弧型挡浪墙现浇改预制与后浇带相结合的施工工艺

2013-03-13樊湘伟任宁

中国港湾建设 2013年2期

关键词：堤顶块体现浇

樊湘伟，任宁

（中交一航局第二工程有限公司，山东青岛 266071）

1 工程概况

1.1 工程概述

东营港经济开发区防潮堤工程位于东营港经济开发区内，东靠渤海湾，西邻东港高速，北连东营港，南接东营市中心渔港。该工程总长为7.21 km，建成后可连接孤北防潮堤和孤东防潮堤，形成封闭的防护体系，是东营市重要的堤防工程。

本工程为抛石斜坡堤结构，部分里程设有亲水平台等景观结构。抛石堤顶高程5.0m，顶宽7.0m，堤心采用1～300 kg块石，在高程+1.5m处设置3m宽戗台（兼做亲水平台），并在K3+650～K5+800m段堤前间隔布置33处半圆形亲海观景平台，直径为15m，采用花岗岩及蘑菇石砌石护面结构；分不同里程段交替采用栅栏板及四脚空心块两种护面形式，堤顶设反弧型混凝土挡浪墙，混凝土强度等级为C35，抗冻等级为F300，防潮堤效果图及堤顶挡浪墙结构断面分别见图1及图2。

图1 防潮堤效果图

1.2 施工工期及挡浪墙施工工程量

I标段挡浪墙设计总长度3.25 km，总方量6288m3，钢筋绑扎309 t，根据设计图纸每10m设一道伸缩缝，共计325段。

建设方于7月中旬提供挡浪墙设计图纸，要求挡浪墙施工于当年11月30日前完成。

1.3 施工自然条件

年内月平均气温：1月份最低，平均-2.9℃；7月份最高，平均27.1℃。年极端最低气温－16.9℃。初霜期一般在10月下旬。东营港海域通常每年的12月上旬由岸边开始结冰，翌年3月上旬终冰，冰期90 d左右。

1.4 工程特点分析

本工程因系景观护岸，对观感质量要求高。堤身软基处理后，需在堤坝的堆载沉降稳定后进行上部施工。根据7月份工程整体开展情况，堤身及路面尚未形成，施工中需密切关注沉降与位移变化，直至趋于稳定后方可进行堤顶挡浪墙施工。

挡浪墙采用反弧结构，现浇施工弧面及斜面处气泡难以排出，会有较多的气泡及水线砂线，观感质量难控制。拌和站距施工现场较远（10 km以上），且路况差，现浇混凝土质量较难保证。

挡浪墙单片模板重量达4 t，模板支拆需使用吊机，堤顶道路宽度有限，一旦进行模板支拆和现浇施工，道路会被封堵，对其他工序交叉作业制约影响大。

根据工程进展情况，堤身沉降最早于10月下旬方可稳定，此后开始挡浪墙现浇施工，11月底即进入冬季施工，12月上旬最低气温降至-10℃左右，无法再进行混凝土施工，工期无法保证。

2 方案比选

通过认真分析工程进展情况，对不同的施工工艺方案进行分析研究，积极与设计单位沟通，综合考虑各方案的优缺点，以选择有利于整个工程施工组织的方案。

2.1 方案一

按设计图纸，挡浪墙采用现浇施工工艺，单段长度10m，施工中每隔10m设置一道20mm伸缩缝。优缺点分析如下：

2.1.1 优点

1）挡浪墙一次性浇注成型，结构整体性强。

2）对挡浪墙底部C15混凝土垫层的平整度要求不高，适应性强。

2.1.2 缺点

1）最早于10月下旬方可进行挡浪墙现浇施工，计算日平均完成量需达10段，工作面开展多、施工强度高，模板、人、机等投入非常大。

2）堤顶道路宽度有限，施工交叉干扰多，总体施工效率低下。

3）挡浪墙采用反弧结构，观感质量难以保证。

4）受冬季气温影响大，投入的冬季施工措施费较大。

2.2 方案二

挡浪墙采用预制与现浇相结合的施工工艺。将单元段长度10m划分为3段，采用弧面向下预制工艺（见图3），中间预留50 cm的后浇带，优缺点分析如下。

图3 弧面向下翻转预制示意图

2.2.1 优点

1）采用预制与现浇相结合的施工工艺，将大量的钢筋混凝土施工集中到预制场进行，减少现场钢筋混凝土施工工作量。自8月开始预制，确保在现场安装前完成所有挡浪墙的预制，降低人、材、机的投入，降低总成本。

2）改为预制安装工艺后，挡浪墙安装可在10月底进行，此时堤顶道路已成型，其他分项施工所需施工机械陆续减少，安装施工对其他分项作业影响小。

3）进入冬季施工前，已基本完成挡浪墙施工，保证了混凝土的施工质量，减小冬季施工措施费的投入。

4）挡浪墙采用反弧向下预制，利于气泡的排出，保证反弧及斜面处的观感质量。

5）因下伸部分预留为现浇，与底部护面块体等其他结构的结合性可以得到保证。2.2.2 缺点

1）对挡浪墙底部C15混凝土垫层的平整度要求高。

2）预制挡浪墙的翻转、存放及出运增加了工序，成品保护要求相对较高。

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3）预制安装工艺，需增设出运存放及运输和后浇带断面处理费用。

