STX（大连）船坞帷幕灌浆工程综述

　　摘要：STX(大连)船坞主体工程全长460m，宽135m，深度为14.5m，结构型式采用减压排水式结构。其中止水工程在船坞主体工程中起着重要着作用，工程中进行止水帷幕施工项目包括坞墙部分、泵房、东坞墩及坞口四部分。施工中采用了稳定浆液、自动记录仪、计算机进行资料整理和绘图等新工艺，新技术;灌浆中遇到多种特殊情况，施工中通过有效的处理措施，对出现的问题加以合理解决，取得了良好的灌浆效果。

　　关键词：船坞,帷幕灌浆,稳定浆液,自动记录仪,特殊情况

　　一、概述

　　STX(大连)船坞主体工程帷幕灌浆线环船坞主体工程一周，东、西、北三面坞墙灌浆顶标高均为-10.3m，泵房灌浆顶标高为-18.8m;坞口灌浆顶标高为-14.6m;东坞墩灌浆顶标高为-10.3m。共需要钻孔1634个，钻孔总长度约26144m。压顶板采用长19m，宽7.5m，高度3m的毛石混凝土结构，帷幕灌浆在此盖板上施工。

　　二、工程地质概况

　　根据《海洋结构物制造设施岩土工程勘察报告》勘察结果，帷幕灌浆所施工顶标高-10.3m往下岩层为：强风化砂质板岩、中风化砂质板岩，设计图纸要求坞墙段帷幕按二排孔施工，坞口、泵房段按三排孔施工，遇到破碎带时，二排帷幕注浆均改为三排帷幕注浆。

　　在帷幕施工过程中，出现了先导孔压水透水率极大、且钻孔取芯率低，经地质部门现场核查后，确定该段岩层为破碎带。西坞墙共有8个单元确定为破碎带，均由二排帷幕注浆改为了三排帷幕注浆 。

　　三、船坞基础防渗设计

　　坞墙基础为2排孔帷幕灌浆，孔水平间距为2m，遇到破碎带时2排孔变3排孔，设计要求钻孔深度为16m，坞墙基础钻孔1186个，防渗标准为3Lu;泵房、坞口及东坞墩三部分为3排孔帷幕灌浆，按照梅花形布置，孔水平间距为2m，设计要求设计要求钻孔深度为16m，钻孔448个，防渗标准为1Lu。

　　四、帷幕灌浆施工

　　4.1施工设备及条件

　　船坞帷幕灌浆主要采用SGZ-ⅢA型回转钻机、SGB100/100型三缸柱塞灌浆泵进行现场施工。帷幕灌浆为露天作业，地下水活跃的地段，需要进行间断性抽水作业，工作面较大，呈“口”型，地形较平坦。

　　4.2灌浆浆液

　　帷幕灌浆采用稳定浆液，水灰比为0.7：1，施工用浆液应满足如下性能指标：

　　水灰比 0.6：1--0.8：1

　　比 重 1.60--1.65(g/cm2)

　　2h吸水率 <5%

　　马氏漏斗粘度 <35s

　　凝 聚 力 <4(N/m2)

　　28天结石强度 >15(Mpa)

　　施工中采用425#普通硅酸盐水泥配制的混凝土浆液，浆液具有如下优点：

　　(1) 有较低的吸水率和凝聚力，颗粒不易沉淀;

　　(2) 具有良好的流动性;

　　(3) 所形成的防渗体密实性、耐久性较好;

　　(4) 裂缝重复张开的机率小，而且抵抗物理侵蚀和管涌的能力大。

　　4.3帷幕孔钻孔、冲洗及压水试验

　　帷幕灌浆先导孔(勘探孔)采用Φ75mm单管取芯钻具钻进，先导孔岩芯保留并进行描述。基本孔采用Φ60mm钻进。各钻孔均以Φ91mm开孔，深入基岩2.0m，并埋设管径为Φ89mm的孔口管，待凝72h后进行下段施工。钻孔孔底的最大允许偏差值为2.0m，终孔后采用多点拍摄的钻孔测斜仪进行倾角、方位角的测量。

