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摘要:海南LNG项目位于海南省洋浦经济开发区神尖角滨海大道西侧海岸,为吹砂填海形成的陆域。海南LNG接收站工艺厂内设有多个集液池,其中PP-V-0302深度深达6.3米,相当于洋浦理论最低潮CD 0.2m。施工过程中每日受周期性潮汐影响,海水渗入基坑,形成水淹深基坑现象,低潮施工时间短,基础施工非常困难。为节约成本及缩短工期,结合现场实际情况,选择了大开挖+混凝土挡墙的深基坑施工方法;通过大开挖和混凝土挡墙及增加坑底混凝土垫层厚度等技术措施,稳定了基坑周边砂土,并采取多台抽水泵排水措施,将海水潮位控制在可以水下浇筑混凝土施工作业范围内,最后取得了较好的效果(无明显外观瑕疵、无渗水现象、强度合格)。
关键词:深基坑;潮位;集液池;水下混凝土;支护
1引言
海南液化天然气(LNG)项目(以下简称:海南 LNG 项目)位于海南省洋浦经济开发区神尖角海岸段。项目一期建设规模为可处理LNG 300万吨/年,总投资约65亿元人民币,于2011年8月开工,计划2014年投产。
在施工工艺厂BOG压缩机厂房时,PP-V-0302集液池位于BOG压缩机厂房东北向,管架、管墩PR3002西侧2m,设备基础与集液沟相连接,水池主要收集4000区ORV附近生产污水、油污水、LNG液,通过排水沟、管汇集到PP-V-0302池罐处理。集液池长14.5m,宽7.2m。基础为筏板基础,基础底设有6个D800灌注桩承载基础及设备荷载,桩钢筋需与基础底板一起浇筑,起到抗拔防止水池上浮。池底标高CD0.2m,底板厚0.7m,池壁墙高5.8m,墙侧面及项面需预埋各种钢板件。施工开挖深度达6.6m,属于水下深基坑作业,且临近海边,海水极易倒渗进基坑,施工相当困难。
2工程地质水文条件
在工程地质剖面图可查:编号060、061孔刚好在BOG区,海水潮位在CD 0.3至5.2之间。底板垫层标高下多为中砂及少量珊瑚石,上层为素填土,构筑物东侧(临海边)为透水率高的原临时片石护岸,其他三面为原素填土(海砂),南侧2m受限于已施工完成的PR-3002管廊架结构。
3深基坑支護施工方案选择
3.1深基坑支护施工方案选择原则
施工过程中保证支护结构体系安全,首先控制土体变形,满足稳定和变形要求。采取可靠的安全技术措施,保证周边构建筑物的安全;
深基坑支护设计相对于承载力极限要求有足够的安全系数,保证不出现失稳条件下,控制位移量,并根据周边环境条件,控制在一定范围内;
深基坑支护是一种特殊的临时结构,应根据场地实际具体情况,从水文地质条件、安全、稳定、可操作、经济角度选择方案;
基坑四边应设置若干水平位移监测点和沉降监测点,以便随时观察地面的累计沉降量和水平位移不超过规范允许最大值。深基坑支护设计应把理论知识与实践经验相结合,通过现场实际状况及监测成果不断比较、论证、不断调整更正。
3.2根据以上原则似在以下常用方案中比选大开挖方式
大开挖方式是以较大的护坡比进行大面积开挖,但是这种方式对于松软土层极易垮塌,止水效果相差,适用于周围场地开阔,周围无重要建筑物,只要求稳定,位移控制不严格要求的结构,需结合降水措施。但费用较少,回填土方较大,适合本工程特点,拟采选。
拉森钢板桩围护结构:钢板桩强度高,桩与桩之间的连接紧密,止水隔水效果好,可重复使用,其常用断面形式,多为U形或Z形。施工中使用U形钢板桩,其沉放和拔除方法、使用的机械均与工字钢桩相同,但其构成方法则可分为单层钢板桩围堰、双层钢板桩围堰等,拉森钢板桩止水效果较好,安装、拆除快捷工期短,适合本工程特点,但基坑西侧是原块石护岸渗透水高,且局部基坑有珊瑚礁,钢板桩不易下沉,成本相对大开挖方式高,不予采用。