2.3 方案造价分析

方案造价见表1。

表1 方案造价分析表

2.4 方案工期比较

方案一：受堤身沉降、堤顶道路及工作面限制，自10月21日开始完成325段挡浪墙施工。综合现场实际情况，每天可完成8段施工。按照有效作业天计算，工期需68 d，至12月27日完成。

方案二：预制至10月31日完成。安装自10月底开始，按照两个工作面，考虑其他因素影响，则需工期20 d。此时同步推进后浇带施工，至12月上旬基本完成。

经过施工方案比选，综合考虑施工进度、质量、效益、安全、环保等因素，最终确定采用方案二的部分断面预制与现浇相结合施工工艺。

3 施工工艺及操作要点

3.1 工艺原理

将挡浪墙原单段长度为10m的现浇挡浪墙更改为内含3块3m长预制块的10m单元段，预制块安装后其间设置2处0.5m的后浇带，下伸部分以10m为单段长度进行现浇，从而实现挡浪墙全断面施工。预制施工中，采用弧面向下翻转预制的工艺，出运时通过吊架进行翻转调正，减小了挡浪墙的混凝土质量通病，确保了混凝土观感质量。

3.2 施工方法及操作要点

3.2.1 模板加工及支拆

本工程预制块体工程量较大，模板周转次数多，因此选用刚度较大的钢模板。翻转预制时，底部弧形底板为工程外露面，须防止因周转次数多而产生变形。重点做好模板安装及钢筋绑扎时底模上细小杂物颗粒的清理，同时控制好模板油的质量和用量，以免造成混凝土污染。模板结构形式如图4所示。

图4 胸墙块体模板图（侧视）

因挡浪墙预制台座为下凹式（较路面低50cm），且预制块体高度为1.5m，使用混凝土搅拌车到达浇筑点时，放低并横移卸料斗，直接浇筑，浇筑工艺如图5。

图5 混凝土浇筑工艺示意图

混凝土分3层浇筑到顶，每层厚度约50 cm。为了避免顶层振捣时其下突出部分处出现翻浆，在此处设25 cm宽模板压浆，压浆板以外部分为工程外露面，此部分需压面抹光。压浆模板及外漏处抹面分别见图6及图7。

图6 压浆板示意图

图7 外露处混凝土抹面

3.2.3 翻转出运

由于预制采用弧面向下施工工艺，出运时需采用预制块端头设置吊装孔进行90°翻转。在每块预制块3m长方向的两端分别设置3个吊装孔，孔径55mm，孔深50 cm，模板安装时使用钢管插销，拔出后形成预留吊装孔，见图6中钢管。

根据块体重量12 t、块体重心位置、翻转后吊点需在重心向下20 cm以上、50 t汽车吊小钩承受重量5 t等设备能力，设置吊装孔点位。吊装孔布设图及吊具见图8。

图8 吊装孔布设图及吊具示意图

为使小钩尽量承受小的力量，仅起辅助翻转作用，设置构件台座上起重状态时，小钩吊点距离重心60 cm，大钩吊点距离重心20 cm，小钩吊点与大钩吊点至重心距离比为3∶1，使小钩承受重量在3 t以内。因块体长度3m，考虑每边富裕20cm，使用3.4m长10 cm×10 cm角钢 (壁厚5mm)组合焊接制作撑杆，以便吊装时将钢丝绳撑开，防止吊装时钢丝绳勒压，造成边棱残缺（撑杆及受力计算简图见图9）。撑杆端头吊耳板与型钢连接方式为焊接，撑杆不仅受轴向力，同时因吊耳板吊点不在轴线上，跨中截面受弯矩内力，轴向力可视为二力杆，进行跨中弯矩计算，从而验算拉应力与材料容许应力的关系。

图9 撑杆及受力计算简图

因每边大钩设置两个吊装点，构件台座上状态时为上下布置，翻转后为水平布置，因此两吊点使用同一根钢丝绳，以便通过滑轮自行调整两边长度，绕过滑轮连接起吊。

大小钩同时起吊将块体调离台座，离地60 cm后，即可收小钩进行翻转，同时大钩可适当进行落钩，缓缓将块体翻转，待块体基本翻转完成后，即可装车出运存放。安装时，使用出运吊装孔即可进行安装。

4 实施效果

将挡浪墙现浇混凝土施工改为部分断面块体预制与两次后浇相结合，预制块弧面向下翻转预制的施工工艺，减小了挡浪墙的混凝土质量通病，确保了混凝土观感质量（见图10）。同时便于施工组织，与现浇施工相比缩短了堤上施工工期，合理调配使用了现场的人、材、机，降低了工程投入。安装任务于11月底完成，有效保证了施工工期，为堤上其他工序工作面开展、作业效率的提高起到了关键作用。