張立光 ，張友畢 ，王國成

（1.中交一航局第三工程有限公司，遼寧 大連 116083；2.天津市水下隧道建設(shè)與運維技術(shù)企業(yè)重點實驗室，天津 300461；3.大連市建設(shè)工程質(zhì)量與安全監(jiān)督服務(wù)中心，遼寧 大連 116033）

0 引言

大連灣海底隧道建設(shè)工程沉管預(yù)制場止水系統(tǒng)為本工程施工關(guān)鍵點之一。沉管預(yù)制場塢壁+臨時圍堰形成止水閉合，其中塢壁止水采用咬合式樁+帷幕灌漿，臨時圍堰采用鋼板樁+旋噴樁+帷幕灌漿，且均在不同的地質(zhì)中分別進(jìn)行施工，它們的止水閉合情況直接影響著工程止水質(zhì)量，是沉管預(yù)制場止水系統(tǒng)最關(guān)鍵的工序。

1 工藝流程及原理

1.1 咬合樁

本工程咬合樁分為兩種功能，一種是作為止水樁，采用全素咬合樁，I 序樁為塑性混凝土，II序樁為C20 混凝土；另一種是支護(hù)兼止水樁，采用葷素咬合樁，I 序樁為塑性混凝土，II 序樁為C35 混凝土葷樁。

施工工藝包括導(dǎo)向槽布置、鉆機(jī)就位、護(hù)筒下放、地面監(jiān)測、孔內(nèi)監(jiān)測、混凝土灌注[1-2]。首節(jié)護(hù)筒垂直度達(dá)到0.2%以內(nèi)，其余節(jié)護(hù)筒垂直度達(dá)到0.3%以內(nèi)，在地面距離護(hù)筒中心5 m 圓周內(nèi)，設(shè)置2 個觀測點，這2 個觀測點與圓心連線形成的半徑相互垂直。發(fā)現(xiàn)有偏差，及時調(diào)節(jié)護(hù)筒垂直度。

1.2 帷幕灌漿

帷幕灌漿包括孔位布置、鉆孔、沖洗孔、壓水試驗、灌漿壓力確定、灌漿、灌漿孔封孔[3-5]。

每段在灌漿前，需對先導(dǎo)孔進(jìn)行壓水試驗，通過壓水試驗，了解地層的滲透情況，為灌漿施工參數(shù)提供參考。灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為在規(guī)定的壓力下，吸漿率小于1 L/min 時，延續(xù)灌注30 min 結(jié)束灌漿[6]。

1.3 旋噴樁

旋噴樁采用二重管法施工。

鉆機(jī)就位：鉆機(jī)平置于牢固堅實的地方，基本就位后，調(diào)平安穩(wěn)，將鉆桿軸線對準(zhǔn)樁位，用水平尺和定位錘球校準(zhǔn)樁機(jī)。

鉆機(jī)鉆進(jìn)：采用直接打管鉆進(jìn)，防止噴嘴被堵塞，鉆機(jī)邊射水邊鉆進(jìn)，鉆頭需鉆進(jìn)至巖面以下，以保證噴嘴在巖面進(jìn)行噴漿。

旋噴提升噴漿：噴管打入孔底后，啟動高壓注漿泵送漿，啟動空壓機(jī)送風(fēng)，通過在管底部側(cè)面的一個同軸雙重噴嘴，同時噴射出高壓漿液和空氣，用二種介質(zhì)的噴射流來沖擊切割土體。

2 施工關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

2.1 咬合樁施工

1）導(dǎo)墻施工的質(zhì)量控制

導(dǎo)墻施工是鉆孔咬合樁施工的第一步，主要目的在于保證咬合樁定位的精準(zhǔn)性，確保鉆孔平穩(wěn)。施工前應(yīng)根據(jù)施工設(shè)計和鉆機(jī)尺寸的要求，在樁頂設(shè)計混凝土導(dǎo)墻，導(dǎo)墻上定位孔直徑比樁大20 mm，孔口定位誤差允許值：q=±10 mm。