钻孔灌注桩围护结构:钻孔灌注桩围护墙是排桩式中应用最多的一种方式。其多用于坑深7~15m的基坑工程,钻孔灌注桩一般采用机械成孔。在基坑中多采用螺旋钻机、冲击式钻机和正反循环钻机等。钻孔灌注桩支护墙体的特点有:施工时并采用泥浆护壁成孔,无振动、无噪音,无挤土现象,对周围环境影响小,且墙身强度高,刚度大,支护稳定性好,但成本较高,不予采用。
深层搅拌水泥土围护墙:深层搅拌水泥土围护墙,是采用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强行搅拌,形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙。水泥土围护墙优点:由于一般坑内无支撑,便于机械化快速挖土;具有挡土、止水的双重功能;一般情况下较经济;施工中无振动、无噪音、污染少、挤土轻微。水泥土围护墙的缺点:首先是位移相对较大,尤其在基坑长度大时,为此可采取中间加墩、起拱等措施以限制过大的位移;其次是厚度较大,只有在红线位置和周围环境允许时才能采用,而且在水泥土搅拌桩施工时要注意防止影响周围环境。由于本工程东侧已施工完成的管廊架,机械施工作面位置狭窄对施工有一定影响,且成本高,不予采用。
地下连续墙:地下连续墙主要有预制钢筋混凝土连续墙和现浇钢筋混凝土连续墙两类,通常地下连续墙一般指后者。地下连续墙有如下优点:施工时振动小、噪声低,墙体刚度大,对周边地层扰动小;可适用于多种土层,除夹有孤石、大颗粒卵砾石等局部障碍物时影响成槽效率外,对黏性土、无黏性土、卵砾石层等各种地层均能高效成槽。地下连续墙施工采用专用的挖槽设备,沿着基坑的周边,按照事先划分好的幅段,开挖狭长的沟槽。在开挖过程中,为保证槽壁的稳定,采用特制的泥浆护壁。地下连续墙刚度大,止水效果好,是支护结构中最强的支护型式,适用于地质条件差和复杂,基坑深度大,周边环境要求较高的基坑,但施工时需专用设备进场,且施工场地局部基坑有珊瑚礁,施工困难造价较高等缺点,不予采用。
3.3方案选择
本基坑的特点:积液池深度最深达6.3米,相当于洋浦理论最低潮CD 0.2m ,施工过程中周期性海水潮位在CD 0.3至5.2之间,涨潮时海水极易渗入基坑,形成水淹深基坑现象,并且低潮位施工时间较短,给施工造成了极大困难。为节约成本及缩短工期,结合现场实际情况,选择了大开挖+混凝土挡墙的施工方法;通过大坡比开挖和混凝土挡墙及增加坑底混凝土垫层厚度等技术措施,稳定了基坑周边砂土,并采取6台抽水泵排水措施,将海水潮位控制(水深1米左右)在可以水下浇筑混凝土施工范围内。 3.4水下混凝土施工
本基坑底板需在水下浇筑混凝土,水下混凝土的施工方法主要有:直接浇筑法、吊斗法(也称开底容器法)、导管法(也称直升导管法)、泵送浇注法、灌浆法和袋装混凝土法等。
直接浇灌法:将搅拌好的混凝土直接浇灌在水下。当混凝土部分露出水面后,把新浇的混凝土在其附近继续灌下。这样连续全面向前推进,把水排挤走,直至浇筑任务完成。这种混凝土的浇灌方法仅适用于水深为1~2m以内,水基本静止。
吊斗法:将搅拌好的混凝土装在设有活动底板的容器内,平稳地吊放到水中,尽可能接近基底或已浇水下混凝土的表面,平稳地打开底板排出口,再将容器慢慢地提起,使混凝土流下。这种施工方法,容器沉入水中时,混凝土上面与水接触,底部打开排出混凝土时,混凝土与周围的水在某种程度上有混合,易引起局部材料分离。
导管法:通过导管等装置进行混凝土浇筑的作业。开始时,依靠灌入的混凝土压力推动隔水塞将管内的水或泥浆排挤出去,接着由于导管底部管内压力大于管外压力,使浇注的混凝土从管底向上推进,混凝土顶面与水接触部分可能质地松散,可在最后清除。这种水下混凝土施工方法,能保证良好的浇筑质量,因此被广泛采用,常用于地下连续墙、灌柱、沉井和沉箱的水下封底等。
