成果名称：	海岛复杂水文地质条件下超大型船坞施工关键技术研究
登记日期：	2021-07-28
完成单位：	中国铁建港航局集团有限公司
完成人员：	刘齐辉,孙建,徐为,孙超,娄剑锋,熊卫根,杨胜龙,朱文功,李昆,夏安乐,周清,黄腾,李毅,王中雨,段军,胡鹏,胡志明,袁洋洋,张太山,王伟华,孙飞,方志强,佘乐卿,郭灿,林研,王俊杰,陈光埔
研究起止日期：	2018-07-01至2020-06-30
主要应用行业：	建筑业
高新技术领域：	现代交通
评价单位：	中国水运建设行业协会
评价日期：	2021-05-28
成果简介：	一、课题项目背景与任务来源
本课题以浙江某船厂船坞工程为依托开展研究，工程临海建设，坞口及西侧部分坞墙处在海水中，需采用临时围堰围护确保干作业施工。工程所在地位于浙闽粤燕山期火山活动带，表层基岩为强风化凝灰岩，岩石呈碎裂状结构，易发生渗流，对围堰的防渗性要求较高；其次，场区潮差大（最大潮差达到4.18m）、风浪影响大（平均风速在5.2m/s，最大风速达到19～25m/s），临时围堰水深达11.92m，且基坑开挖深度达13米以上，基坑开挖和基础结构施工存在较大安全、质量隐患，对围堰的结构稳定性要求较高；该船坞紧邻码头，受码头作业影响，围堰施工范围非常狭窄，施工期间需减少对临近已建构筑物的影响；再者，拟建场地位于临海区，主要为软土及强风化凝灰岩，中间夹杂淤泥、淤泥质粘土和粘性土砾砂，地质较为复杂。在此沿海复杂水文地质条件下，以往国内外常规围堰结构型式均不能满足本项目围水干作业施工要求，且以往船坞围堰结构在此特殊条件下的技术研究也很少，需采用新型的围堰结构，才能满足本项目围水干作业的施工要求。
二、主要研究内容
（1）通过有限元软件建模验算一种新型复合围堰结构，确保其稳定性和抗渗性符合要求，并结合现场施工条件制定好施工及拆除方案。
（2）针对施工现场地址和海洋环境条件进行深入分析，制定出切合实际的围堰、坞墙及坞底板的止水方案和措施，并通过施工期间的实时监测进行验证和分析。
（3）船坞大体积混凝土施工防裂措施的深入研究。
三、研究成果及创新性
（1）通过有限元软件建模验算一种新型复合围堰结构，确保稳定性和抗渗性符合要求，并结合现场施工条件制定好施工及拆除方案。
研发一种新型的围堰止水结构，采用14根Φ1200PHC桩、59根Φ1200钻孔嵌岩灌注桩和43根Φ1000钻孔嵌岩灌注桩进行支护。北围堰B、C排架和西围堰14、15排架部位处，其钻孔嵌岩灌注桩基之间的桩间土采用双排高压旋喷桩作为临时止水帷幕墙，海底以上焊接两排挡土钢板，两排钢板之间填袋装黄土用于止水，桩顶采用现浇纵横梁连成一体。北围堰5~11排架南侧共设置7根钢结构斜撑，作为围堰支撑。
利用有限元软件，分析计算在施工期各种工况下围堰内外侧土压力和水压力差等外部环境的共同作用下围堰整体结构的稳定性。并通过施工期间的沉降位移观测，进一步验证分析围堰结构设计的合理性。
针对临时围堰结构性能良好的特点，采用水下爆破的方式进行拆除，在水下爆破时对临近区域的已建构筑物针对性的做好水下爆破防护措施，通过在已建坞门口顶部自下到上依次铺设“柔性材料层、钢板层和压载层”共三层材料组成防护层，充分降低临时围堰水下爆破时对已建坞门口的影响。
（2）针对施工现场地址和海洋环境条件进行深入分析，制定出切合实际的围堰、坞墙及坞底板的止水方案和措施，并通过施工期间的实时监测进行验证和分析。
采用高压旋喷桩和嵌岩桩组成止水帷幕，渗透压力计算分析采用改进的直线比例法，该计算方法较经典的直线比例法更为精确，而且经实践经验证明，其精度能满足工程要求，改进的直线比例法假定渗流中的水头损失是沿着换算的地下轮廓线均匀分布的。
对特征断面进行基地扬压力和渗透压力监测，通过监测数据进一步验证止水帷幕的可靠性。
（3）船坞大体积混凝土施工防裂措施的深入研究。
采用有限元分析软件进行模拟计算分析，确定影响混凝土本身开裂的相关参数，根据分析结果进行大体积混凝土分块浇筑方案设计。施工过程中需要对大体积混凝土浇筑及养护过程进行全程稳定监控，动态调整各相关参数，从而提高大体积混凝土浇筑施工质量，避免病害出现。