超薄超高防浪墙在秦皇岛东围堤工程中的实践应用

2018-11-06过继俞张国栋

中小企业管理与科技 2018年15期

过继俞，张国栋

（中交上海航道局有限公司，上海150001）

1 工程概况及实施背景

围海造地二期东围堤及吹填工程施工二标段位于渤海辽东湾湾口处，西临山海关造船厂，东临河北省辽宁省省界，北靠鹏泰粮油食品有限公司厂区，距秦皇岛市海港区25km，地理座标为 N39o59′12″，E119o50′30″。取泥区位于现有航道外段，面积349.07万m2，距吹填区直线距离6～8km。其中，围堤总长1400米，陆域吹填面积1296.56亩，吹填方量约870万方。填海造陆工程围海形成的区域，将用于修造船业、金属加工业和石油钻机械等产业基地，对发展沿海经济、节省土地资源具有重要意义。

2 关键难点

围海造地二期东围堤及吹填工程施工二标段为围海造地工程，围堤堤顶结构采用L型钢筋混凝土挡浪墙，挡浪墙底座为900mm厚的灌浆块石和100mm厚的素混凝土垫层，挡浪墙底标高为+3.5m，顶标高为+8.0m，底板厚度1.5m，立板厚度为1.2m，墙顶设置了加固倒角，钢筋混凝土挡浪墙总长度为1400m，现浇混凝土总量为17254m3，混凝土强度等级为C40F350，施工强度大，超薄超高的特点加大了工序施工的难点，成为了本项目需要攻克的关键难点。结构断面如下：

3 总体安排

灌砌块石施工开设2个工作面，从中间往两端分头施工，人工分仓进行砌筑，每仓12m，与挡浪墙保持一致。采用3套定型钢模板，在K2+800、K2+400、K1+900三处展开3个工作面，由南向北同时推进，每仓长度为12m，采用跳仓浇筑。为避免挡浪墙底板混凝土上浮，挡浪墙高程+6.0m位置设一道水平施工缝，分两层进行浇筑，底层浇筑高度2.5m，上层浇筑高度2m。底层采用溜槽直接进行浇筑，上层采用混凝土泵车进行浇筑。

4 超薄超高防浪墙施工工艺技术[1]

4.1 模板工程（核心工序）

墙模板的总计算高度H=4.5m；混凝土按两次进行浇注。钢模选材：模板面板5mm，竖肋采用6.3#槽钢，间距30cm，横肋采用2*10#槽钢，间距70cm，穿墙螺栓为M16圆钢@70*75cm。墙模板的计算参照《混凝土结构设计规范》GB50010-2010、《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)、《混凝土结构工程施工规范》GB506666-2011等规范。墙模板的背部支撑由两层龙骨（木楞或钢楞）组成：直接支撑模板的为次龙骨，即内龙骨；用以支撑内层龙骨的为主龙骨，即外龙骨。组装墙体模板时，通过穿墙螺栓将墙体两侧模板拉结，每个穿墙螺栓成为主龙骨支点。

根据规范，当采用溜槽、串筒或导管时，倾倒混凝土产生的荷载标准值为：2.00kN/m2。

查得 6.3#槽钢截面特性如下：Ix=50.786cm4、Wx=16.123cm3；

查得10#槽钢截面特性如下：Ix=198.3cm4、Wx=39.7cm3；

①荷载计算：

按下列二式计算，取其中最小值：F=0.22γtβ1β2V1/2=0.22*24*7*1.2*1.15*21/2=72.1kN/m2，F=γH=24*4.5=108kN/m2，两者取小值F=72.1kN/m2，考虑振动荷载4kN/m2，F最大=72.1+4=76.1kN/m2

