港珠澳大桥东人工岛清水混凝土外观质量控制

莫日雄，陈利军

港珠澳大桥东人工岛清水混凝土外观质量控制

莫日雄，陈利军

（中交三航局第二工程有限公司，上海200122）

港珠澳大桥岛隧工程作为粤港澳三地的地标性建筑，因其景观需要，率先大面积采用清水混凝土施工工艺。文中以港珠澳大桥东人工岛挡浪墙及敞开段墙身为工程背景，从模板制作及安装、混凝土浇筑及养护角度，重点阐述在清水混凝土施工过程中针对混凝土外观质量的控制措施。

清水混凝土；外观质量；精细化施工

1 工程概况

港珠澳大桥东人工岛规划定位为景观岛，为了提升人工岛的艺术欣赏价值，设计师对人工岛挡浪墙墙身、隧道敞开段墙身采用了饰面清水混凝土工艺。其中，挡浪墙墙身清水混凝土浇筑方量约7 200 m3，敞开段隧道墙身清水混凝土浇筑方量为7 300 m3，是目前国内首次在单项工程中大面积应用清水混凝土工艺的工程。

1.1 挡浪墙墙身结构

东人工岛挡浪墙沿护岸前沿线一周布置，全长1 386.15 m，为素混凝土结构，主要结构断面形式为“L”形，如图1所示。

图1 挡浪墙结构典型断面图Fig.1 Typical crosssection ofw avew alls

前底部有倒梯形前齿，南侧墙身顶标高为+8.5 m，底板宽度为6.5 m；北侧顶标高为+8.0 m，底板宽度为5.0 m，墙身顶部坡度为1%。每一分段在前沿线上的长度为4.49～16.047 m不等。两段挡浪墙间的结构缝宽度为10 mm，混凝土强度等级为C30。墙身岛内侧面为清水混凝土面[1]。

1.2 东人工岛敞开段墙身结构

东人工岛敞开段全长288.781m，纵向2.98%坡度，钢筋混凝土结构，共分10段（OE1—OE10），每段间设1道变形缝。敞开段结构混凝土强度等级C45，其主要结构断面形式为山字形，见图2。侧墙内侧和中墙两侧为清水混凝土面。

图2 敞开段结构示意图Fig.2 Schematic diagraMof open section of tunnel

2 清水混凝土质量控制目标

东人工岛作为港珠澳大桥连接香港的重要标段，除了满足港珠澳大桥120 a的耐久性要求外，还需满足其作为景观岛的外观质量要求。清水混凝土结构需达到以下质量目标。

1）符合清水混凝土定义:表面平整光滑、色泽均匀、棱角分明、无碰损和污染。

2）符合《港珠澳大桥岛隧工程清水混凝土施工规程》及清水设计施工要求[2-4]。

3 精细化控制措施

3.1 优化配合比

3.1.1 清水混凝土配合比选定试验

项目部联合上海港湾院、特密斯减水剂厂家在中心实验室进行混凝土配合比初步试验，主要调整了减水剂减水率、保水剂掺量、消泡剂掺量等，测试新拌混凝土的坍落度、扩展度、含气量等性能，解决混凝土和易性、泌水、气泡和色差等问题。

3.1.2 东岛现场小尺寸模型试验

采用维萨板作为模板，制作4个尺寸为长1.22m、宽1.22m、高1.2m和1.5 m素混凝土试验模型，进行清水混凝土小尺寸模型试验，主要对混凝土坍落度、施工工艺、模板和脱模剂等验证点进行验证。

通过观察混凝土出机、浇筑状态验证混凝土配合比及坍落度影响；通过不同模型之间的对比验证混凝土从搅拌到养护整个施工工艺；通过同一模型不同面对比不同种类、不同性质及不同涂刷方式脱模剂的使用效果；通过模型试验确定混凝土状态、浇筑施工工艺和优选脱模剂。

3.2 形成作业标准

通过前期大量的试验研究和典型施工，编制了《港珠澳大桥岛隧工程清水混凝土施工规程》[3]，细化过程中的控制措施，明确每道工序的自检标准，使得清水混凝土施工更加规范。

3.3 细化工艺及落实标准

3.3.1 模板工程

模板的平整度、拼缝等指标对于混凝土的外观质量起着关键作用，因此，为了确保混凝土表面的蝉缝达到横平竖直、水平交圈、竖向成线的要求，采取了相关措施使模板的制作与安装偏差符合表1的标准。

