嘉陵江草街航电枢纽工程纵向混凝土围堰施工技术

王立春，陈松涛

（中交一航局第三工程有限公司，辽宁 大连 116001）

0 引言

草街航电枢纽厂房工程围堰主要包括上下游土石围堰以及纵向混凝土围堰，其中纵向混凝土围堰主要包括土石方填筑、混凝土浇筑、预制混凝土联系梁、止水、钢筋制安、化学植筋、排水孔、石渣填筑、排水管铺设等项目的施工。

纵向围堰上游1～16号块坝体施工，该段全长245 m（图1），其中纵向围堰上游1～5号坝体为实体，长80 m、宽8 m，采用C20W6F50混凝土浇筑；中间6～8号块体为过渡段，长45m，宽度由13 m过渡到26 m，顶标高为212 m，采用C25W 6F50混凝土浇筑；下游9～16号块体为“U”形段，长120 m，左右两侧分别为6.5 m、8 m厚C25W 6F50混凝土，中间“U”形槽内回填石碴。一枯期纵向围堰1～16号坝块已整体浇筑至184 m高程[1]。

根据合同工期要求，纵向围堰从2006年11月初至2007年4月底混凝土浇筑全部结束，施工总工期为6个月，主要工程量包括混凝土6.7万m3、钢筋制安1 300 t、橡胶止水820 m、石碴回填5.5万m3、植筋1 460 m、预制混凝土联系梁53榀。

1 工程重点难点

图1 纵向围堰平面布置图Fig.1 Layoutof longitudinalcofferdam

纵向围堰地处江中心位置，需在左侧戗堤截流之后才能组织施工，而4月底整体浇筑至212 m标高关系到挡水围堰的形成，工期紧迫，外界干扰大，外形狭长且不具备布置大量设备的条件，工期压力导致施工强度相当大。

要想完成好该工程，首先要了解其重点、难点，在施工过程中需特别注意：1）橡胶止水带的连接形式确定；2） 15号、16号右坝块的预应力锚索；3） “U”形槽两侧植筋；4） 混凝土的入仓方式；5）联系梁的施工。施工中对以上问题所涉及的各种因素提前考虑、早作准备，计划详细、方案优化，以保证工程的整体进度。

2 施工方案的选定

2.1 模板

根据对混凝土外观质量的要求，模板结构考虑从大片钢模板和组合钢模板中选择。大片钢模板具有保证混凝土外观质量、可共用部分船闸等优点，但同时也有需要吊装设备、占用存放场地、异形部分的适应性差、成本投入大、预埋钢筋量多等缺点；组合钢模板具有组合灵活、适应性强、支立方便、无需机械设备、成本投入小、预埋钢筋少（可用φ12钢筋作拉杆）等优点，其缺点为外观质量比不上大片钢模板[2]。

通过比较，结合现场没有堆放模板场地、吊车设备与混凝土浇筑设备相互干扰等因素，组合钢模板只要在混凝土外观上加以控制，其优势还是明显的。

2.2 钢筋连接方式

纵向混凝土围堰钢筋工程包括钢筋制安1 300 t，钢筋接头近5万个。结合工程的实际情况选择合理的钢筋连接方式将大大降低施工成本，提高施工的效率。

钢筋连接最主要使用的方法有：绑扎搭接、搭接焊、闪光对焊、气压焊、直螺纹连接以及电渣压力焊等。各种连接方法的优缺点详见表1[3]。

表1 钢筋连接方法比较汇总表Table 1 Com parison of steelbar connectionmethods

2.3 混凝土入仓方式

混凝土入仓方式投标时采用门机吊罐入仓，考虑到该方案设备要求高，且设备前期安装与调试占时较多，一旦吊机出现问题将制约整个工程的进度等原因，后建议改为长臂挖掘机直接入仓。通过与设计单位沟通，同意将混凝土浇筑至顶层后一次性对“U”形槽进行回填改为混凝土浇筑1层槽内回填1层，从而实现了长臂挖掘机配合卧罐的高速混凝土入仓方式。