泵送法:通过混凝土泵的有压运送将混凝土送到相当远的地点的浇灌方法。在浇灌水下混凝土的过程中,同样要保持将排出口完全埋入已浇混凝土中。
在浇筑混凝土挡墙后,通过大功率潜水泵抽水,海水最低潮位时基坑内的水深在1m以内,因此,本施工方案采用直接浇灌方法。
3.5基坑降水措施
在土方开挖过程中,海水潮位在CD 0.3至CD5.2之间,当开挖底面标高CD0.2低于海水潮位的基坑时,海水会不断渗入坑内。开挖施工时会多次扰动地基土,使土方开挖困难,费工费时,边坡易于塌方,和导致地基被水浸泡,无法进行基础底板施工。因此,基坑槽开挖施工中,应根据工程地质和水文情况,采取有效地降低水位措施,使基坑开挖和施工达到无水或少水状态,以保证工程质量和工程的顺利进行。
故根据本工程特点,采用应用简单、经济的排水沟加集水坑的排水方法在基坑选用6台100DN替水泵,1台150DN清水离心泵,基本能满足排除并保持一定水位的要求。
4施工方法及顺序
4.1基坑大坡比土方开挖
低压集液罐集液池尺寸为14.5m×7.2m,采用履带式挖掘机,按1:2的放坡比分层进行开挖,西侧边开挖边进行混凝土挡墙围护,当挖至地下海水潮位线时,需设置排水沟及集水沟,使用6台2KW的潜水泵不斷抽水,再进行开挖作业。
4.2混凝土挡墙浇筑
使用光面胶合模板拼装成挡墙模板,并用槽钢、钢管固定,用吊车吊入基坑内,用钢管支撑固定后浇筑水下混凝土,形成一侧的连续挡墙,如图所示。
4.3水下混凝土垫层浇筑
浇筑混凝土挡墙后,一定程度上控制了海水从西侧的渗入,但由于低压集液罐集液池地面标高低于当前的海水潮面,加之基坑底部多为砂土和礁石,不能有效的阻止潮水渗入基坑,导致基坑底部水位较高,最高时可达达到2m。因此,对积液池底部垫层的浇筑造成了较大困难。
考虑到海水潮位周期性影响,实际施工时加厚混凝土垫层厚度至40cm ,利用混凝土垫层自重进行压底,增加底部稳定和减少四周流砂现象,并施工过程中采用6台潜水泵不间断性抽水,在控制住一定海水潮位时,进行水下混凝土浇筑,水下混凝土的配合比选用高出设计标号的C25,并要求坍落度控制在100-150mm左右,以减少水泥浆在水中流失现象,施工时混凝土泵车导管出口需压至水下,控制有效作用半径并逐行进行移动,施工时控制好标高,避免频繁扰动,不少于7天的水下养护。
4.4 底板水下混凝土浇筑
基坑底部混凝土垫层浇筑达养护期后,用6台潜水泵不间断作业的情况下,控制海水潮位大约保持在垫层上1m左右。为了节约成本、保证质量,保证工期的正常进行,施工过程中采取了水面上预制底板钢筋网架,水下混凝土浇筑的组合方案。
在水中搭设脚手架,以脚手架作为支撑体系,在水面上开展底板钢筋网架的绑扎施工。由于是架空式绑扎作业,因此在施工上具有一定的困难,在施工过程中需针对性的控制钢筋网架的稳定性,钢筋绑扎质量验收合格后,在垫层上设置好保护层垫块,逐条多次松放支撑钢管扣件,使钢筋网逐步放至垫层上,然后进行外围模板安装、支护和加固。
集液池底板钢筋和模板安装后,依据洋浦潮汐曲线,充分利用潮汐规律,选取潮位最低的时间段,完成集液池底板水下混凝土的浇筑。水下混凝土的配合比选用高出设计标号的C40,并要求坍落度控制在100-150mm左右,以减少水泥浆在水中流失现象,施工时混凝土导管出口需压至水下,控制有效作用半径并逐行进行移动,施工时控制好标高,避免频繁扰动,养护不少于14天的水下养护。
5施工过程控制
5.1土方开挖监控