表1 模板制作与安装的允许偏差Table 1 Tolerancesofmanufactu re and installation of formwork

1）模板平整度的保证措施

在模板制作前准备平整干净的组装平台，组装过程中用水平靠尺校核调整平台的平整度，用直角靠尺校核平台两边靠板的垂直度，确保组装平台的平整度及垂直度高于模板制作标准。按照模板设计图纸要求的间距，制作木梁和钢梁的定位条，并固定在组装平台上，拼装模板时只需将钢梁和木梁摆放在定位条上，并靠紧两边靠板，使用木梁连接器连接成整体。

面板固定时，迎水面（非清水混凝土面，下同）的模板可从正面使用TSS 6×60螺钉与每根木梁钉固。螺钉钻设前在面板上依据螺钉的排布间距弹线标识螺钉位置，然后再逐根钻设。钻设时注意控制螺钉头应尽量与模板面齐平。背水面（清水混凝土面，下同）的模板为双层板，在架高平台上从模板背面使用TSS 8×38螺钉把衬板与面板连接牢固，螺钉不穿过面板，以防在混凝土面上留下钉印，钉固螺钉时用对拉夹具夹紧两层板，防止偏位。

2）模板拼缝高低差及拼缝间隙的控制措施

墙身模板迎水面为单层板，拼装时将面板间的拼缝设置在木梁宽度的中间，以利于控制拼缝的错台，而背水面为双层板，拼装时，衬板与面板的拼缝设置在同一方向上重叠。在进行面板拼装时，采用两端对拉的方式对拼缝进行挤压，以确保模板拼缝小于1 mm且错台小于0.5 mm。具体拼装步骤如下。

①在模板切割面刷涂厚薄均匀的防水漆以防止模板浸水膨胀受损，待防水漆风干后沿拼缝粘贴厚2 mm的橡胶止浆条，粘止浆条时，需保持止浆条边距离面板正面上口2 mm，以保证面板挤紧后止浆条与面板齐平。

②沿模板长度方向布设2~3道对拉系统（图3），两端同时用锤子均匀敲击，直到拼缝宽度满足设计要求为止，挤压时在模板表面和侧面垫木方或木板保护边角及面层。

3）模板止浆措施

图3 对拉方式挤压拼缝Fig.3 Jointing by pressing w ith opposite-pulling of tie rods

①模板与台口贴合处止浆

本工程清水构件基本采用“墙包底”工艺进行止浆。墙身模板安装前，在底板台口上测量放样墙身边线，根据边线位置打磨或修平台口立面。在台口立面贴3 mm厚的橡胶止浆条，粘贴时注意保证止浆条边离台口上口边2mm，确保模板与台口靠紧后止浆条边与台口上口边齐平。模板加固完成后，底板上口内侧与模板交接处涂1层玻璃胶，玻璃胶挤涂时需少量但不漏涂，玻璃胶凝固后再抹上1层水泥砂浆密封，形成3道止浆。

②对拉杆堵头止浆

为确保混凝土面对拉孔达到排列整齐、孔洞封堵密实、凹孔棱角圆滑的标准，预先在面板上测放对拉孔位置，使内外侧模板的对拉孔在同一直线上。钻孔后，用防水漆涂刷对拉孔内侧，防止面板受水浸而易损坏，采用与模板宽度等长的限位卡槽，对PVC套管加工，使切口平整，保证塑料堵头与PVC管和模板连接紧密，见图4。

图4 对拉螺杆处止浆Fig.4 G rout stopping atopposite-pu lling tie rods

在堵头的头尾各使用3 mm厚止浆条和止浆环，以防止漏浆，并保证拉杆孔口线条清晰平整。将塑料堵头的尾端插入PVC管，另一端顶住模板面，插入拉杆后拧紧两端蝶形螺母。

③阳角处止浆

本工程清水构件明缝及结构缝处均采用造型条，阳角处造型条止浆措施主要是:造型条与墙身模板结合面两边均采用2 mm止浆条，端封板与造型条结合面处采用3 mm止浆条，端封板衬板与造型条侧面采用3 mm止浆条止浆（图5）。

图5 阳角处止浆Fig.5 Grout stopping at exposed corners

4）模板清理及脱模剂涂刷质量控制

模板制作完成首次安装前，使用扁嘴线形喷雾器进行脱模剂喷涂，喷雾压力控制在3~5 MPa，喷涂距离控制在50~60 cm。喷涂前检查模板清洁度，用干净的擦拭布对表面进行清洁。先朝安全区试喷2~5 s，待雾状效果稳定之后再正式喷涂，以在模板表面形成1层均匀的薄膜覆盖（最薄喷涂用量15~20 g/m2），且无流挂为合格标准。