2.4 混凝土施工缝的处理

主要方式有初凝前钢筋划毛、终凝时压力水冲毛和终凝后风镐凿毛3种。其中初凝前用钢筋划毛的方式不符合规范要求，在此不予考虑。压力水冲毛一般选择在混凝土刚刚终凝时用25～50 MPa的高压水对施工缝面进行冲刷，直到骨料的外露面积超过1/3为止，在高温天气施工时可在混凝土浇筑完成后在施工缝面上喷洒缓凝剂，提高冲毛效果。风镐凿毛的质量比较好控制，但其成本高且施工速度很慢。本工程由于184 m标高以下为上一标段浇筑，故184 m标高的施工缝只能采用风镐凿毛方法，184 m标高以上的施工缝均采用高压水冲毛方式，既保证了工程质量，又减小了工程成本，加快了施工进度。

3 质量控制

3.1 细部处理

为了防止模板之间的缝隙在混凝土浇筑过程中造成漏浆，采用粘贴双面胶条的办法使两块模板能够结合紧密，防止漏浆的产生。

止水带的安装前期是施工中的一道难题，因为冬天橡胶止水带变得非常硬，模板支立完成后很难保证止水带两侧与垂直伸缩缝对称，经常出现止水带中间的牛鼻子偏向伸缩缝一侧。为了解决这一问题想了很多办法，包括在两侧焊接支架、在浇筑时用特制钳子拉直等，但不是成本太大就是施工中难以实现。最后的解决办法是支模时将止水带折成60°左右，用铁丝绑在一侧的模板上，这样止水带就不会两边摆动了，然后随着混凝土浇筑的升高由下至上将铁丝逐个解开并将止水带扶成垂直模板，对称下灰之后用φ70振捣棒将止水带两侧振捣密实，通过实践效果很好，既保证了质量，又节约了成本。

3.2 质量保证

1） 钢筋制安

为了保证钢筋制安的间距、保护层、位置等符合规范要求，采取了以下保证措施：

①为了保证钢筋绑扎间距均匀，在施工时先在两端的纵向主筋上每隔1个钢筋间距进行1次水平钢筋的放线，再在较高位置根据水平筋上标出的间距由中间向两端绑扎1根水平筋，这样既控制了整个钢筋网的间距，又提高了施工效率。

②制作强度不低于该部位混凝土的垫块，分散错开布置足够的混凝土垫块以保证钢筋的保护层厚度，垫块与钢筋绑扎牢固。两排钢筋之间采用短钢筋加以支撑，以保证钢筋位置的准确。

③由于纵向围堰纵向主筋为φ32钢筋，且主筋间距只有12.5 cm，这样绑扎形成的钢筋网本身就具有很高的刚度，很容易造成向内或向外偏斜且不易纠正。钢筋倾向模板外侧时，可以通过增加混凝土垫块使钢筋位置正确，钢筋向内倾时有两种办法，一种是用钢管顶撬的办法将钢筋网归位，另一种是采用混凝土入仓的长臂挖掘机将钢筋网拨到设计位置，再用铁丝将钢筋网绑在模板的纵肋上加以固定。

2） 顶口控制

由于组合钢模板以钢管为肋、φ12钢筋作为拉杆造成模板整体刚度不高、柔性较大，而混凝土为四级配，且长臂挖掘机入仓方式冲击较大，使拉杆向下变形弯曲，很容易造成模板中部向内凹。为了保证混凝土浇筑顶面的顺直，采取了在内部增加钢管顶撑、设置专门看模人员根据情况随时调整拉杆螺丝的松紧，基本上解决了混凝土侧面内凹变形的问题。

3.3 纠正措施

1）错台

错台主要集中出现在新旧混凝土的交界处，错台的出现不仅严重影响混凝土的外观质量，随之产生的漏浆还将影响混凝土的结构。施工过程中为了减小错台，从以下几方面加以注意：

①保证模板的平直，已变形模板如没有经过保养、纠正，严禁使用。

②支立模板前在老混凝土顶口处贴1层双面胶，使模板和混凝土面结合紧密。

③模板安装时确保模板与混凝土面之间没有沙石进入，底口螺丝一定要紧到位，保证模板与混凝土结合处不留缝隙。

④在振捣过程中，边角部位采用较小的φ70振捣棒进行振捣。

2）麻面

混凝土麻面是施工了一段时间后出现的问题，刚开始出现以为是工人漏振或者振捣不到位，可紧接着下一个仓面又出现了相同的问题，对此项目部从各方面分析产生的原因，得出的结论主要有以下几方面：