该基坑为深基坑,土质为砂土,抗渗性能较差,易发生坍塌,因此,在施工过程中有针对性的安排了专业安全人员进行位移、沉降等监控。
5.2 潮汐曲线的利用
由于该深基坑底标高低于海水潮位,基坑内水位较高,很大程度上影响了正常施工。在施工过程中,利用潮汐表(表2),选取提前准备预估最低潮位进行施工,保证了施工的正常进行和质量控制。
5.3 水下混凝土控制
水下浇筑混凝土,必须控制混凝土中的水泥浆流失到水中。需要从三方面控制:配制抗冲散混凝土,采用硅灰和/或增粘剂(纤维素、聚丙烯酰胺类高分子外加剂),提高混凝土中水泥浆的粘度,从而提高混凝土的抗冲散能力;泵送混凝土至结构底部开始浇筑,避免混凝土经过水沉入底部,导致水泥浆粘度降低;提高混凝土强度。同样的混凝土,在水下浇筑与在陆上浇筑相比(水/陆强度比),混凝土强度会有一定损失。因而,在施工过程中将混凝土的强度由C35提高至C40。
6施工结论
通过大开挖和混凝土挡墙及增加坑底混凝土垫层厚度等技术措施,稳定了基坑周边砂土,并采取多台抽水泵排水措施,将海水潮位控制在可以水下浇筑混凝土施工作业范围内,最后取得了较好的效果。浇筑完成后,在潮位较高时,集液池内部无渗水现象;整体混凝土外观较好,无较大的蜂窝麻面等混凝土缺陷;经回弹仪检测,混凝土仍然能保持较高的强度,满足设计要求。
7建议
海南LNG项目中深基坑施工中主要遇到的问题是基坑低于海平面,造成海水渗入。主要是由于陆域形成时部分场地标高较低(6.2m),而海水最高潮汐面约为3.3m,未充分考虑较深水池的施工,若场地标高能提高2m,水池的基坑标高也将提高至2.2m,将可以避免海水渗入。建议在以后类似工程中,将陆域形成场地标高提高2-3m左右,以避免深基坑施工中遭遇海水渗入情况,加大施工难度。如果采取这样的措施,将增加陆域形成的工程费用较多;如果能把这个集液池提高2米,将会避免这样情况,能否在设计阶段避免这个问题。
参考文献:
[1]王振信.软土地层深基坑开挖的支护技术综述[J].地下工程与隧道,1989(2):2-12.
[2]赵维茂,万军,郏鸿秋,唐九如.用钻孔灌注桩及钢支撑作深基坑支护结构[J]建筑施工,1994,,,海石油海南天然气有限公司接收站项目组组16(4):1-4.
[3]徐方京,谭敬慧. 地下连续墙深基坑开挖综合特性研究[J].岩土工程学报,1993,15(6):28-33.
[4]冯士明.水下混凝土施工技术及关键材料[J].桥梁建设,2002,(3):64-66.
(作者单位:中海石油海南天然气有限公司)
关键词:深基坑;潮位;集液池;水下混凝土;支护
1引言
海南液化天然气(LNG)项目(以下简称:海南 LNG 项目)位于海南省洋浦经济开发区神尖角海岸段。项目一期建设规模为可处理LNG 300万吨/年,总投资约65亿元人民币,于2011年8月开工,计划2014年投产。
在施工工艺厂BOG压缩机厂房时,PP-V-0302集液池位于BOG压缩机厂房东北向,管架、管墩PR3002西侧2m,设备基础与集液沟相连接,水池主要收集4000区ORV附近生产污水、油污水、LNG液,通过排水沟、管汇集到PP-V-0302池罐处理。集液池长14.5m,宽7.2m。基础为筏板基础,基础底设有6个D800灌注桩承载基础及设备荷载,桩钢筋需与基础底板一起浇筑,起到抗拔防止水池上浮。池底标高CD0.2m,底板厚0.7m,池壁墙高5.8m,墙侧面及项面需预埋各种钢板件。施工开挖深度达6.6m,属于水下深基坑作业,且临近海边,海水极易倒渗进基坑,施工相当困难。
2工程地质水文条件
在工程地质剖面图可查:编号060、061孔刚好在BOG区,海水潮位在CD 0.3至5.2之间。底板垫层标高下多为中砂及少量珊瑚石,上层为素填土,构筑物东侧(临海边)为透水率高的原临时片石护岸,其他三面为原素填土(海砂),南侧2m受限于已施工完成的PR-3002管廊架结构。
