新航道开挖的施工方法

新航道开挖的施工方法

单辉

江苏省响水水利建筑工程有限公司 江苏响水 224600

一、背景技术

新开挖航道是在陆地上人工开凿的航道，可供船舶航行，人工开挖的航道一般都开凿在几个水系和海洋的交界处，以便是船舶缩短航行里程，降低运输费用，扩大船舶通航范围，进而形成一定规模的水运网络。人工航道的建设，将带来航运成本的降低，也将带来更多投资机会。新开挖航道施工时包括航道开挖及航道两侧新建护岸。如何在保证施工安全的基础上节省施工成本是业内人士致力于解决的问题。

二、技术方案

目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种新开挖航道的施工方法，它不需要修建挡水围堰，无水上作业，施工安全，并且节省成本。

技术方案：一种新开挖航道的施工方法，用于开挖底宽为45m，面宽为70m，底标高为-2.6m的航道；航道的护岸结构包括挡墙和防洪墙；挡墙的基础采用水泥搅拌桩和塑钢板桩加固；挡墙包括挡墙底板和挡墙墙身，挡墙底板为C25钢筋砼、挡墙墙身由C25块石砼的下部墙身和C25砼的上部墙身构成，上部墙身的迎水面在+1.6m标高以上采用C25细石砼灌缝和浆砌面石，挡墙的背水面铺设无纺土工布，挡墙的顶部采用C30砼压顶至标高+3.2m；挡墙的后侧设置抛石棱体至高程+1.3m，抛石棱体的顶面和后坡均依次铺设碎石垫层和复合防渗膜，顶高程为+1.6m；防洪墙设在抛石棱体上，防洪墙的底板及墙身均为C25砼，防洪墙的迎水面在+3.2m标高以上采用霹雳块或造型模板，防洪墙20的顶部采用C30混凝土压顶，顶标高+5.2m；挡墙与防洪墙之间回填开挖土至+3.2m，防洪墙和抛石棱体的后侧回填开挖土；

施工方法的流程是：清表→水泥搅拌桩施工→塑钢板桩施工→在航道两侧的开挖顶面和航道中心线的开挖顶面各自布设一排一级井点管降水→航道土方、护岸基坑开挖→挖至航道的底标高+1.6m→在航道中部布设两排二级井点管降水，并拆除航道中心线上的一级井点管→护岸基坑、航道土方开挖→护岸施工，边施工边回填→航道土方开挖至标高-2.6m→待挡墙墙身及后方回填土至标高+1.6m后，墙前放水至标高0.6m，停止二级井点管降水并拆除二级井点管→挡墙墙身施工及后方回填土至标高+3.2m，停止航道两侧的一级井点管降水并拆除航道两侧的一级井点管→防洪墙施工→护岸、桥梁完工后，航道断面内放水→挖泥船挖除用于布设航道中心线的一级井点管和航道中部的二级井点管的土方；

进行水泥搅拌桩施工时，包括以下步骤：测量放样→搅拌桩机定位调平→制备水泥浆→搅拌下沉至设计深度→喷浆搅拌提升至预定的停浆面→重复搅拌下沉至设计加固深度→重复喷浆搅拌提升至桩顶→关闭搅拌桩机→移至下一根桩；

进行塑钢板桩施工时，即在水泥搅拌桩的前沿打设一排塑钢板桩，采用挖掘机改造成打桩机进行施工，并采用机械手为沉桩主机；先挖好沟槽，接着打桩机移机就位，开始打桩；塑钢板桩施工前对小齿口进行涂抹黄油和木屑处理；机械手沉桩时，先放下夹具，咬住塑钢板桩，用挖机臂提升振动锤，使塑钢板桩竖直再插入土中；松开控制油泵，矫正塑钢板桩的垂直度，塑钢板桩垂直后，重新启动控制油泵，夹紧塑钢板桩，启动振动锤，将桩振入至要求标高；

进行布设一级井点管降水和二级井点管降水时均包括以下步骤：埋设井点管、抽水管路安装、抽水管路检查和抽水；

进行埋设井点管步骤时，包括以下工序：

a.先进行测量放线确定井点位置，再沿井位先挖一条小沟，以便于冲击孔时集水、埋管时灌砂，并用水沟将小沟与集水坑连接；以便排泄多余水；

b.采用水冲法形成井孔，将套管水枪对准井点位置，启动高压水泵，在水枪高压水射流的冲击下开始下沉套管；在套管下沉过程中，不断地升降套管与水枪；冲孔的成孔直径应保证井壁与井点管之间有一定的间隙，以便于填充砂石滤层，冲孔深度应比滤管底低500mm以上；

c.井孔成型后，将井点管放入井孔内，井点管的上端用编织土工布包住，在井点管与井壁之间填灌砂石滤层，填至超过滤管顶以上1000～1800mm，边填边拔出套管；滤管应放置在井孔的中间，砂石滤层的厚度为60～100mm；井孔填砂后，井口以下1.0～1.5m用粘土封口压实；

