摘要：本文以唐山港京唐港区23#至25#多用途泊位工程码头工程地下连续墙为例介绍了地下连续墙先进施工工艺，分别阐述了环保型泥浆循环系统、气举反循环清渣、带翼接头管、防腐型垫板、可视化测槽等先进工艺的优点，可为今后地连墙在不同地区、相似工况下的施工推荐经验。
关键词：地连墙；环保型泥浆循环系统；气举反循环清渣；带翼接头管；防腐型垫板；可视化测槽
1、工程概况
1.建设规模
唐山港京唐港区23号至25号多用途泊位工程23号泊位工程位于第三港池南岸西段，我部承建的23号泊位（5万吨级）包含主体段、码头滚装上岸段及码头西侧直立岸壁。
2.结构型式
本工程为地下连续墙式板桩码头结构，码头面高程+4.0m，滚装上岸段顶面高程+3.0m，码头结构按5万吨级集装箱码头建设，码头前沿水深-13.60m。
3.地连墙尺寸、数量及重量统计
图1-1码头结构断面图
图1-2地连墙配筋图
2、地连墙施工新技术介绍
2.1导墙区换填施工（原土掺加水泥拌合压实）
地下连续墙导墙施工前需要对导墙区域加大一定范围进行换填，以保证开挖区土有一定的黏聚性或强度，开挖时形成矩形槽。早期施工使用黄黏土进行换填，成本高、对环境破坏严重。本工程导墙区换填土施工使用原土掺加水泥拌合后回填并分层进行压实处理，减少了购买黄黏土的费用，同时掺加水泥后的导墙槽壁立面更容易成型。
图2-1 导墙开槽
图2-2 导墙换填轮廓线
2.2环保型泥浆循环系统
环保型成套泥浆循环置换处理系统包括清水池、泥浆搅拌机、新制泥浆池、混合泥浆池、泥浆分离机、泥浆输送泵、泥浆输送管和回浆泵等。
清水池：给泥浆搅拌机供水，保证一定的水储备量，满足搅拌需求。
泥浆搅拌机：采用高速回转式搅拌机搅拌泥浆，效率高，泥浆质量稳定，而且保证环境卫生。单台搅拌机生产能力为20m3/h，每罐搅拌时间不少于6min，泥浆生产能力为前方成槽挖方能力的1.5～2倍，泥浆储备量为前方成槽能力的1.3～1.5倍。储浆池旁设泥浆泵通过铺设的管道向前方输送泥浆。
新制泥浆池：用于存储新制泥浆，新搅拌的泥浆首先输入新制泥浆池，由于新搅拌的泥浆中膨润土还未充分水化，所以首先要在新制泥浆池中储存24小时进行充分水化，并保证一定的储备量，然后才能使用。新制泥浆池中的新制泥浆可直接输送到开挖槽段，也可以输送至混合泥收浆池与初步处理回收的泥浆混合，经处理后使回泥浆再利用。
混合泥浆池：作为使用过的泥浆回收的存储、处理装置，多个混合泥浆池设有连通器相连，在混合泥浆池中旧泥浆与新制泥浆混合，通过泥浆分离机后的旧泥浆含砂率可满足使用要求，其它指标有可能降低或超过标准要求，通过用新浆与之混合调配，使得混合泥浆满足使用要求，达到废弃泥浆再利用的目的，节约资源。
泥浆分离机：将泥浆中的砂石与泥浆分离。成槽后将泥浆喷导管放到槽底，采用气举反循环工艺将泥浆输送至泥浆分离机，通过泥浆分离机中的振动筛将砂石颗粒分离出，使分离后的泥浆含砂量小于4%，保证泥浆护壁质量，达到换浆洗槽的目的。
图2-3 泥浆性能检测
施工过程中利用环保型成套泥浆循环置换系统将泥浆回收至循环池中，同时做好对比实验及记录，待各项指标合格后重新利用。泥浆循环系统安装前，设备安装区铺设10cm厚混凝土垫层作为基础。
根据工程需要，本工程环保型泥浆循环置换处理系统中共设置1个清水池，2个新制泥浆池，4个混合泥浆池，1台搅拌机，2台泥浆分离机。