3深基坑支護施工方案选择
3.1深基坑支护施工方案选择原则
施工过程中保证支护结构体系安全,首先控制土体变形,满足稳定和变形要求。采取可靠的安全技术措施,保证周边构建筑物的安全;
深基坑支护设计相对于承载力极限要求有足够的安全系数,保证不出现失稳条件下,控制位移量,并根据周边环境条件,控制在一定范围内;
深基坑支护是一种特殊的临时结构,应根据场地实际具体情况,从水文地质条件、安全、稳定、可操作、经济角度选择方案;
基坑四边应设置若干水平位移监测点和沉降监测点,以便随时观察地面的累计沉降量和水平位移不超过规范允许最大值。深基坑支护设计应把理论知识与实践经验相结合,通过现场实际状况及监测成果不断比较、论证、不断调整更正。
3.2根据以上原则似在以下常用方案中比选大开挖方式
大开挖方式是以较大的护坡比进行大面积开挖,但是这种方式对于松软土层极易垮塌,止水效果相差,适用于周围场地开阔,周围无重要建筑物,只要求稳定,位移控制不严格要求的结构,需结合降水措施。但费用较少,回填土方较大,适合本工程特点,拟采选。
拉森钢板桩围护结构:钢板桩强度高,桩与桩之间的连接紧密,止水隔水效果好,可重复使用,其常用断面形式,多为U形或Z形。施工中使用U形钢板桩,其沉放和拔除方法、使用的机械均与工字钢桩相同,但其构成方法则可分为单层钢板桩围堰、双层钢板桩围堰等,拉森钢板桩止水效果较好,安装、拆除快捷工期短,适合本工程特点,但基坑西侧是原块石护岸渗透水高,且局部基坑有珊瑚礁,钢板桩不易下沉,成本相对大开挖方式高,不予采用。
钻孔灌注桩围护结构:钻孔灌注桩围护墙是排桩式中应用最多的一种方式。其多用于坑深7~15m的基坑工程,钻孔灌注桩一般采用机械成孔。在基坑中多采用螺旋钻机、冲击式钻机和正反循环钻机等。钻孔灌注桩支护墙体的特点有:施工时并采用泥浆护壁成孔,无振动、无噪音,无挤土现象,对周围环境影响小,且墙身强度高,刚度大,支护稳定性好,但成本较高,不予采用。
深层搅拌水泥土围护墙:深层搅拌水泥土围护墙,是采用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强行搅拌,形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙。水泥土围护墙优点:由于一般坑内无支撑,便于机械化快速挖土;具有挡土、止水的双重功能;一般情况下较经济;施工中无振动、无噪音、污染少、挤土轻微。水泥土围护墙的缺点:首先是位移相对较大,尤其在基坑长度大时,为此可采取中间加墩、起拱等措施以限制过大的位移;其次是厚度较大,只有在红线位置和周围环境允许时才能采用,而且在水泥土搅拌桩施工时要注意防止影响周围环境。由于本工程东侧已施工完成的管廊架,机械施工作面位置狭窄对施工有一定影响,且成本高,不予采用。
地下连续墙:地下连续墙主要有预制钢筋混凝土连续墙和现浇钢筋混凝土连续墙两类,通常地下连续墙一般指后者。地下连续墙有如下优点:施工时振动小、噪声低,墙体刚度大,对周边地层扰动小;可适用于多种土层,除夹有孤石、大颗粒卵砾石等局部障碍物时影响成槽效率外,对黏性土、无黏性土、卵砾石层等各种地层均能高效成槽。地下连续墙施工采用专用的挖槽设备,沿着基坑的周边,按照事先划分好的幅段,开挖狭长的沟槽。在开挖过程中,为保证槽壁的稳定,采用特制的泥浆护壁。地下连续墙刚度大,止水效果好,是支护结构中最强的支护型式,适用于地质条件差和复杂,基坑深度大,周边环境要求较高的基坑,但施工时需专用设备进场,且施工场地局部基坑有珊瑚礁,施工困难造价较高等缺点,不予采用。
