重力式码头施工工艺的改进

高平原，任一飞，祝业浩

（中交一航局第一工程有限公司，天津　300456）

重力式码头施工工艺的改进

高平原，任一飞，祝业浩

（中交一航局第一工程有限公司，天津300456）

在重力式码头施工管理中，为了预防和治理质量通病问题，对重力式码头基床、外伸钢筋定位、低水位混凝土浇筑、模板支立、轨道螺栓安装、混凝土凿毛及混凝土养护等传统施工工艺进行了改进。经过实际验证，可以有效提高工程质量，并在安全、成本、进度等方面有积极表现，可供同类工程施工参考。

重力式码头；质量通病；混凝土施工；低水位混凝土

1　背景介绍

重力式码头是最为传统的水运工程项目之一，主要工艺形成时间较早，部分工艺已不能满足日益提升的质量标准要求，质量通病治理已成为重力式码头工程质量管理的重点。总结重力式码头工程的施工技术质量管理工作经验，分析查找传统工艺的不足，对多项技术工艺进行改进，有效治理了质量通病。

2　施工工艺的改进及实施效果

2.1基床覆盖土工布防止回淤

重力式码头抛石基床施工完毕至墙身构件安装有较长的时间间隔，尤其是在北方冬季，由于混凝土施工的停滞，基床会有3个月以上时间裸露在海底，基床表面会形成大量的回於沉积物。当墙身构件安装前，为了保证构件与基础间的接触摩擦效果，标准中要求“构件安装前应对基床进行检查，基床面不得有回於沉积物”[1]，所以必须对沉积物进行清理。

解决基床表面回於问题的最根本途径是将基床与回淤物进行分离，由此采用了在基床表面覆盖土工布防止回淤这一技术，即在基床施工完成后，在基床表面覆盖1~2层土工布[2]，土工布上间隔布设砂石袋以防止漂移（图1）。当进行墙身构件安装时，由驳船通过绳索拖拽携带着沉积物的土工布从基床表面移除。经过实际验证，此方法可以有效解决抛石基床表面的回於沉积问题，并且提高了施工效率，缩短了工期，节约了潜水、船机的投入。

图1　基床覆盖土工布示意图Fig.1　Sketch of foundation bed covered with geotextile

2.2外伸钢筋的定位装置

方块重力式码头的卸荷板顶面设计有与上部胸墙连接的外伸钢筋，由于卸荷板在顶部除外伸钢筋外无其他钢筋布置，传统的外伸钢筋安装采用在混凝土浇筑完成后再后插的做法，这样做一方面容易出现安装位置偏差，另一方面混凝土对钢筋的握裹力也难以保证。

为了保证外伸钢筋的安装精度及与混凝土的结合紧密，创新设计了外伸钢筋定位架，该定位架由2根槽钢对抱组成，在对接处根据外伸钢筋位置开孔，施工时先将定位架安放在模板上预留的限位中，然后将钢筋由上至下插入预留孔，达到设计外露长度后，在定位架顶面利用卡扣卡住外伸筋，同时在卡扣和钢筋间设有胶管以保证固定牢靠，之后进行混凝土的施工。此定位架装置操作简便，有效保障了外伸钢筋的施工质量。

2.3低水位混凝土干法施工

低水位混凝土施工一直是码头施工中质量控制的薄弱环节，以沉箱护舷缺口混凝土施工为例，由于其水位较低，必须趁低潮位进行模板支拆、钢筋绑扎、混凝土浇筑等施工。不但施工效率低，施工质量也难以保证[3]，混凝土容易出现振捣不实、孔洞、漏浆等问题。

为了提高低水位混凝土的施工质量，提出了低水位混凝土干法施工工艺。通过在护舷缺口外加装1个用于止排水的止水箱来实现干施工条件。止水箱由型钢加工而成，为四面包围的箱体结构，内部空间尺寸以满足模板支立及便于施工人员操作为宜，箱内底部两侧设有集水坑，集水坑中设有潜水泵，箱体边缘在面向沉箱方向上设置有用于止水的橡胶条。进行护舷缺口施工前先将止水箱贴紧沉箱外壁悬挂在护舷缺口外侧，止水箱通过上部桁架与沉箱盖板或其他稳固重物连接以进行固定，然后打开潜水泵，将箱内海水排到箱外。海水排干后在止水箱内进行护舷缺口的模板支拆、钢筋绑扎以及混凝土浇筑振捣等施工已不再受海水潮汐影响，同时由于箱内外水面存在高差，在水压作用下，止水箱与沉箱外壁贴合更加紧密并压迫橡胶止水条从而减慢海水的渗入速度，之后仅需间歇开启潜水泵抽出少量海水即可（图2）。