①组合模板用久之后出现变形，两块结合没有以前紧密，混凝土振捣过程中容易出现漏浆从而产生麻面。处理措施是变形较小的通过粘贴双面胶进行处理，变形较大的坚决废除。

②对模板的清理、保养严格要求，严禁支立好的模板表面上还粘有混凝土块等。

③振捣过程中边角部位采用较小的φ70振捣棒进行振捣。

④设置专门人员及时对模板进行校正，防止顶层模板外胀导致底层模板与混凝土侧面拉开。

3）收仓不平整，致使施工缝缝面凹凸不平

①若结构上没有特殊要求，收仓面初凝前应及时振捣初平。

②在混凝土浇筑完成后，用木抹子将距侧面10 cm范围内的混凝土带挫平，保证2次混凝土浇筑的结合缝平直。

③若混凝土初凝后才发现，则应凿除收仓面上的混凝土棱角和松散混凝土。

4）因混凝土养护未跟上，产生表面龟裂或浅层裂缝

①对龟裂或浅层裂缝采取人工凿槽处理，防止裂缝发展。

②为防止裂缝产生，混凝土收仓后及时加强养护。

4 过程进度控制

由于前期不具备施工条件，工程开工时间推迟到了11月26日，为了保证翌年4月底围堰形成的目标，对工程施工方法进行调整，对施工方案加以优化，提高了施工效率，保证了工程进度。

1） 前期由于9～16号坝块在184 m标高有大量2.5 m深的植筋，而钻孔速度又非常慢，为了不因植筋而耽误整个工程施工，前期将施工重点改为钢筋量较少的1～4号块体施工至设计标高。

2）前期184m标高植筋钻孔采用手持液压钻进行，钻孔效率为2.5 h/孔，4台钻机每天仅能钻24孔，而每仓的设计钻孔数量为45孔，明显满足不了施工要求。为了加快工程进度，从土石方作业队调来2台地质潜孔钻机，大大加快了施工进度，900个孔仅用不到1周时间就全部完成了。

3）由于场地条件限制，纵向围堰需在“U”形槽内浇筑混凝土，要进入“U”形槽必须从混凝土仓面上经过，道路通过混凝土仓面即意味着该仓面浇筑一次混凝土将彻底截断进入“U”形槽的道路，在浇筑及混凝土强度达到之前这段时间内将停止槽内的混凝土浇筑。

为了保证工程进度，结合快到年底这一特定机遇，前几层直接采用将道路往上回填，赶出“U”形槽内的浇筑进度。等到春节期间，再将过道这个仓突击施工。

4）联系梁为预制安装，由于场内没有预制场地，如果联系梁放在209.5 m标高的混凝土顶面上预制，梁的预制和养护必将拖延工程工期。通过与设计单位沟通，将预制混凝土联系梁改为回填后现浇联系梁，既加快了工程进度，节约了工期，又减少了工程成本，提高了效益。

5 施工效率分析

1） 钢筋焊接

电渣压力焊接头约为200个/（d·人） 的焊接效率，影响焊接速度的因素主要有：①接头离作业面的高度（以0.5～1 m为宜）；②焊接钢筋的重量（钢筋的长度和直径）；③电源的电压（电压过小会影响焊接的质量）；④钢筋离焊接位置的距离（焊接前将钢筋尽量转移到焊接作业面附近）。

2） 模板支立

以纵围的一个标准仓（15 m×6.5m×3.05 m）为例，1个班组支立1个仓面大概需要1 d的时间（其中包括模板拆除及保养），因为组合模板支立、钢管的加固、螺杆的对穿及焊接、套筒螺杆加固及调节、仓面清理等一系列的工作虽然在1个仓内不能同时进行，但如果有足够的仓面，就可对其进行流水作业，提高生产效率。

3） 混凝土浇筑

混凝土采用长臂挖掘机配合卧罐的方式入仓，通过统计62 551 m3混凝土的浇筑时间为2 659.5 h，因此长臂挖掘机的平均浇筑效率为23.52m3/h。其中14号右第3层、5号第3层的浇筑效率均超过50m3/h，浇筑速度快的原因主要有：①作业仓面比较大，适合连续施工；②挖掘机所处的作业面高于仓面，形成由上往下的浇筑模式，节约指挥调整的时间；③使用斗容9m3的大车进行混凝土运输，减少倒车卸料的时间；④混凝土运输道路条件较好，作业面较少能够保证混凝土的及时供应。

6 经验总结

6.1 钢筋下料

考虑施工的可行性：结合混凝土的分层厚度，考虑每个作业面的施工可行性，电渣压力焊接头离混凝土面小于20 cm时将不能进行焊接，接头离作业面大于150 cm或焊接钢筋的质量超过25 kg时都将造成焊接困难，甚至产生危险。

