里兰旅游码头前沿挡墙水下混凝土浇筑施工探讨

卢达聪，蒋 峰，蓝恩伟

(1.同济大学，上海 200092；2.广西交通设计集团有限公司，广西 南宁 530029)

0 引言

码头水工结构受建设条件的制约，有时无法干地施工，必须采用水下混凝土施工。而水下混凝土由于位于水下，无法直观监测混凝土的施工过程，混凝土浇筑施工质量经常无法保证。本文以合山市里兰旅游码头前沿挡墙施工为例，介绍了水下混凝土浇筑施工的特点、难点，以及施工过程中的注意事项，为类似工程的设计和施工提供借鉴和参考。

1 工程概况

为了加快合山市水上旅游资源的开发，合山市决定建设合山市第一个专用旅游码头——合山市里兰旅游码头。工程位于合山市岭南镇里兰村红水河左岸，上距合山电厂约2 km。码头施工区属红水河桥巩水电站库区，下距桥巩水电站约30 km，上距乐滩水电站约10 km。

工程建设规模为新建2个100客座的客运泊位，设计年旅客吞吐量20万人次、年通过能力23万人次。码头泊位长度总长66.5 m，码头水工长度为69.0 m，采用三级平台布置，前方码头采用重力式结构[1]。

码头前沿重力式混凝土挡土墙结构长69 m，分为8个结构段。挡墙基础持力层低于79.0 m高程时，基础采用抛石基床；持力层(岩面)高程79.0 m时，须液压破碎挖至设计高程。

受码头后方为合山市正在建设的市政道路及已建成的景观带等客观条件的限制，码头无法采用挖入式港池，码头前沿线伸入河道约32 m。前沿挡墙施工方法采用临时围堰和水下浇筑进行比较，综合考虑汛期防洪需要、工程投资、工期等综合因素，确定采用水下浇筑混凝土方案进行前沿挡墙施工。

本工程水下混凝土浇筑工程量约1 250 m3，钢模板工程量约105 t。

2 水下混凝土浇筑施工特点及难点

结合施工工期、水文条件、施工区域及周边施工条件等因素综合分析，本工程水下混凝土浇筑施工的特点及难点有：

(1)施工时段处于汛期，水位高涨且变幅大，流速亦大，大大增加了水下混凝土浇筑施工和水下混凝土浇筑质量控制的难度，施工工期亦难以保证。

(2)码头后方二级平台为已建滨江景观人行道，其设计荷载为人行荷载，人行道宽度不满足钢模板制作场地的要求，且挡墙基础埋深较浅，基底土层承载力不高，对于挡墙前沿基槽开挖和墙后回填的施工有较大限制，存在相当大的施工安全隐患；二级平台与目前在建的滨江路延长线路面高程相差约11 m，坡度陡，钢模板组装场地的选择较为困难。

(3)水下混凝土施工需制作定型组合钢模板。由于本工程水下混凝土挡墙最大分段长度达10 m，墙顶墙底高差接近6.0 m，单段挡墙组合钢模板重量接近30 t，且一次浇筑混凝土量大导致混凝土浇筑后、初凝前对钢模板的压力较大，因此，组合定型钢模板的设计、组装、出运及吊装难度较大。

(4)部分挡墙置于抛石基床上部，由于基床厚度较大，水下混凝土浇筑质量受基床沉降、基床顶部整平程度、钢模板吊装精度、钢模板与基床结合部漏浆程度等多重因素的影响，质量控制难度大。

3 水下混凝土浇筑施工

3.1 施工工期的调整和优化

受红水河汛期水位持续高涨的影响，在2017年6～9月近四个月的时间里，水位均大幅高于施工水位，且红水河桥巩水电站和乐滩水电站等水库调节能力较差，洪水期水位变幅大，无法进行水下混凝土浇筑施工。