平整場地、根據(jù)設(shè)計圖紙測放樁位、樁位放樣線符合要求后人工進(jìn)行導(dǎo)槽開挖，然后將中心線引入溝槽下，確保導(dǎo)墻中心線無誤，并控制模板施工（見圖1）。導(dǎo)槽施工結(jié)束后依次進(jìn)行鋼筋綁扎、模板施工、混凝土澆筑施工。混凝土澆筑完12 h 內(nèi)覆蓋并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，為避免導(dǎo)墻受壓變形，禁止在導(dǎo)墻上放置重物。

圖1 導(dǎo)向槽施工Fig.1 Guide groove construction

2）單樁施工的質(zhì)量控制

導(dǎo)墻施工完畢之后，導(dǎo)墻中心誤差定位不超過20 mm，強(qiáng)度達(dá)到要求后，定位排樁中心，將套管鉆機(jī)抱管器中心對準(zhǔn)導(dǎo)墻孔位中心。對位之后安裝第1 節(jié)套管（長度6～8 m），邊取土邊下壓套管，施工中要準(zhǔn)確計算套管入土深度，確保入土深度至少比設(shè)計孔深大20 cm。為了保證樁底有足夠的咬合量，還須檢測成孔垂直度，主要有地面監(jiān)測和測環(huán)檢查這2 種方式。地面監(jiān)測是對位于地面以上的套管外壁進(jìn)行垂直度檢查，可以在地面選擇2 個相互垂直的方向，用線錘或測斜儀進(jìn)行校核，并使用互相垂直的2 臺經(jīng)緯儀復(fù)核，發(fā)現(xiàn)偏差及時糾正。每節(jié)套管壓完之后，要注意暫停施工，用測環(huán)對孔內(nèi)垂直度進(jìn)行檢查，檢測合格后安裝第2 節(jié)套管繼續(xù)施工。

咬合樁樁長 10～20 m，1 000 mm@250 mm 進(jìn)行布置。施工過程中咬合樁施工垂直度控制在2/1 000 以內(nèi)，成孔后咬合樁垂直度均可控制在3/1 000 以內(nèi)。

2.2 止水帷幕施工

因現(xiàn)場地質(zhì)條件復(fù)雜，溶巖裂縫發(fā)育，止水帷幕現(xiàn)場施工中遇到較多特殊情況，為保證施工質(zhì)量，現(xiàn)場針對不同地質(zhì)情況采取了不同的施工方法進(jìn)行處理。

1） 串漿

如灌漿過程中發(fā)生串漿，立即阻塞串漿孔，待灌漿孔灌漿結(jié)束后。再對串漿孔進(jìn)行掃孔、沖洗，而后繼續(xù)鉆進(jìn)或灌漿。如注入率不大，且串漿孔具備灌漿條件，使用2 臺灌漿泵，同時灌注這2 個孔位。

2）冒漿、漏漿

灌漿過程發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿時，根據(jù)現(xiàn)場實際情況采用低壓、濃漿、間歇、待凝等方法處理。

3）灌漿因故中斷

①應(yīng)盡快恢復(fù)灌漿，否則應(yīng)立即沖洗鉆孔，再恢復(fù)灌漿。若無法沖洗或沖洗無效，則應(yīng)進(jìn)行掃孔，再恢復(fù)灌漿。

②恢復(fù)灌漿時，應(yīng)使用開灌比級的水泥漿進(jìn)行灌注，如注入率與中斷前相近，即可采用中斷前水泥漿的比級繼續(xù)灌注；如注入率較中斷前減小較多，應(yīng)逐級加濃漿液繼續(xù)灌注；如注入率較中斷前減小很多，且在短時間內(nèi)停止吸漿，則應(yīng)采取補(bǔ)救措施。

4）鉆孔過程中孔口涌水

灌漿前記錄好涌水壓力和涌水流量，根據(jù)實際涌水情況進(jìn)行判斷，采取自上而下分段灌漿，同時提高灌漿壓力，灌注濃漿，待凝，然后再進(jìn)行灌漿施工。