图2　低水位混凝土干法施工技术Fig.2　Dry construction technology for low water level concreting

低水位混凝土干法施工技术彻底解决了以往沉箱护舷缺口施工质量不易控制的问题，保证了护舷缺口的实体和观感质量，显著提高了施工效率，降低了施工成本。

2.4胸墙模板支立

沉箱结构的码头胸墙模板在支立时通常采用螺栓穿模板板面与沉箱盖板上外伸筋焊接的方式对模板底部进行固定。这样做一方面焊接作业会损伤钢筋，另一方面螺栓孔位置处也容易出现漏浆和流锈问题。

为此，对模板支立工艺进行改进，通过2个带钩螺栓和卡环将模板下部与沉箱上用于支立三角架的圆台螺母进行连接，并通过螺母进行固定（图3）。施工时，采用带钩螺栓替代普通螺栓对三角架进行固定，然后在三角架上支立模板，模板下与三角架对应位置设有另一个带钩螺栓，将这2个带钩螺栓在钩头位置用卡环进行连接锁住，此时通过旋拧模板后的带钩螺栓上的螺母便可固定模板。此工艺从根本上避免焊接作业损伤钢筋以及螺栓孔处出现漏浆和流锈等问题。

2.5轨道螺栓安装

重力式码头上部通常设有轨道式起重机，传统的轨道螺栓采用人工挂线的方式进行安装定位，安装精度低，尤其是垂直度容易出现偏差。

图3　胸墙模板支立原理示意图Fig.3　Sketch of erection of formwork for breast wall

为了提高安装精度，在轨道螺栓安装施工中采用了限位架工艺，限位架由方钢制作，方钢上下根据螺栓相对位置及螺栓直径开孔，螺栓穿过限位架对平面位置进行限制，螺栓穿过方钢后上部接限位内丝套筒，螺栓全部拧入后自由下落，套筒搁置在限位架顶面，各螺栓外露于限位架的高度统一，然后固定限位架并对螺栓底部进行固定，固定好后拆除限位套筒及限位架，此时轨道螺栓的平面位置、标高达到设计要求，并且经过套筒以及限位架上下螺栓孔的限制，垂直度得到保证。对比挂线安装工艺，限位架安装工艺可以有效保证轨道螺栓的安装精度并提高了工效。

2.6混凝土凿毛

以往凿毛采用人工风镐作业，作业强度大，效率低，容易对混凝土造成损伤，且由于凿除部分偏厚，造成混凝土的浪费。

为了提高效率，保证凿毛效果，购置了新型地面凿毛机。凿毛机凿毛头由优质钨钢合金制作，单头每分钟产生2 200次轻微凿击，凿毛时几乎不对下部混凝土造成损伤。根据凿毛需要可配备11头或3头凿毛机。

2.7混凝土养护工艺

以提高混凝土养护效果、提高施工自动化为原则，根据养护对象的不同特点和需求，对传统养护工艺进行了全面改进，形成了一系列新型的混凝土养护工艺。

2.7.1小型预制混凝土构件养护

诸如管沟盖板等小型预制构件，如按照规范中规定的最短养护时间10 d进行养护[4]，极易在表面出现裂缝。对此，必须适当延长养护周期，如采用传统洒水养护工艺，养护效果难以达到长期有效，且要加大人员投入。

根据构件外形尺寸小这一特点，设计制作了养护池进行小型预制构件的养护。养护池在预制场周边临近布置，采用砖砌结构，容量大小根据预制场生产能力而定，养护池内分仓格布置。当一批构件预制完成并达到吊装强度后，在仓格内注水，然后将构件吊入仓格内进行浸水养护。