结合汛期实际水文条件，为确保水下浇筑混凝土施工安全和质量，在征得业主和主管部门的同意后，将施工工期调整至汛期末、枯水期初期。

3.2 钢模板组装场地的选择

结合现场实际条件和施工进度要求，模板加工制作成型场地拟选在码头上游约50 m处，由经过地下通道上方的临时施工道路回填至码头上游，形成钢模板制作平台。平台顺水流方向长约40 m，宽约15 m。临时施工道路兼作已建一级景观人行道前沿挡墙的反压平台。此组装场地的选择既满足了现场钢模板运输方便的要求，亦方便了模板组装完成后的吊运要求，有利于加快钢模板组装及出运进度，并保证施工质量。同时，也保证了一级景观人行道前沿挡墙的安全，并在完成钢模板组装后即可将平台填筑弃渣作为码头水工挡墙的回填料，有利于加快后期施工进度。

3.3 定型组合钢模板的设计、组装、出运及吊装

考虑到本工程水下混凝土挡墙最大分段长度达10 m，墙顶墙底高差接近6.0 m(浇筑时水深约5.5 m)，单段挡墙组合钢模板重量接近30 t，且一次浇筑混凝土量较大，导致浇筑后混凝土初凝前对钢模板前后的压力较大。因此，模板的结构设计必须满足自身稳定、刚度、强度及施工安全等多方面的要求。参考类似工程经验，定型组合钢模板初拟采用大片钢板作板面，以型钢围檩、钢桁架作为模板骨架，并采用内连接架在组装平台上进行整体组装，完成后进行出运及吊装。

3.3.1 钢模板的设计

在设计过程中，首先参照类似工程，建立定型组合钢模板的初始模型，再采用Midas Civil有限元分析程序对其进行吊装工况和混凝土浇筑工况的应力和变形情况进行分析，直至满足钢模板的应力和变形要求。

经计算，对初始模型进行多次优化和调整后，确定钢模板的最终设计方案为：面钢板厚5 mm，横、竖向加劲肋为120×53×5.5 mm槽钢，间距500 mm，横向对拉固定为140×60×6 mm槽钢，间距1 000 mm；模板纵、横向对拉，对拉螺杆为φ25圆钢，外套φ50钢管作为顶撑，间距1 000 mm布置；模板间拼接采用φ20螺丝连接，螺丝间距500 mm，螺丝垫片为10 mm厚100×100 mm钢板。

3.3.2 钢模板的组装

钢模板一般由前模板、后模板及封头模板等三部分组成，安装顺序为：后模板→前模板→封头模板。前、后模板均分成两块，以满足吊机吊装模板的要求。根据施工总体安排，并结合现场实际条件，一次性制作2～3套定型钢模板，按照2个组合定型模板去布置模板制作场，出运一个后再组装第三个，依次类推。

安装前，将前、后两组模板位置在组装平台面上放样。准备就绪后，先进行后模安装：利用法兰螺栓将后模与挡墙顶部预留钢筋拉环拉紧并撑好斜撑固定；接着进行前模安装：用吊机将前模吊起，置于调整好的前模托架上。模板就位后，穿上前后模的对拉螺栓，使前模相对稳定，然后利用垂球从模顶垂对到地面上预先弹好的墨线(临水线)，通过调整对拉螺栓及模板顶横梁，使前模后倾坡度及临水线位置安装到位并准确。主体模板安装完毕后，最后安装封头模板，并进行整体加固[2]。

为保证前沿挡墙外观美观，本工程模板拼装均采用公母扣的型式。模板所有预埋件的预留孔口均用钢护套进行保护、加固。

3.3.3 钢模板的出运及吊装

钢模板的出运一般采用气囊出运。为加快施工进度，本工程在水位稳定且流速较缓，能确保施工安全的条件下，将组装完成并经验收合格后的钢模板直接采用40 t起吊船起吊出运并吊装至预定位置。其施工工艺流程为：模板组合完毕→起吊船出运至码头前沿线→测量配合方驳定位→钢模板吊装。出运及吊装要点简述如下：

(1)施工船舶定位

起重船平行于码头岸线就位，在靠近安装基床位置附近，顺基床轴线方向下锚。

(2)定型钢模板安装

由于水流扰动较大，且无参照物，第一个模板安装的精确定位相对较困难。在施工过程中，采用起重船从方驳上起吊模板，然后绞缆移动，模板移近傍靠在定位方驳上，移动方驳位置，使模板大体就位。同时，陆上施工人员采用全站仪控制模板平面位置。在满足模板安装精度且模板稳定后，再缓慢使模板下沉至基床顶面。在下沉过程中，测量人员对模板位置是否发生变化进行了认真仔细的不间断观测。历时一整天，在进行多次位置调整后，终于满足了模板安装精度，成功进行了第一个模板的安装。

