减压排水式干船坞底板修复施工技术探讨

减压排水式干船坞底板修复施工技术探讨

李林

上海三航奔腾海洋工程有限公司

摘要：江苏新扬子造船有限公司1#船坞于2007年建成投入使用，投产以来始终处于饱和生产状态。2019年7月，该船坞在船舶出坞后发生坞底板中间部位靠东侧突然出现坞底板拱起开裂现象，受损区域共涉及六块坞底板，较严重处底板混凝土开裂拱起、渗水明显，对船坞正常生产产生较大影响。本文结合该船坞底板修复工程实例，重点阐述了船坞底板修复主要施工技术及施工重难点的应对措施，可供类似工程参考和同行技术交流。

关键词：船坞底板；止水系统；重难点；应对措施

1.工程概况

江苏新扬子造船有限公司1#船坞位于长江下游江阴水道北岸，江阴经济开发区靖江园区内，江苏省靖江上六圩港与头圩港间，距吴淞口162km，南京204km。

1#船坞全长440m，宽96.0m，深度11.0m。船坞顶面标高+3.5m（黄海高程），坞底板顶标高为-7.70m。坞墙为混凝土板桩加衬墙结构，墙后设置高压摆喷止水帷幕；坞底板为减压排水式结构，基底上铺设一层土工布，从下至上分别为30cm粗砂层+60cm级配碎石+10cm垫层+90cm厚现浇混凝土底板，底板之间设置联通的透水管将地下水汇集至减压排水井，通过排水管流向坞室边沟，最终排入水泵房。

2019年7月，在船坞底板受损事件发生后，建设单位第一时间组织原设计单位、原施工单位相关专业人员踏勘现场，分析查找原因及商讨解决方案。

2.船坞底板破损原因分析

（1）上浮底板处对应区域的坞墙止水体系在坞墙底部存在局部漏点，这些漏点在长期的渗流条件下发生了“水土流失”，从而导致该处坞墙后土体流失，形成局部空洞，坞墙止水体系的漏点也逐渐发展为“漏洞”。空洞形成到一定程度后，在遇强降雨和地下水汇集的条件下，墙后空洞的积水通过坞墙止水体系的漏洞直接涌入就近的坞室底板下，底板下的水压力瞬间抬高。

（2）出坞期间高潮位，长江水通过渗漏点倒灌，使空洞内水位更高，出坞后快速强排水形成较大的压力差。

（3）由于坞底板的减压排水系统经年累月大部分已被泥沙等堵塞，因此当坞底板下水压力升高时，减压排水系统无法及时释放坞底板下形成的扬压力，从而导致坞底板局部顶浮破裂。

3.破损底板修复改造

破损底板的修复改造主要包括止水系统修复和底板结构拆除重建。建设单位会同设计单位和施工单位经过多次对受损底板的现场探查，决定对3块受损严重的边板进行拆除重建，重建坞底板的位置见：图3-1 维修底板平面图。

（ 1）止水系统修复 该部分的主要内容是在破损区域对应坞墙后新增高压旋喷桩止水体系，和原坞墙止水体系并联形成封闭止水系统，从而达到尽可能阻断水源向坞底板破损区域渗流。

（2）破损底板拆除重建 该部分施工为保证施工质量，需满足干施工要求；因此底板拆除重建需在止水系统修复完成后进行，这样能够达到有效控制拆除底板和新建底板施工期的降排水效果。

另外，由于船坞底板破损时间发生在7月份，正处于长江汛期，且船坞距离长江较近，坞室透水性受长江潮位影响较大，因此在施工组织上结合建设单位对船坞的使用要求，采取优先完成止水系统修复，待长江进入枯水期再进行底板结构拆除重建施工。

船坞底板修复施工流程：墙后止水系统修复→墙后深井降水→底板破碎、土石方清理→底板降排水→减压排水层施工→现浇坞底板施工

4.施工重难点及应对措施

4.1止水系统修复

通过对现场的探查发现，破损底板墙后地面存在较大的沉降，通过地坪钻孔检查发现坞墙后方地坪下存在较大的空洞，说明坞墙底部存在漏点、原墙后止水系统发生破坏，这也是造成该船坞底板上浮破损的根本原因。由于船坞早已建成投产使用，重新建立封闭的墙后止水体系对施工组织和技术要求都很高，因此墙后止水系统的修复是船坞底板修复工程的重难点之一。

经过建设单位、设计单位和施工单位的多次讨论分析，决定在破损底板对应的坞墙后方地坪上钻孔，摸清楚地坪下方空洞的范围。在此基础上，墙后止水系统的修复分三步完成；止水系统的修复详见：图4-1 新增止水帷幕平面图。

（ 1）墙后空洞范围的填充，探明空洞范围后将表面混凝土地坪全部凿除清理干净，采用中粗砂混合黏土分多层将空洞区域回填密实；分层厚度不超过50cm，每层回填完成后采用适当的水冲密实法，确保新填筑土方尽可能的密实并留有足够的自然沉降时间（不少于20天）