进行抽水管路安装步骤时，首先沿井点管线的外侧铺设集水主管，将集水主管与井点管用胶管连接，集水主管连接包括水箱和水泵的抽水设备；

进行抽水管路检查步骤时，在正式运转抽水之前必须进行试抽，以检查抽水设备运转是否正常，抽水管路是否存在漏气现象；在试抽时，应检查整个抽水管路达到一定的真空度，才能正式投入抽水；

进行抽水步骤时，当抽水设备运转一切正常，整个抽水管路无漏气现象后，投入正常抽水作业；开机7d后将形成地下降水漏斗，井趋向稳定，土方工程在降水10～15d后开挖；

进行航道土方开挖时，采用反铲挖掘机开挖并采用分层横挖法，并从上而下分层依次进行；在开挖航道大部分土方的时候，先沿航道轴线方向每隔15m开挖一条排水沟，两条排水沟之间为一个开挖工作面；开挖弃土通过施工便道进行出运；开挖至设计高程前预留30cm厚的保护层，在无雨时通过人工开挖；在挖方边坡上如发现有土体或导致土体向挖方一侧滑移的软弱夹层、裂隙时，应及时清除和采取相应措施，以防止土体崩塌与下滑；

开挖护岸基坑时，分两级开挖，第一级挖至标高+1.60m，边坡坡度为1：1，第二级挖至标高-1.10m，边坡坡度为1：1.5；第二级土体挖除时要注意对水泥搅拌桩和护岸基坑表面土体的保护，机械开挖时护岸基坑的底部预留30cm土采用人工进行基底清理，基底清理时不得扰动地基土；

每一级均采用分层开挖，每一层的坑底航道侧挖一条排水沟，排水沟的纵向坡度为1‰，沿排水沟每隔50m挖一个集水井，排水沟向集水井方向设置1‰的坡降；护岸基坑的水由水泵抽到航道外侧的池塘先集中进行沉淀过滤后排至附近河沟，基坑上口边缘的水，排到附近河道；

进行碎石垫层铺设时，先设好标高桩，碎石运抵铺设部位后，分层铺设，人工摊平，控制每层碎石垫层的铺设厚度并根据设计标高找平；

进行挡墙施工时，先进行挡墙底板施工，再依次进行下部墙身施工和上部墙身施工，然后进行挡墙的压顶施工；

进行挡墙底板施工时，按以下工序进行：

1)测量放样：根据标高控制桩，测量出碎石垫层的标高，在四周墙柱上弹出标高控制线，大面积施工时增测标高控制点，间距不大于2m，对挡墙底板的几何尺寸进行测量放样；

2)钢筋加工、绑扎：钢筋在钢筋棚加工成半成品，由平板车运至现场进行绑扎；钢筋绑扎前必须准确放设轴线和控制边线，以确保钢筋的保护层厚度，满足设计和施工验收规范的要求；

3)模板安装：模板采用定型组合钢模，模板的外侧用钢管作围囹，并用对拉螺栓和斜撑固定模板；设置伸缩缝的聚乙烯泡沫硬塑料板应紧贴封头板的内侧；

4)混凝土浇筑、振捣：在平顺度、保护层厚度、外形尺寸、高程、钢筋的间距和布配达到设计和质量标准要求后，才能浇筑砼；砼振捣时采用两台φ50mm的振动棒，对底板四周及桩顶位置的钢筋密集区要加强振捣，不得漏振；振捣要求快插慢拨，直到砼中气泡不再产生为止；

5)养护：在混凝土浇筑完成12h以内加以覆盖和洒水养护，养护时间不少于7d；

进行下部墙身施工时，按以下工序进行：

1)模板定位：当底板混凝土浇筑完毕并具有一定强度后，开始进行墙身轴线放样；首先在底板的顶面引测结构墙身截面位置的尺寸线，并以该控制线为起点，引出墙身控制线，用墨线弹出模板的内线、边线以及外侧控制线；

2)模板安装：应在隐蔽工程验收完毕、施工缝处理完毕后准备模板安装；模板的竖向次楞采用木方，间距为225mm；每个侧面两端的次楞用圆钉与模板固定，水平向主楞采用钢管，间距为450mm；斜向支撑用上中下三道钢管加固，间距为600mm；模板加固通过在次楞上打孔后穿对拉螺栓，对拉螺栓的端头带圆塑料块限位片，对拉螺栓的水平间距和竖向间距均为450mm；挡墙墙身下部1/3范围的对拉螺栓的两头各自加双螺母；