模板二次使用时，基于模板间作业空间较小，不宜采用喷雾器进行脱模剂喷涂，改用人工手抹方式，即用脱模剂浸湿干净的擦拭布并拧干至挤不出脱模剂，然后人工均匀涂抹至模板、造型条和塑料堵头表面，最后以用手指在模板表面轻划不形成明显的痕迹为合格标准。

3.3.2 钢筋工程

敞开段墙身为钢筋混凝土结构，钢筋对于混凝土外观的影响主要在于:钢筋间距影响对拉孔位置；钢筋骨架或保护层垫块尺寸偏差大导致垫块挤压模板面，最终在混凝土表面留下痕印。对此，本工程主要采取了以下措施:

1）敞开段墙身钢筋需预埋在底板上，绑扎底板钢筋时，在墙身钢筋预埋范围的边线上测放模板上对拉孔位置，并作明显标识。预埋墙身竖向钢筋时在设计允许间距偏差范围内避让对拉孔位置，以确保混凝土浇筑完成后对拉孔排列整齐。

2）根据墙身纵向钢筋间距及对拉孔位置制作定位卡尺，并沿轴线方向每隔3 m将定位卡尺焊接在墙身劲型骨架上，以控制纵向钢筋间距并避开对拉孔位置。

3）用劲型骨架固定墙身钢筋，在设计允许偏差范围内缩小整体骨架尺寸5~10 mm，确保钢筋保护层符合设计要求，适当增加骨架与模板面空隙，避免因对拉螺杆上紧或垫块尺寸偏大导致垫块挤压模板面而留下痕印，影响墙身外观质量。

3.3.3 混凝土工程

为了使混凝土表面色泽均匀，无明显色差，本工程从配合比优化、振捣等工序进行了控制指标的细化及制定了相应的落实措施。

1）混凝土配合比控制

为了满足墙身外观色泽均匀、光洁等要求，从混凝土配合比开始进行控制。经现场同尺寸模型试验可知，挡浪墙墙身清水混凝土存在滞后泌水的问题，导致拆模后表面存在砂线、云斑，影响外观质量。对此，本工程进行了大量关于滞后泌水室内试验，同时，经现场挡浪墙足尺模型验证，最终发现河砂中细粉含量不足是造成泌水砂线的主要原因。因此，针对现场原材料特性，对清水混凝土的配合比进行了优化。

①提高胶凝材料用量，清水混凝土配合比胶材用量不低于400 kg/m3。

②降低单方混凝土用水量，严格控制混凝土单方用水量不超过150 kg，控制坍落度不超过210mm。

③严格控制河砂粒径0.15 mm以下细粉含量大于4%。

2）浇筑过程控制

①下灰点布置及分层厚度控制

每段挡浪墙长度为9m，共设置3个下灰点，基于墙身没有钢筋骨架，下料时泵管直接伸入模板内进行下料，确保每层下料高度不大于50 cm，防止下料过程中混凝土浆溅到模板面上形成斑点，影响墙身外观质量。下料时分别于前沿线两端距阳角约60 cm处下灰，然后在中间下灰，平均分配每个点的下灰时间，使混凝土均匀分布。下料过程中通过控制每车到场的混凝土方量来控制每层下料厚度，经计算每车到场方量为7m3可以满足分层厚度要求。同时，浇筑过程中，使用插杆控制每个下灰点的分层厚度。

每段敞开段墙身长15m，高度最高达14.8m，且墙身内设置钢筋骨架及冷却水管，难以直接用泵管下料，需沿轴线方向每隔3m设置1根PVC导管，导管底部距离施工缝50 cm。基于敞开段纵向坡度为2.98%，下料时从高程较低的下料点依次往高处推进，在每个下料点旁边的竖向钢筋上每隔50 cm作标识，以控制下料高度。

混凝土完全停止下料后方可移动下料管，并用麻袋包裹出料口或将出料口套入塑胶桶内，避免余料污染模板，移动过程中由人工扶持着前进，避免泵管碰撞模板。

②振捣间距及时间的控制

高频振捣棒的振捣间距为50 cm，距模板面30 cm。在模板顶部每间隔50 cm做好标记，敞开段墙身还需在钢筋骨架上垂直于轴线方向每50 cm做好标记，以便振捣手按照振捣间距进行振捣，相邻层之间应错开标记进行振捣，防止对下层混凝土重复振捣。振捣上层混凝土时至少插入下层混凝土10 cm，以模板顶口为参照在振捣棒上做标记控制插入深度。