环保型泥浆循环置换处理系统的各管道均采用法兰连接，且线路上设有控制流量的阀门。清水池一侧通过水管与设置的泥浆搅拌机连接，泥浆搅拌机通过泥浆输送管连接于并行设置的新制泥浆池和混合泥浆池；各泥浆池分别设有出浆口与泥浆输出管连通。
环保型泥浆循环置换处理系统基本上采用两种施工模式：
（1）清水池注水→泥浆搅拌机搅拌→新制泥浆罐储存→输送至地连墙槽段→用过的泥浆回收到混合泥浆池。
（2）清水池注水→泥浆搅拌机搅拌→新制泥浆罐储存→输送至混合泥浆池与初步处理回收的泥浆混合→泥浆处理后输送至地连墙槽段→重复以上步骤。
图2-4 环保型成套泥浆循环置换处理系统示意图
图2-5 环保型成套泥浆循环置换处理系统（泥浆池上方）
早期泥浆供应系统中泥浆池多为半地下式砖砌结构，没有泥浆分离机，旧泥浆回收后在沉淀池中沉淀，用反铲进行清渣，旧浆使用率低，废弃泥浆需要排放。工程完工后泥浆池废弃需要开挖清除。
相比于原始的泥浆池，循环系统可以重复利用泥浆，减少了废浆的排放，现场泥浆由管道输送，保证了现场的整洁。同时该系统可以重复利用，直接应用于其它相似工程，降低工程成本。
2.3可视化验槽
每段地下连续墙成槽后，均使用KODEN-DM604测槽仪进行测槽，形成可视化的图像留存。
KODEN型超声波测槽仪由两部分组成，检测用绞车和自动记录仪，测量精度0.2%，测深精度1%，工作介质为ρ=1.15～1.20g/cm3的泥浆，工作频率100kHz。检测工作时首先由仪器振荡器产生一定频率的电脉冲，同时打开计时门，电脉冲径放大，经发射换能器变电能为声能，通过泥浆介质以速度e向槽壁发射。声波抵达槽壁即由槽壁反射，在经泥浆介质返回，被换能器接收，即变声能为电能。与此同时，仪器在接收到第一个回波信号后，计时门关闭，并记录声波自发射至接收的时间t，仪器按公式s=1/2*e*t计算所测距离。
通过KODEN-DM604测槽仪测出的图像判断地下连续墙成槽效果，若垂直度或槽深不符合要求，立即安排抓斗进行修槽，若检测结果显示槽壁坍塌严重，则进行回填处理。
图2-6 测槽仪测槽与测图
2.4地连墙接头刷壁处理
地下连续墙相邻单元槽段顺序施工时会形成连接縫，由于槽段内存在有护壁泥浆，该连接缝混凝土表面在施工过程中会在混凝土表面形成ー层泥皮。为保证在连接缝位置，后期浇筑的混凝土和前期浇筑的混凝土较好的结合，避免漏水，增加墙体的整体性，在后续槽段成槽结束后需对前一个槽段混凝土表面进行刷壁处理，清除附着在混凝土表面的土体和槽段内护壁泥浆形成的泥皮，以保证相邻槽段混凝土的有效接触，増加地下连续墙墙体的整体性。
混凝土表面的刷壁处理一般使用刷壁器，使用时利用吊车吊起刷壁器，并使刷壁器的刷头贴着被刷墙面，如此来回吊起和放下，每次吊起后采用高压水枪将刷壁器表面的夹泥夹砂冲刷干净后再下放，反复此步骤，直至刷壁器吊起后表面无夹泥为止，确保接头面的新旧混凝土结合紧密。
下图刷壁器是万向型刷壁器，可以将接缝处各个方向的沉渣和泥皮刷掉，每次刷壁器下放前必须将其上的泥皮冲洗干净，以便确定最终刷壁效果。
图2-7 刷壁示意图
2.5气举反循环进行泥浆置换和清底
挖槽预留：在成槽施工中，分两次成槽：第一次，成槽至深度较设计槽深浅1.0m左右，静置30分钟后，待泥浆中悬浮物已基本完全沉淀时再分3-4次挖至设计底标高。
泥浆置换：成槽完成后，使用气举反循环法进行泥浆置换，泥浆通过除砂器并检测泥浆指标，确定符合要求后下放钢筋笼。
图2-8 气举反循环清渣
二次清槽：钢筋笼就位后浇注混凝土前若槽底沉渣厚度超标，可利用混凝土浇注导管作为吸泥管道，采用气举反循环工艺进行二次清槽。利用导管进行清渣解决钢筋笼就位后沉渣过厚无法清理的问题，保证了工程质量。