第一个模板安装合格并浇注混凝土后，后续模板可根据已浇水下挡墙为依托实施安装，定位难度相对第一套模板大大降低。

3.4 水下混凝土浇筑施工

根据水运工程混凝土和水电水利工程水下混凝土施工规范，结合本工程水下最大浇筑混凝土水深为5.5 m，且浇筑地点距离岸边较远，水下混凝土浇筑采用导管法。

本工程导管布置为：在模板顶做一平台，在平台上搭设水下混凝土灌注架，浇筑水下混凝土时采用φ25 cm的钢管作为导管输送混凝土进行水下灌注，待浇筑至设计标高时使用，导管各节之间用有止水槽的法兰盘夹胶皮垫圈用螺栓连接，可防止漏水且易于拆除。根据施工场地实际情况，该场地后方狭小，在同一工作面上同时仅能停放2台混凝土车，故在平台上搭设2个水下混凝土灌注架及2条混凝土输送管。

首批混凝土采用专用储料斗进行储备，其储量能确保距基底面200～400 mm的导管口一次性埋入混凝土内≥1 m。在浇筑过程中，始终将导管的下端控制埋入在混凝土内的深度≥1 m。

经过近40 d的紧张施工，顺利完成了前沿挡墙8个结构段水下混凝土浇筑施工，为本工程的如期完工打下了坚实的基础。根据第三方检测单位的检测成果，水下混凝土浇筑质量达到了优良。

4 水下混凝土浇筑施工注意事项

结合本工程码头前沿挡墙水下混凝土浇筑全过程的实践，总结提出以下水下混凝土浇筑施工注意事项：

(1)定型组合钢模板设计、组装和吊装。

定型组合钢模板的设计是保证施工安全、施工精度和施工质量的关键，须根据工程实际情况，参考类似工程经验，结合有限元分析等先进手段，对钢模板进行精心设计。同时，在其组装和吊装过程中，亦要结合工程实际条件，严格按照规范要求施工，确保施工安全和施工质量。

(2)侧模脚底处的堵漏浆措施。

钢模板脚底处的堵漏浆措施与水下混凝土浇筑的质量密切相关。如漏浆严重，水下混凝土底部将变成石渣，因此，钢模板脚底处的堵漏浆措施对于保证水下混凝土浇筑质量至关重要。结合本工程实际，在精细找平抛石基床的基础上，堵漏浆措施采用在钢模板下部铺垫橡胶带，同时在钢模板脚底处外侧采用沙袋压实的综合技术措施，确保水泥浆不发生泄漏，保证水下混凝土浇筑质量。

(3)前沿挡墙基础面的平整度。

本工程挡墙基础分为基岩和抛石基床两种。为确保基岩面开挖平整，施工时，采用液压破碎机具对建基面进行了反复清理，确保建基面平整；抛石基床施工严格按照规范要求进行分层夯实，并在夯实后采用平板驳定位，测量控制平面位置和标高，潜入水下轨道，用二片石进行细平，用碎石进行极细平，用刮道刮平的施工方法保证顶部平整度达到极细平。这两项措施保证了水下混凝土底面基础平整度，有效防止了因平整度造成挡墙倾斜和漏浆问题。

5 结语

在水下混凝土浇筑施工的过程中，针对本工程水下混凝土浇筑施工的特点和难点，制定了相应的工程措施，确保了水下浇筑混凝土挡墙按时保质完工，且检测结果表明所采取的工程技术措施十分有效。因此，本工程所采取的定型组合钢模板设计、组装和吊装及水下混凝土浇筑施工工艺、施工方法及施工质量保证措施具有一定的推广价值，可为类似工程的设计和施工提供借鉴和参考。

[1]广西交通设计集团有限公司.来宾港合山港区合山市里兰旅游码头工程施工图设计[R].2017.

[2]广西双象建设工程有限责任公司.来宾港合山港区合山市里兰旅游码头工程施工组织设计[R].2017.