（2）新建墙后止水系统，墙后空洞区域回填完成后，在船坞廊道回填区域外侧（距廊道底板5m）沿南北向施打Ø800@550高压旋喷桩(桩底标高-19.0m，和原坞墙摆喷桩底标高相同)，旋喷桩在南北方向的施工范围必须超出已探明的地坪下方空洞范围，并确保有充分的富裕施工范围；在Ø800@550高压旋喷桩防渗墙形成后，两端继续向坞墙方向施打高压旋喷桩，确保和坞墙原止水体系紧密连接。值得一提的是，由于新的高压旋喷桩防渗墙在并入原坞墙止水体系时，势必会遇到坞墙廊道混凝土结构，此时从廊道混凝土顶板向廊道底板引孔，由于不可避免会碰到廊道实体隔墙，因此在引孔完成后采用喷射范围为1800mm高压摆喷施工技术，确保新建立的防渗墙在廊道下方区域形成连续封闭的止水墙，并和坞墙原止水体系紧密连接。除此之外，沿着破损的三块坞底板对应廊道底板上开孔，采用高压旋喷桩施工技术紧贴原坞墙止水体系（高压摆喷）新增一排Ø800@550高压旋喷桩（桩底标高-14.0m），以确保消除坞墙原止水体系可能破坏的隐患。具体做法见图4-2 止水系统修复断面图。

（ 3）坞墙后新的止水体系完成后，为确保墙后新回填区域的密实，在新回填区域沿南北方向按着间距3m/孔进行压密注浆，注浆管的底标高为-14.0m。

4.2施工降排水

该船坞底板结构为减压排水式结构，船坞底板从下至上为减压排水层（透水层）、现浇混凝土底板；为确保减压排水层和混凝土结构层的施工质量，在整个施工过程中必须确保土石方开挖、回填以及现浇混凝土结构施工均满足干施工条件。

正常情况下在受损坞底板破碎施工前，要提前对施工区域进行深井降水；但在施工期间，建设单位为确保正常生产，仅能提供包括待修复底板在内的满足必要施工条件的场地；因此在时间和空间安排上，底板拆除重建必须尽早完成。另外，船舶出坞后坞底板整个区域处于饱和水状态，没有充足的降水时间将无法保证底板开挖、混凝土浇筑等所有工序的干施工条件，从而无法保证工程质量。底板修复区域土石方破碎及土方开挖面标高为整个船坞底板的最低点，且底板下含水量处于饱和状态，水压力大；为避免大面积开挖出现管涌等不利情况，出坞后只能先进行局部底板破碎，满足深井施工要求，尽早开展底板深井降水作业。因此，做好施工区域降排水工作是船坞底板修复工程的重难点之二。

为确保高效的施工降排水，主要采取如下措施：（1）墙后止水系统修复完成后及时进行墙后深井降水；墙后深井降水主要是为了降低墙后地下水位，减小新完成的止水系统承受水压力；墙后深井降水要确保持续到坞底板施工完成，在底板破碎及开挖施工阶段，墙后深井降水能够有效减小墙后水位和坞底板地下水位的水头差，有效避免流沙或管涌的发生，根据实际情况墙后共布置4口Ø400深井，井底标高为-14.0m（2）底板破碎后立即进行深井施工，深井水位确保持续降至底板最低开挖面3m以下；3块边板共布置8口Ø400深井，井深为底板顶标高一下10m（3）底板大面积开挖清理前进行轻型井点强降水，并适当开辟明沟及时排除地表雨水。施工降排水布置见图4-3：深井降水布置图。

4.3控制坞墙变形

江苏新扬子造船有限公司1#船坞待修复的三块边板尺寸均为20m*16.7m，底板厚度0.9m；坞墙结构为50cm*50m板桩墙+20cm厚现浇衬砌，墙后设置高压摆喷形成止水帷幕。坞底板与对应的坞墙之间存在相互应力平衡，底板破碎清理后对原坞墙将失去顶撑作用，结构相对薄弱的坞墙势必会产生变形，施工过程中若控制不当将导致坞墙结构发生较大变形而破坏坞墙结构功能；因此，施工期间控制坞墙变形是船坞底板修复工程的重难点之三。

为确保船坞底板修复施工期间坞墙结构的稳定，结合施工现场实际条件决定设置“抛撑”（即斜向钢管支撑）来实现混凝土底板对坞墙的顶撑；以单块坞底板尺寸20m边长为单位，每块边板与坞墙之间设置两道钢支撑，相邻钢支撑间距10m，距离板边5m。钢支撑的布置见图4-4 钢支撑布置平面图及断面图。

具 体做法分为以下几个步骤：（1）船坞底板破碎前，在相邻的坞底板边缘顶面通过化学植筋的方式敷设钢板，作为钢管支撑的连接端板；钢支撑主体采用Ø609*16mm钢管，包括固定端和活络接头端；坞底板敷设钢板尺寸800*800mm，厚度20mm，钢板与钢支撑采用焊接方式连接（2）计算得出钢支撑轴线与底板平面成13°夹角，通过计算在对应坞墙位置采用化学植筋的方法敷设钢板，坞墙敷设的钢板尺寸为800*400mm，钢板敷设完成后作为钢支撑在坞墙上的连接端（3）复核坞墙和坞底板之间的实际尺寸作为钢支撑长度的依据，钢支撑按测量好的尺寸进行拼装并初步安装（4）钢支撑两端连接牢靠后按10KN/m预加轴力。

5.结语

江苏新扬子造船有限公司1#船坞底板修复施工于2019年11月15日完成止水系统修复，在长江进入枯水期后于12月20日开展底板破除及修复施工，并于2020年2月20日顺利完工。整个施工过程中，由于对止水系统修复、施工降排水以及坞墙变形控制等重难点问题均采取了有效的应对措施，因此得以顺利完工；为建设单位降低了损失的同时也为该船坞今后的安全使用提供保障，也为今后类似工程提供了有价值的参考。

参考文献：

[1]邹智鹏.大型干船坞深基坑降水施工[J].学术论坛，2014.07.

[2]王玉荣.关于干船坞设计一些问题的讨论[J].科技与生活，2015.12.

[3]张佳鸣.船坞坞尾钢支撑施工技术[J].工程技术，2017.04.