快速垂直插入固定深度后，留振25 s，慢速提棒约15 s，具体振捣时间由现场技术员和操作员根据混凝土坍落度的不同进行适当调整，以混凝土不再下沉、表面平整且基本不再流动、留振时基本无气泡冒出为参考的依据。

每个下料点合理安排相应数量的振捣手，避免振捣手在钢筋骨架内大范围移动，便于其操作，同时合理分区定人定岗，有利于确保每个振捣点的振捣时间。另外，在模板上贴牌标识相应振捣区域振捣手的名字，实行定区定人，有利于拆模后根据相应区域的外观质量对相应的振捣手进行奖惩，进一步加强振捣手的责任心，也有助于振捣手间互相对比、互相学习、共同提高。

③混凝土工作性能控制

搅拌站控制出灰时间，待上一车浇筑完毕后得到通知再进行下一罐的搅拌，尽量减少罐车等待浇筑的时间。间隔搅拌时间应满足:气温高于25℃时≤30 min，气温低于25℃时≤45 min。施工现场每车的下料时间为15 min左右。

运输途中，运输车搅拌筒保持3~5 r/min的慢速转动，卸料前应高速旋转5~8 s。浇筑前试验员按规定频率对混凝土进行坍落度检测，坍落度满足要求后方可下料。

④收面及二次振捣

混凝土浇筑完成后，用力拍打混凝土面进行提浆收面，严禁洒水。对于敞开段及局部挡浪墙顶面存在设计坡度的，需在两侧模板上标示出相应标高控制线，从高处往低处收面。顶部混凝土宜在混凝土初凝前进行二次振捣，防止松顶，二次振捣时间根据现场混凝土的凝结时间而定，一般为2~3 h，遇夏季高温时适当缩短二次振捣时间。二次振捣时振捣棒至少插入下层10 cm。二次振捣后应进行二次抹面，混凝土终凝前应进行第三次抹面。

4 控制效果

通过对关键工序进行精细化施工、标准化管理，本工程所浇筑完成的清水混凝土墙身外观达到了要求的效果:①色泽均匀、无漏浆、流淌及冲刷痕迹；②对拉螺栓孔眼排列整齐，孔洞封堵密实，凹孔棱角圆滑；③明缝位置规律整齐、深度一致，水平交圈；④蝉缝横平竖直、水平交圈、竖向成线，宽度均小于1mm。

5 结语

经现场检查验证，本工程所制定的清水混凝土操作规程切实可行，各道工序的精细化措施有效保证了混凝土的外观质量可以达到清水混凝土的标准，可供类似工程参考。

[1]吴平，王聪，邵亮，等.东人工岛挡浪墙墙身清水混凝土施工技术[J].中国港湾建设，2015，35（11）:73-76.

WUPing,WANGCong,SHAOLiang,etal.Construction technology for fair-faced concrete of protection wall in east artificial island [J].China Harbour Engineering,2015,35(11):73-76.

[2]中交公路规划设计院有限公司.港珠澳大桥主体工程岛隧工程施工图设计:东人工岛隧道现浇敞开段[R].2014.

CCCC Highway Consultants Co.,Ltd.Construction drawing of island and tunnel projectof Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge:The open section of the east island[R].2014.

[3]中交股份联合体港珠澳大桥岛隧工程项目总经理部.港珠澳大桥岛隧工程清水混凝土施工规程[S].2015.

Project Management Department for Island&Tunnel Project of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge JointVenture of China Communications Construction Co.,Ltd.Construction regulations of fairfaced concrete for Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge[S].2015.

[4]JGJ169—2009，清水混凝土应用技术规程[S].

JGJ 169—2009,Technical specification for fair-faced concrete construction[S].

Control of appearance quality of fair-faced concrete for east artificial island of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge

MORi-xiong,CHEN Li-jun
（No.2Engineering Co.,Ltd.ofCCCCThird HarborEngineering Co.,Ltd.,Shanghai200122,China）

The island&tunnelworks for Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge will be the landmark structures for Hongkong, Zhuhaiand Macao.To have the desired landscaping effect,fair-faced concrete construction technology was used in large area. Based on the construction of thewavewallsand thewalls for the open tunnel in the eastartificial island of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge,the paper focuses on themeasures to control the appearance quality of concrete in the process of fair-faced concrete construction froMthe prospectof fabrication and installation of formwork,and placementand curing of concrete.

fair-faced concrete;appearance quality;refined constructionmeasures

U655；TU528.59

B

2095-7874（2016）07-0089-05

10.7640/zggw js201607026

2016-05-23

2016-05-30

莫日雄（1987—），男，广东广州市人，工程师，港口与航道工程专业，从事水运工程施工管理。E-mail:583324843@qq.com