3)块石砼浇筑：块石砼分层进行浇筑，每层浇筑高度为0.8m；块石砼浇筑前，浇筑的水平工作面按常规施工缝处理，打毛冲洗使其表面充分湿润，使块石与混凝土的结合面为毛面结合；块石埋设应做到错开摆放，缝紧浆饱；在铺筑底部砼前，石料洒水湿润，使其表面充分湿润，但不得残留积水；铺砼厚度以盖住凹凸不平的层面为度，人工稍加平整，并剔除超径突出的骨料，然后摆放石料，石料采用竖向摆放，预留三角缝，缝宽控制在8～10cm，不得靠到模板，块石率不高于20％；石料摆放就位好后，应即时进行混凝土浇筑；采用插入式振捣器进行振捣，振动时间在20～30s，以振捣后砼开始泛浆不冒气泡为度，相邻两振点的距离控制在1.5倍振捣作用半径；

4)模板的拆除：模板拆除的顺序遵守后支的先拆，先支的后拆，先拆除非承重部分，后拆除承重部分，承重部分按自上而下的原则；

进行上部墙身施工时，按以下工序进行：

1)测量放样：根据标高控制桩，测量出碎石垫层的标高，在四周墙柱上弹出标高控制线，大面积施工时增测标高控制点，间距不大于2m，对基础的几何尺寸进行测量放样；

2)模板安装：模板安装：模板采用定型组合钢模，模板的外侧用钢管作围囹，并用对拉螺栓和斜撑固定模板；设置伸缩缝的聚乙烯泡沫硬塑料板应紧贴封头板的内侧；

3)混凝土浇筑、振捣：在平顺度、保护层厚度、外形尺寸、高程、钢筋的间距和布配达到设计和质量标准要求后，才能浇筑砼；砼振捣时采用两台φ50mm的振动棒，对底板四周要加强振捣，不得漏振；振捣要求快插慢拨，直到砼中气泡不再产生为止；

4)养护：在混凝土浇筑完成12h以内加以覆盖和洒水养护，养护时间不少于7d；

进行上部墙身的迎水面施工时，采用水泥浆强度等级不低于42.5级的普通硅酸盐水泥单独拌制勾缝用砂浆，采用机械拌合；先用木桩每10m一处钉好砌石位置，挂好断面线及纵断面线，按线砌筑；在铺砌灰浆前，石料洒水湿润，砌筑时砂浆饱满；每砌好一段，待浆砌砂浆初凝后，用土工布覆盖定时洒水养护；勾缝前，必须对缝槽进行剔凿，深度不小于4cm，缝槽宽度不小于砌缝宽度，对缝槽应进行冲洗湿润，应分层填压砂浆；对浆砌石勾缝，在迎水面一律勾平缝，勾缝完成后，必须进行养护，在夏季，必须保持湿润状态，养护时间不应少于21天，冬季应采取加防冻剂，增加表面覆盖物，防止砂浆冻胀，造成剥落；

进行压顶施工时，待挡墙沉降基本稳定后进行，并与上部墙身的施工方法相同，每隔10m设一道沉降缝，内嵌油浸软木板；

进行抛石棱体施工时，由护岸挡墙后往岸方向进行抛填，且分段抛填，沿岸线每20m划分为一段，每段逐层抛填，每层高度为30cm；抛填时控制速率，并对护岸挡墙进行沉降及位移观测控制；抛石要求级配良好，块石大小为10～100kg，最大粒径不大于30cm，抛石棱体的底标高-0.4m，抛石棱体的平均厚度为90cm，抛石棱体的顶面和后坡均依次铺设碎石垫层和复合防渗膜；

进行防洪墙施工时，采用的施工方法与上部墙身的施工方法相同。其中，

1、在进行水泥搅拌桩施工时，水泥搅拌桩的桩径为0.7m；搅拌桩机的喷浆钻进速度为0.8～1.0m/min，提升速度为0.8～1.0m/min；搅拌转数≥70转/min；下沉喷浆压力为0.4～0.60Mpa。

2、在进行塑钢板桩施工时，采用高强塑钢板桩，厚度为8mm，有效宽度为718mm，有效高度为180mm，单根截面面积为100.39cm 2 ，截面二次力矩为4838.3cm 4 ，截面系数为498.3cm 3 ，单根每米质量为14.57kg，轴心抗压强度不小于25Mpa，轴心抗拉强度不小于25Mpa，弹性模量为2500Mpa。

3、在进行航道土方开挖时，在进行航道土方开挖时，在航道中心线上留出一个二级等腰梯形土体，上级土体的顶宽为2m，用于布设一排一级井点管，边坡坡度为1：1，底高程为+1.6m；下级土体的顶面在上级土体的底面两边各留出宽度为2m的平台，用于各自布设一排二级井点管，边坡坡度也为1：1。

4、进行抛石棱体施工时，所述碎石垫层采用的石料容量≥26KN/m 3 ，饱和抗压强度≥30Mpa，软化系数≥0.7，含泥量≤5％，最大粒径≤10cm，碎石粒径2～10cm占80％。

三、有益效果

1、不需要修建挡水围堰，采用护岸充当围堰，节省成本。

2、和航道拓宽、浚深相比，土方可自行消化。

3、无水上作业，施工安全。