3.3方案选择
本基坑的特点:积液池深度最深达6.3米,相当于洋浦理论最低潮CD 0.2m ,施工过程中周期性海水潮位在CD 0.3至5.2之间,涨潮时海水极易渗入基坑,形成水淹深基坑现象,并且低潮位施工时间较短,给施工造成了极大困难。为节约成本及缩短工期,结合现场实际情况,选择了大开挖+混凝土挡墙的施工方法;通过大坡比开挖和混凝土挡墙及增加坑底混凝土垫层厚度等技术措施,稳定了基坑周边砂土,并采取6台抽水泵排水措施,将海水潮位控制(水深1米左右)在可以水下浇筑混凝土施工范围内。 3.4水下混凝土施工
本基坑底板需在水下浇筑混凝土,水下混凝土的施工方法主要有:直接浇筑法、吊斗法(也称开底容器法)、导管法(也称直升导管法)、泵送浇注法、灌浆法和袋装混凝土法等。
直接浇灌法:将搅拌好的混凝土直接浇灌在水下。当混凝土部分露出水面后,把新浇的混凝土在其附近继续灌下。这样连续全面向前推进,把水排挤走,直至浇筑任务完成。这种混凝土的浇灌方法仅适用于水深为1~2m以内,水基本静止。
吊斗法:将搅拌好的混凝土装在设有活动底板的容器内,平稳地吊放到水中,尽可能接近基底或已浇水下混凝土的表面,平稳地打开底板排出口,再将容器慢慢地提起,使混凝土流下。这种施工方法,容器沉入水中时,混凝土上面与水接触,底部打开排出混凝土时,混凝土与周围的水在某种程度上有混合,易引起局部材料分离。
导管法:通过导管等装置进行混凝土浇筑的作业。开始时,依靠灌入的混凝土压力推动隔水塞将管内的水或泥浆排挤出去,接着由于导管底部管内压力大于管外压力,使浇注的混凝土从管底向上推进,混凝土顶面与水接触部分可能质地松散,可在最后清除。这种水下混凝土施工方法,能保证良好的浇筑质量,因此被广泛采用,常用于地下连续墙、灌柱、沉井和沉箱的水下封底等。
泵送法:通过混凝土泵的有压运送将混凝土送到相当远的地点的浇灌方法。在浇灌水下混凝土的过程中,同样要保持将排出口完全埋入已浇混凝土中。
在浇筑混凝土挡墙后,通过大功率潜水泵抽水,海水最低潮位时基坑内的水深在1m以内,因此,本施工方案采用直接浇灌方法。
3.5基坑降水措施
在土方开挖过程中,海水潮位在CD 0.3至CD5.2之间,当开挖底面标高CD0.2低于海水潮位的基坑时,海水会不断渗入坑内。开挖施工时会多次扰动地基土,使土方开挖困难,费工费时,边坡易于塌方,和导致地基被水浸泡,无法进行基础底板施工。因此,基坑槽开挖施工中,应根据工程地质和水文情况,采取有效地降低水位措施,使基坑开挖和施工达到无水或少水状态,以保证工程质量和工程的顺利进行。
故根据本工程特点,采用应用简单、经济的排水沟加集水坑的排水方法在基坑选用6台100DN替水泵,1台150DN清水离心泵,基本能满足排除并保持一定水位的要求。
4施工方法及顺序
4.1基坑大坡比土方开挖
低压集液罐集液池尺寸为14.5m×7.2m,采用履带式挖掘机,按1:2的放坡比分层进行开挖,西侧边开挖边进行混凝土挡墙围护,当挖至地下海水潮位线时,需设置排水沟及集水沟,使用6台2KW的潜水泵不斷抽水,再进行开挖作业。
4.2混凝土挡墙浇筑
使用光面胶合模板拼装成挡墙模板,并用槽钢、钢管固定,用吊车吊入基坑内,用钢管支撑固定后浇筑水下混凝土,形成一侧的连续挡墙,如图所示。
4.3水下混凝土垫层浇筑
浇筑混凝土挡墙后,一定程度上控制了海水从西侧的渗入,但由于低压集液罐集液池地面标高低于当前的海水潮面,加之基坑底部多为砂土和礁石,不能有效的阻止潮水渗入基坑,导致基坑底部水位较高,最高时可达达到2m。因此,对积液池底部垫层的浇筑造成了较大困难。