　　各灌浆孔段在灌浆前均采用压力水进行裂隙冲洗，直至回水清净10min后止。冲洗压力为灌浆压力的80%，该值若大于1Mpa时，采用1Mpa。为了解岩层的透水性，先导孔第三段(入岩10m)以后，灌前均进行五点法压水试验。压水压力分别为0.3，0.6，1.0，0.6，0.3Mpa。其它帷幕灌浆孔灌浆前均进行简易压水，压水时间为20min，压水压力为灌浆压力的80%(上限为1Mpa)。

　　4.4灌浆方法

　　帷幕灌浆采用孔口封闭，自上而下分段循环灌浆法。

　　4.5灌浆压力

　　帷幕灌浆压力详见表1。在毛石砼盖板施工区域下游排帷幕线上共布设四个抬动观测孔，对50m以上的各段灌浆进行时时监控。由于施工设备密集，施工中即便在低压情况下，串漏情况仍较严重，且在砼面上形成较多的裂缝和局部区域性抬动。

　　4.6灌浆结束标准

　　在设计压力下，当Q<1.0L/min时，继续灌注30min且在总灌浆时间不少于120min的情况下即可结束该段灌浆。灌后不待凝，直接进行下段施工。

　　4.7封孔方法

　　全孔灌浆结束后，用0.5：1浓浆置换孔内浆液，起钻后加设孔口帽，以2.0Mpa纯压30min进行封孔，几天后进行人工二次封孔。

　　4.8施工过程中的特殊情况及处理方法

　　(1)串、漏浆情况

　　帷幕灌浆工期紧，难度大，为此投入了较多的钻灌设备，为避免影响施工质量，要求相邻次序孔必须保证不少于15m的高差，且相邻在8m以内的孔不得同时进行压水和灌浆作业。但在实际施工中，特别是前期施工，帷幕孔间串浆现象较严重，一般相串距离在8m以内。

　　发生串浆现象，根据实际情况进行处理。如具备并灌条件，且两孔相距大于8m，采用并联方法进行同时灌注。对串浆孔不进行同时灌注。此时将串浆孔进行间歇冲洗，当串漏量过大，不宜冲洗或冲洗效果不好时将孔口用特制帽封住，待灌浆孔结束后，立即将串浆孔打开，并用低压水将串浆孔段中的浆液洗净，然后继续施工。

　　帷幕灌浆中，砼面及两侧岩石漏浆现象也较为明显，施工中采用降低灌浆压力和间歇灌注浓浆(0.5：1浆)的方法，待漏点出浓浆后，用棉布及木楔对漏点进行表面封堵。对于无法封堵的漏点，采用砌筑小围堰的办法进行处理，然后视情况缓慢升压，直至屏浆结束。

　　(2)浆液回浓情况

　　在帷幕灌浆中，多个孔段出现浆液回浓现象，回浆比重高达1.8--1.87。当灌浆开始时，灌注还比较正常，到后期吸浆量虽不大(一般在10L/min以内)，但延续时间较长，仍不能达到结束标准，且回浆浓度逐渐变大，5--8min内浓度即能达到1.8--1.87之间。在分析原因时排除了水泥品质及灌浆前冲洗不彻底的原因，认为造成该现象主要是由于所使用的稳定浆液浓度偏高(比重为1.65)，水泥分子比水分子大，水泥浆的流动性较水的流动性小，大粒径水泥颗粒不能很好地充填在裂隙中而居集在缝外，且慢慢增多，造成回浆浓度升高，针对此现象，承包商采取调稀的办法，收到一定的成效。对于效果不明显的孔段，屏浆后则改换3：1普通浆液灌注至结束。

　　(3)吸浆量较大，灌浆难以结束现象

　　在施工前期，各孔段吸浆量较大，灌浆难以结束，需多次复灌才能达到屏浆要求。有一孔段复灌了14次才屏浆结束。为节约投资，加快施工进度，采用限流30L/min以内，逐级升压，间歇灌注等方法，如耗灰量达3吨时，流量和压力仍无明显变化，灌浆难以结束时则采用待凝的方法，待凝后扫孔重新复灌，对于第一次复灌，流量仍较大或有漏浆点，则换用0.5：1浆液灌注且可以以此浓度屏浆结束;对于第二次复灌，流量仍较大，则采用掺加速凝剂的办法加快工程进度。