接头分散布置：配置在同一截面内的受力钢筋接头截面积与受力钢筋总截面积的百分比应满足规范要求。

对混凝土施工的影响：由于混凝土采用长臂挖掘机入仓的方式，在下料时应注意钢筋高出模板的高度不会对混凝土入仓造成太大的影响。

考虑钢筋的损耗：电渣压力焊每个接头基本要损耗钢筋2～3 cm，绑扎搭接时还要考虑搭接长度等。

减少接头：每个接头的费用一般都比较高，在考虑上述问题情况应下尽量减少接头的数量。

减少无用料：钢筋长度一般为9 m，断料时应考虑工程中同型号钢筋的各种长度及数量，减少无用料。

断料的区分：不宜对一个仓内差别不大的钢筋进行多种断料，也许针对每条钢筋都进行合理的断料能产生最小的浪费，但在施工时很容易将各种钢筋混淆，从而导致更大的浪费。

6.2 钢筋连接方式选用原则

加工厂中应优先采用闪光对焊，不能采用闪光对焊时也可采用电弧焊，钢筋的交叉连接采用绑扎或接触点焊。

施工现场竖向或斜向（倾斜度在1∶0.5范围内）钢筋的焊接宜采用气压焊或电渣压力焊，也可考虑采用机械直螺纹连接。

施工现场横向钢筋的连接宜采用气压焊或机械直螺纹连接。

直径22 mm以下的钢筋接头可采用绑扎接头，但轴心受拉、小偏心受拉和承受地震荷载的构件中不得采用。6.3 电渣压力焊

电渣压力焊在施工中一般采用工地常见的电弧焊机提供电源，采用高锰、高硅、低氟类型的“HJ431”焊剂。在焊接过程中应注意以下几点。

1） 焊剂使用前，恒温250℃烘焙1～2 h；焊剂回收重复使用时应除去熔渣和杂物。

2）电源电压对接头的质量影响较大，若电源的电压降大于5%时不宜进行焊接。

3）阴雨天或潮湿环境不宜进行焊接。

4）两焊接钢筋的直径相差一般不宜超过两个等级。

6.4 模板支立

本工程采用组合钢模板，为了提高混凝土的观感质量应尽量选择大片组合钢模。本工程根据仓面实际情况，主要采用P6015和P1015两种模板，其中P1015用钻孔穿套筒螺杆进行加固，另外还有5 cm阳角模板进行两垂直面的连接。

选择大片组合钢模一方面减少了混凝土面的凸痕，提高了混凝土观感质量，另一方面节约了模板支立时间，1块P6015的面积相当于2块P3015，工作效率得到提高。

6.5 止水带粘接

止水带采用硫化粘接工艺，硫化接头仪器包括模具和控制箱2部分，模具内设有与控制箱相连接的电热元件，模具的界面形状与止水带的外形结构相适应，模具的中间部位设有测温孔，硫化粘接过程中通过温度计进行调整。

连接过程主要包括止水带接头处的清理与加工、模具预热、预填混炼胶、加压升温硫化等几步。在通电加热约0.5 h后，中间的混炼胶发生硫化作用使2条橡胶止水带粘为一体。

由于厂家只配备1个技术员进行硫化粘结，根本满足不了实际工程需求，对此专门安排2名工人配合其作业，专业人员只需对关键部分进行把关即可。

6.6 施工缝冲毛

针对不同季节和气温状况，应先对冲毛开始时间及冲毛水压等数据通过典型施工确定，对缝面进行冲毛处理时混凝土抗压强度不得低于2.5 MPa；按射流与混凝土表面接触的宽带状轨迹自左向右进行扫描，且应有少量重叠；冲毛枪宜距混凝土面 10～15 cm，冲毛枪角度 70°～75°；必须完全清除混凝土表面的水泥乳皮；大石外露1/3粒径左右。

[1]中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司.重庆市嘉陵江航运开发草街航电枢纽工程施工图设计[R].2005.Power China Chengdu Engineering Co.,Ltd.Construction drawing design of Chongqing Jialing River shipping development Caojie navigation-power junction lock project[R].2005.

[2] 顾勇新.清水混凝土工程施工技术及工艺[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.GU Yong-xin.Construction technology and process of bare concrete engineering[M].Beijing:China Architecture&Building Press,2006.

[3]GB 50010—2002，混凝土结构设计规范[S].GB 50010—2002，Code for design ofconcrete strucyures[S].