5）溶洞、灌漿段注入量大而難以結(jié)束

①溶洞內(nèi)無充填物時，根據(jù)溶洞大小和地下水活動程度，可泵入高流態(tài)混凝土或水泥砂漿，或投入級配骨料再灌注水泥砂漿、混合漿液、膏狀漿液，或進(jìn)行模袋灌漿等。

②洞內(nèi)有充填物時，根據(jù)充填物類型、特征以及充填程度，可采用高壓灌漿。

灌漿孔段遇特殊情況時，無論采用何種措施進(jìn)行處理，應(yīng)做好現(xiàn)場記錄，其復(fù)灌前均應(yīng)進(jìn)行掃孔，復(fù)灌后應(yīng)達(dá)到規(guī)定的結(jié)束條件。

2.3 旋噴樁

圍堰止水采用鋼板樁+旋噴樁+帷幕管灌漿施工工藝，圍堰為海內(nèi)回填料，受海水潮位變化的影響，旋噴樁施工過程中成樁難度較大，為保證成樁效果，水泥漿中增加水玻璃，加快水泥漿的凝固，保證成樁質(zhì)量。

圍堰止水部位回填石料要求較高，施工時應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計要求控制石料規(guī)格，最大粒徑不大于10 cm，同時因巖面的起伏導(dǎo)致頂部鋼板樁底標(biāo)高不統(tǒng)一，導(dǎo)致旋噴樁施工時標(biāo)高變化較大，鋼板樁標(biāo)高不同區(qū)域旋噴樁應(yīng)保證搭接長度，施工時應(yīng)嚴(yán)格控制旋噴樁的提升速度等相關(guān)施工要求，確保旋噴成樁范圍，避免旋噴樁與鋼板樁間存在漏水點[7-8]。

3 應(yīng)用效果

本次止水體系的銜接、轉(zhuǎn)換及止水效果均滿足現(xiàn)場使用及設(shè)計要求，在塢口止水及圍堰止水施工完成后，進(jìn)行內(nèi)部注水，對塢口止水效果進(jìn)行檢驗，同時在不同位置設(shè)置監(jiān)測點，通過注水試驗監(jiān)測，塢口止水效果滿足施工要求。

沉管預(yù)制場內(nèi)止水體系咬合樁主要為塑性混凝土，樁體檢測滿足要求。塑性混凝土樁體滲透性檢測情況：塑性混凝土滲透系數(shù)2.12×10-7cm/s，咬合塊的塑性混凝土滲透系數(shù)為1.38×10-7cm/s。塑性混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度0.44 MPa，彈性模量461 MPa，重度20.9 kN/m3，均滿足設(shè)計要求。

為提高施工效率，在現(xiàn)有設(shè)備配置情況下，止水咬合樁I 序樁采用塑性混凝土施工，改軟咬合為硬咬合，I 序樁施工完成7 d 后再進(jìn)行Ⅱ序樁施工，此時塑性混凝土已凝固，無需考慮管涌，護(hù)筒不再需要入巖，提高了單樁施工效率，且塑性混凝土強(qiáng)度僅為1～3 MPa，采用搓管機(jī)也能切割I(lǐng) 序樁，使得Ⅱ序樁施工不再依賴全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)。

目前大連灣海底隧道沉管預(yù)制場已應(yīng)用，同時已完成多次沉管的出塢及關(guān)閉，運轉(zhuǎn)正常，使用效果良好。

4 結(jié)語

大連灣海底隧道建設(shè)工程沉管預(yù)制場止水系統(tǒng)咬合樁、帷幕灌漿及旋噴樁三大單元的結(jié)合，作為止水系統(tǒng)的應(yīng)用，根據(jù)施工地址情況及結(jié)構(gòu)建筑的特征，進(jìn)一步驗證了止水系統(tǒng)的可靠性，確定了不同地質(zhì)情況的不同工藝及參數(shù)，對后續(xù)類似工程施工具有一定的借鑒作用。