　　(4)孔口返浆现象

　　由于地势原因，在灌浆结束后易出现孔口返浆现象。施工中采用纯压法灌注，灌注后闭浆待凝的方法处理该问题。收效较好。

　　五、砼裂缝处理

　　帷幕灌浆施工中，在砼盖板上发生抬动变形，形成多条纵横交错，相互延伸的裂缝。裂缝宽度在0.5mm-5cm之间，裂缝彼此连通性较好。为保证基础顶构筑物安全，在帷幕灌浆施工完毕后，对抬动裂缝进行全面处理。收到良好的效果。具体施工方法如下：

　　(1)全面清理压顶板基→(2)沿裂缝凿V型槽→(3)钻孔→(4)埋设灌浆管→(5)回填V型槽→(6)养护→(7)固结灌浆→(8)对预埋灌浆管进行灌浆→(9)效果检查→(10)割除灌浆管→(11)恢复原貌→(12)竣工。

　　各步骤的详细解释：

　　(1)帷幕灌浆施工后，全面清除坝基，露出原貌。

　　(2)沿裂缝进行人工凿制V型槽。V型凹槽设计宽度为5cm,设计深度为5cm。

　　(3)在V型槽的底部以风钻钻孔，孔径为Φ38mm，孔深为20cm，孔距1.0m。

　　(4)用高压风、高压水冲洗V型槽及钻孔，将1寸铁管根部缠麻后埋入孔内，并对灌浆

　　管口做好保护，以免落入杂物。对埋管后的V型槽再次用压力水冲洗干净，采用中国水利水电第十一工程局科研所试验工厂生产的SH-Z型水泥锚固剂(其性能指标详见表2)

　　回填凹槽，并压实抹平。

　　(5)用湿润的草帘对施工部位进行养护，养护时间不少于72小时，要保持草帘湿润。

　　(6)为防止表层灌浆时再次造成抬动，在帷幕轴线上游抬动裂缝密集区域布设固结灌浆孔。固结灌浆的施工要求：

　　①钻孔采用SGZ-ⅢA型地质钻机;

　　②钻孔孔径为60mm;

　　③钻孔孔深为入岩4米;

　　④灌浆所用水灰比为3:1,2:1,1:1,0.6:1(重量比)四个比级;

　　⑤灌浆压力为0.25Mpa;

　　⑥在规定压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注30min即可结束;

　　⑦灌浆中发生预埋管串浆现象时待返出浓浆后将预埋管口封闭;

　　⑧固结灌浆结束后采用人工封孔。

　　(7)对所有剩余预埋管进行灌浆。其具体施工要求如下：

　　①灌浆前对其进行清洗;②灌浆水灰比采用3:1,2:1,1:1,0.6:1四个比级;③灌浆压力为0.2Mpa;④当注入率为0L/min时持续10min即可结束;⑤对发生串浆的预埋管进行管口封闭。

　　(8)灌浆效果检查：

　　上述灌浆工作结束后，对施工部位进行压水试验检查，压水压力采用0.2MPa,检查标准为5Lu。副坝共计布设8个检查孔，压水吕容值在0.8-2.7之间。全部达到合格标准。

　　(9)对于破坏严重的部位和表面的破碎薄层，全部剥除至完整未损坏的砼，面积小的以水泥砂浆抺平，面积大的回填砼。

　　(10)当上述工作均已完成，沿抬动裂缝铺设沥青油毡(三层沥青，两层油毡)。

　　六、帷幕灌浆效果评价

　　资料表明，帷幕灌浆各次序孔单位注入量呈明显递减规律，检查孔钻孔取出大量水泥结石，且结石与岩石胶结程度良好，水泥结石强度高，密实性好。帷幕灌浆检查孔通过五点法压水试验，透水率均小于防渗标准，以上证明，船坞帷幕灌浆效果良好，灌浆帷幕均能满足设计防渗要求。

　　七、结束语

　　STX(大连)船坞工程施工完成，船坞进行了蓄水试验，抽水后上游坞墙底部无渗漏现象。下游墙在最低处存在微小渗水区，但渗水量极小，不影响船坞的正常运行。在灌浆中遇到多种特殊情况，通过有效的处理措施加以合理解决，同时其水泥灌浆工艺在本工程灌注桩断桩处理也成功实施，都取得了较好的效果，为类似工程施工提供了参考依据。