2.6安设接头管及拔除
槽段之间接头的处理使用带翼地连墙接头管，使用80t履带式起重机吊放，采用150t履带式起重机与液压顶升机进行起拔。
带翼接头管与不带翼接头管的对比
图2-9 带翼接头管 图2-10 接头管拔除
地连墙在成槽清渣后，在槽段端部吊放接头管，其目的是在端部使新老混凝土呈锁口咬合状态。
地连墙接头管宜采用新型“带翼接头管”代替原有的圆形接头管，“带翼接头管”相比原有的圆形接头管是地连墙端部边缘混凝土加厚，不容易被破坏，保证地连墙相邻槽段混凝土咬合质量。
吊装接头管时，严格按照已定接头管位置，缓缓垂直安放。在安装至槽底后接头管应高出导墙2～3m，以便接头管起拔并观测垂直度。当接头管需要接长时，接头处应连接牢靠，采取管壁加厚、内壁加肋板、穿孔销采用圆形或方形钢棒材等加固措施。接头管底部插至槽底后，在接头管中和背侧填充适量碎石，防止混凝土发生绕灰现象，造成接头管起拔力过大或无法起拔。
接头管起拔采用600t液压顶升机配合150t履带吊起拔，接头管的动管和拔出时间根据混凝土的初凝、终凝时间、首次掐管时间和混凝土的灌注完毕的时间确定。
3、地连墙施工新技术优点
3.1环保型泥浆循环系统
（1）环保型泥浆循环置换处理系统相比传统泥浆工艺占地面积小，在雨天便于泥浆池覆盖，保证泥浆质量。
（2）该系统可将废旧泥浆循环利用，避免废旧泥浆乱排乱放，污染环境并给施工造成影响，保障施工正常持续进行。
（3）该系统安全可靠，应用简便，节约水资源，泥浆循环利用率高，泥浆分离机分离出的砂可再利用。
（4）该系统方便拆除，且泥浆罐等系统构件可循环利用，避免资源浪费。
3.2气举反循环换浆清渣工艺
（1）导管法气举反循环换浆清渣，在成槽后下笼前进行槽内泥浆置换，并将槽底沉渣清除，保证了工程质量。
3.3带翼接头管
（1）地连墙接头管宜采用新型“带翼接头管”代替原有的圆形接头管，“带翼接头管”相比原有的圆形接头管使地连墙端部边缘混凝土加厚，不容易被破坏，保证地连墙相邻槽段混凝土咬合质量。
3.4防腐型垫板
（1）使用防腐型保护层垫板代替原纯钢质垫板，增强了垫板耐腐蚀性，提高了地连墙的耐久性。
图3-1 防腐型垫板
3.5可视化测槽
（1）可以直观的观测地连墙槽宽、垂直度、深度、孔壁等情况；
（2）为现场提供高精度的抓槽槽形图；
（3）有助于提高成槽质量，减少施工工期和施工费用。
4、结论
我项目部承建的唐山港京唐港区23#至25#有多用途泊位工程地下连续墙使用环保型泥浆循环系统、气举反循环法清渣、可视化测槽、带翼接头管、防腐型垫板等新技术，通过现场的实际应用与对比，新技术在工程质量、生产进度、文明施工、环境保护方面有明显的优势。采用上述新技术进行地下连续墙施工符合环保、高效、节约的要求，为后续地连墙施工积累了经验，并为相似工程施工提供借荐。
参考文献：
[1]《水运工程质量检验标准》[S]（JTS257-2008）
[2]《码头结构施工规范》[S]（JTS215-2018）
[3]《码头结构设计规范》[S]（JTS167-2018）
论文作者:范广林1,白录2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/14
标签：泥浆论文; 混凝土论文; 新制论文; 垫板论文; 环保型论文; 搅拌机论文; 工程论文; 《基层建设》2018年第30期论文;