处，降水坡度通过控制降水井运行的个数调控，港池开挖时在地连墙前预留30m宽土体，以避免被动土压力过大造成墙体开裂损伤。

（3）地下水位监控。通过对不同断面布置监测井，来实时监测地下水位，本工程要求在2个围堰以及4个港池区域分别布置监测井。监测井位置不能过于接近正在运行的降水井，放置监测井测量得到的地下水位为动水位，不具备足够的参考意义。每日不定时巡察井内是否有水流声、水位水深和井内水体浑浊度，如果井内水流声较大且水体浑浊说明降水系统存在隐患或问题，开挖层渗水严重，将采取疏散坑内作业设备及人员等安全措施。

4.3 港池分层开挖

本工程计划分三层每层5m挖至设计底标高，在开挖前先将水位将至开挖层底标高以下，总体开挖深度约 15m，开挖总方量约670万m3。现场每日平均35台挖机，160辆自卸车，每日平均挖方4.5万m3。

（1）道路布置。港池外的主道路宽度设计15m，进入港池内的道路设计宽10m的双车道；港池内根据分区分段情况布设支路向池内主道辐射。随开挖层加深，道路按1：10至1：15放坡布设；空车和满载沙自卸车分道行驶，道路满足运距最短的布设原则。道路平面布局图如图3所示。

（2）土方开挖。开挖前确定好放坡后边线位置，用GPS对拟开挖的边坡边线进行放点，放点采用短塑料管系彩带进行定位。开挖遵循“竖向分层、纵向分区分段、随挖随支”的施工原则，采用挖掘机挖装、推土机倒料、自卸汽车运输为主，人力开挖为辅的施工方法。对于硬土层，采用液压破碎锤破碎后进行开挖，对于软土层，将实时调整开挖底面标高，将软土层全部挖除，确保自卸车等车辆在基坑的正常行驶。

（3）基坑位移监测。基坑位移监控主要包括边坡顶部水平位移监测、边坡顶部沉降监测以及深层土体水平位移监测，基坑边坡顶部的水平位移检测点和竖向位移监测点合二为一，沿基坑顶口周边布置，且监测点间距为30m，深层土体水平位移检测孔分别布设在地连墙、港池宽边中点和垂直地连墙边线的港池上顶口处。

（4）边坡防护。港池边坡用彩条布覆盖防护，第一层边坡挖完并修整后，及时用彩条布将边坡覆盖。提前准备装满的沙袋，用6mm细绳串在一起做成沙袋束，袋间距为2米。覆盖彩条布的区域，每隔20m放置一条串好的沙袋束用于固定彩条布。对于部分不稳定区域采用土钉喷锚防护法支护，首先清理防护岩面杂物，清除浮石及松动的岩石，修整边坡，其次在喷射前洒水保持边坡湿润，之后锚杆施工直接用空压机或人工锤击将锚杆锚入泥土层，最后喷射混凝土分段、分片由下而上进行。

4.4 港池海水回灌及疏浚

在干开挖以及地连墙施工完成后，逐步关闭降水井，待水位回升后，对2道围堰以及干开挖剩余的土方量进行疏浚。

（1）排泥管线架设。管线线路尽量应选择在平坦、空旷地区，保证地方交通安全减少线路长度。施工前，安排测量人员对管线沿线地形进行测量并合适的管线走向定位进行标识，方便管线架设施工。水、陆排泥管连接应采用柔性接头，采用边吹填边拆退管线的办法施工。

（2）排水设施。吹填前用对吹填区用周围土体累积围堰，围堰高约2m，顶宽3m，内侧铺设防水薄膜；疏浚的排水通过排水沟接入排水管，排水管从围堰中部穿过，直接将废水排入港池内。排水管过路处，两侧用道渣土形成1：10的坡，以利于交通。排水管安装时，衔接处要用无纺土工布包紧，周围用沙土填实。排水管出口应设备土工布，防护边坡，避免边坡冲刷；出水口周围设置防污围帘，防水污水流入周围海域，污染环境。

（3）弃土区吹填。吹填时要求分仓吹填，布置成长条形，并且要求分层吹填，每次吹填层厚不宜超过1.0m，为加快边坡排水及边坡稳定，吹填过程中随时监测围堰稳定，采取随时吹填随时加高，吹填作业需要人24小时值班。吹填时应时刻注意吹填高度及平整度，当吹填高度达到标记好的高程时，及时停机，调整或加高出水口，避免出水口被泥沙堵塞。为了保证吹填区的平整，在适宜的部位安装一定数量的支管，通过分散吹填沙来控制吹填区的平整度。

5.结语

大型板桩码头港池干开挖的施工工艺克服了传统疏浚的工期长、施工机械复杂，成本高昂等缺点，实现了成本功效的优化。但笔者需要强调的是，港池干开挖工艺是针对部分码头和地质条件的施工方法，对不同类型的码頭和不同的地质条件需要因地制宜采取合理的施工方法。

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