考虑到海水潮位周期性影响,实际施工时加厚混凝土垫层厚度至40cm ,利用混凝土垫层自重进行压底,增加底部稳定和减少四周流砂现象,并施工过程中采用6台潜水泵不间断性抽水,在控制住一定海水潮位时,进行水下混凝土浇筑,水下混凝土的配合比选用高出设计标号的C25,并要求坍落度控制在100-150mm左右,以减少水泥浆在水中流失现象,施工时混凝土泵车导管出口需压至水下,控制有效作用半径并逐行进行移动,施工时控制好标高,避免频繁扰动,不少于7天的水下养护。
4.4 底板水下混凝土浇筑
基坑底部混凝土垫层浇筑达养护期后,用6台潜水泵不间断作业的情况下,控制海水潮位大约保持在垫层上1m左右。为了节约成本、保证质量,保证工期的正常进行,施工过程中采取了水面上预制底板钢筋网架,水下混凝土浇筑的组合方案。
在水中搭设脚手架,以脚手架作为支撑体系,在水面上开展底板钢筋网架的绑扎施工。由于是架空式绑扎作业,因此在施工上具有一定的困难,在施工过程中需针对性的控制钢筋网架的稳定性,钢筋绑扎质量验收合格后,在垫层上设置好保护层垫块,逐条多次松放支撑钢管扣件,使钢筋网逐步放至垫层上,然后进行外围模板安装、支护和加固。
集液池底板钢筋和模板安装后,依据洋浦潮汐曲线,充分利用潮汐规律,选取潮位最低的时间段,完成集液池底板水下混凝土的浇筑。水下混凝土的配合比选用高出设计标号的C40,并要求坍落度控制在100-150mm左右,以减少水泥浆在水中流失现象,施工时混凝土导管出口需压至水下,控制有效作用半径并逐行进行移动,施工时控制好标高,避免频繁扰动,养护不少于14天的水下养护。
5施工过程控制
5.1土方开挖监控
该基坑为深基坑,土质为砂土,抗渗性能较差,易发生坍塌,因此,在施工过程中有针对性的安排了专业安全人员进行位移、沉降等监控。
5.2 潮汐曲线的利用
由于该深基坑底标高低于海水潮位,基坑内水位较高,很大程度上影响了正常施工。在施工过程中,利用潮汐表(表2),选取提前准备预估最低潮位进行施工,保证了施工的正常进行和质量控制。
5.3 水下混凝土控制
水下浇筑混凝土,必须控制混凝土中的水泥浆流失到水中。需要从三方面控制:配制抗冲散混凝土,采用硅灰和/或增粘剂(纤维素、聚丙烯酰胺类高分子外加剂),提高混凝土中水泥浆的粘度,从而提高混凝土的抗冲散能力;泵送混凝土至结构底部开始浇筑,避免混凝土经过水沉入底部,导致水泥浆粘度降低;提高混凝土强度。同样的混凝土,在水下浇筑与在陆上浇筑相比(水/陆强度比),混凝土强度会有一定损失。因而,在施工过程中将混凝土的强度由C35提高至C40。
6施工结论
通过大开挖和混凝土挡墙及增加坑底混凝土垫层厚度等技术措施,稳定了基坑周边砂土,并采取多台抽水泵排水措施,将海水潮位控制在可以水下浇筑混凝土施工作业范围内,最后取得了较好的效果。浇筑完成后,在潮位较高时,集液池内部无渗水现象;整体混凝土外观较好,无较大的蜂窝麻面等混凝土缺陷;经回弹仪检测,混凝土仍然能保持较高的强度,满足设计要求。
7建议
海南LNG项目中深基坑施工中主要遇到的问题是基坑低于海平面,造成海水渗入。主要是由于陆域形成时部分场地标高较低(6.2m),而海水最高潮汐面约为3.3m,未充分考虑较深水池的施工,若场地标高能提高2m,水池的基坑标高也将提高至2.2m,将可以避免海水渗入。建议在以后类似工程中,将陆域形成场地标高提高2-3m左右,以避免深基坑施工中遭遇海水渗入情况,加大施工难度。如果采取这样的措施,将增加陆域形成的工程费用较多;如果能把这个集液池提高2米,将会避免这样情况,能否在设计阶段避免这个问题。
参考文献:
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(作者单位:中海石油海南天然气有限公司)