2.7.2大体积现浇混凝土构件养护

以往在进行胸墙等大体积现浇混凝土构件养护时，养护效果不理想主要原因有两方面。一是分层浇筑混凝土顶面设有外伸钢筋，养护用土工布不能直接覆盖在混凝土表面，使混凝土无法全面润湿。二是对于混凝土立面的养护，由于土工布无法与构件全面贴合，以及土工布上部的水分在蒸发和重力作用下散失较快，养护效果不理想。

针对第一种情况，将土工布裁成条状，分条覆盖在混凝土上，保证土工布与混凝土表面完全贴合，并且可避免钢筋的锈蚀。

针对第二种情况，采取了滴水养护工艺，即在立面顶部敷设一条养护水管，水管上开设出水孔，养护水在胸墙立面自然流下以达到对混凝土充分润湿的目的。

2.7.3大体积预制混凝土构件养护

在方块、卸荷板等大体积预制混凝土构件养护时，为了降低内部水化热，减少裂缝产生，通常利用向吊装马腿孔内注水以进行循环水养护。实际作业中，需要施工人员攀爬至块体顶面进行操作，尤其在夏季高温季节，同期养护块数以及养护次数多，劳动强度大，容易出现养护不及时和不彻底的情况。

对此，设计制作了养护架代替传统的人工养护方式。养护架设置于块体顶面，整体框架为镀锌钢管，管壁上开喷水孔，框架中间设有支撑杆，支撑杆中部设有循环水分水器，分水器设有4个出水管，分别接入到4个马腿孔中，循环水分水器和喷水养护管的进水管通到块体下方，分别设有阀门（图4）。通过采用养护架工艺，施工人员在块体下通过阀门即可控制，保证养护效果。

2.7.4大面积混凝土构件养护

在以堆场混凝土大板为代表的大面积混凝土施工中，由于养护范围大，受阳光直射表面水分蒸发快等原因，容易出现养护不均、局部养护不及时的情况。

图4　养护架示意图Fig.4　Sketch of erection of curing rack

为此，研发了自动喷淋养护系统，该系统主要由储水箱、电气系统及喷淋管路等部分组成。养护作业时，首先在构件表面覆盖土工布并铺设喷淋管路，根据天气温度情况设定时控开关，当达到设定时间时，时控开关控制水泵向塑料软管注水，水流从软管的开孔处喷出，从而对构件进行养护。

以上四种养护工艺改进，可以满足各类型构件的养护需求，充分发挥养护效果，在混凝土表面裂缝控制上获得积极效果。

3　结语

通过对传统施工工艺的改进，有效提高了重力式码头工程的施工质量，并在安全性、经济性等方面有优秀表现，带动了项目管理水平的整体提升。

[1]JTS 257—2008，水运工程质量检验标准[S].

JTS 257—2008,Standard for quality inspection of port and waterway engineering construction[S].

[2] 卢士艳，王士英.土工布的功能、性能研究及其设计[J].黑龙江纺织，2005（2）：27-30.

LU Shi-yan,WANG Shi-ying.Research on functions,properties and design of geotextile[J].Heilongjiang Textile,2005(2):27-30.

[3]JTS 202-2—2011，水运工程混凝土质量控制标准[S].

JTS 202-2—2011,Quality control standard of concrete for port and waterway engineering[S].

[4]JTS 202—2011，水运工程混凝土施工规范[S].

JTS 202—2011,Specifications for concrete construction of port and waterway engineering[S].

Improvement on technology for construction of gravity wharfs

GAO Ping-yuan,REN Yi-fei,ZHU Ye-hao
（No.1 Engineering Co.,Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300456,China）

In the management of gravity wharf construction,traditional construction technology is an important reason for the existence of quality problems,in order to prevent and tackle common problems in engineering quality,traditional construction technologies for foundation bed construction,protruding bar positioning,low water level concrete pouring,formwork erection, pre-buried iron installations,rail bolt installation,concrete face roughening and concrete curing are improved to overcome their disadvantages in quality control.These technologies,as being proved in engineering practice,can effectively improve the construction quality and have shown positive performance in safety,cost,schedule management,thus providing reference for similar construction projects.

gravity wharf；common quality problems；concrete construction；low water level concrete

U656.111

B

2095-7874（2016）05-0059-03

10.7640/zggwjs201605014

2015-12-16

2016-02-22

高平原（1973— ），男，天津市人，教授级高级工程师，副总工程师，从事港口航道与海岸工程施工。E-mail：byqxmb@163.com