其中：γ——混凝土密度，取γ=24KN/m3

t0——混凝土初凝时间，取t0=7h

β1——外加剂影响修正系数，不掺外加剂取β1=1.0,掺具有缓凝左右外加剂取β1=1.2,取1.2。

β2——混凝土坍落度影响修正系数，坍落度小于3cm,取0.85,5～9cm时取1.0,11～15cm时取1.15,这里取1.15。

V——混凝土灌注速度（m/h）,这里取2。

H——混凝土侧压力计算位置至新浇混凝土顶面的总高度

②竖肋（6.3#[）计算

竖肋可视为跨度为70cm的多跨连续梁，为了计算方便，简化为1跨70cm的简支梁，承受的荷载为均布荷载q，这样计算结果偏安全。

q=F*0.3=22.8 N/mm

M=1/8*q*l2=1/8×22.8*7002=1396500N/mm

σ=M/W=1396500/16123=86.6（MPa）＜[σ]=170（MPa），强度检算通过。

③横龙骨(10#[)计算

横龙骨可简化为1跨75cm的简支梁，承受的荷载为均布荷载q，这样计算结果偏安全。

q=F*0.7=53.27N/mm

M=1/8*q*l2=1/8×53.27×502=3745546.9N/mm

σ=M/W=3745546.9/（2*39700）=47.2（MPa）＜[σ]=170（MPa）强度检算通过。

④拉杆验算

查表得：穿墙螺栓的型号：M16；穿墙螺栓面积：A=201mm2；穿墙螺栓最大容许拉力值：[N]=60.31kN；穿墙螺栓所受的最大拉力：N=76×0.700×0.750=39.9kN。穿墙螺栓所受的最大拉力N=39.9kN小于穿墙螺栓最大容许拉力值 [N]=60.31kN，满足要求。

⑤竖肋挠度计算

Wa=5qL4/（384*E*I）=5*22.8*7004/(384*2.1*105*50.786*104)=0.67mm〈700/500=1.4mm，检算通过。

⑥横龙骨挠度计算

Wa=5qL4/384EI=5*53.27*7504/(384*2.1*105*2*198.3*104)=0.26mm＜[750/400]，检算通过。

⑦（5mm面板）钢板挠度计算

B0=Eh3/（12*（1-v2））=2.1*105*53/(12*(1-0.32))

=24*105N.mm

Wmax=Kf*p*L4/B0=0.00229*0.076*3004/24*105=0.59mm，0.59mm＜[300/250]，检算通过。

根据《混凝土结构工程施工规范》GB506666-2011第4.3.10条：模板支架的高宽比不宜大于3；当高宽比大于3时，应增设稳定性措施，并应进行支架的抗倾覆验算。因挡浪墙最大高宽比为2m/1.2m=1.67＜3，所以勿需进行抗倾覆计算，也勿需增设稳定性措施。

4.2 混凝土工程

4.2.1 建筑方法

严格控制混凝土质量，素混凝土混凝土坍落度控制为8～12cm，挡浪墙混凝土（C40F350）坍落度控制为12～16cm，底层用溜槽浇筑，上层用泵送法浇筑。

4.2.2 混凝土浇捣

混凝土浇筑应连续进行，如必须中断时，其中断时间不得超过混凝土从搅拌至浇筑完毕所允许的初凝时间。混凝土浇捣应先振中心，再振捣四角，确保混凝土中气泡溢出，密切注意混凝土流淌，必须做到流淌部分混凝土不漏振，杜绝产生漏振现象。

4.2.3 施工缝处理

若施工间歇时间未超过所采用水泥的初凝时间(根据本工程特点，不应超过2h)，继续浇筑混凝土时，可将新混凝土均匀倾入，盖满先浇好的混凝土，然后用振捣工具穿过新混凝土达到已浇筑好的混凝土层内5～10cm，将新老混凝土一并捣实，结成整体。若施工间竭时间超过所采用水泥的初凝时间，须等待已浇筑的混凝土强度不小于1.18MPa时（根据实验报告确定凝固时间），方可继续施工。

4.2.4 养护

浇筑完毕后及时加以覆盖，结硬后保湿养护，本工程混凝土使用的是普通硅酸盐水泥，有抗冻要求，潮湿养护之后，宜在空气中干燥碳化7～14天。

4.2.5 大体积混凝土防裂措施

①降低水泥水化热，试验确定最佳配比。

②施工中应降低混凝土的浇筑温度。夏季施工，在骨料堆场搭设通风良好的遮阳棚，水泥降到自然温度后方能使用。混凝土在运输和浇筑过程中，设法遮阳，防止暴晒，混凝土的入模温度不高于30℃。

③本工程采用跳仓施工，变形缝间距12m、缝宽2cm，缝内填塞厚度20mm的沥青木丝板。为保证混凝土浇筑质量，避免底板混凝土上浮，在挡浪墙高程+6.0m位置设一道水平施工缝，分底、顶两层进行浇筑，底层浇筑高度2.5m，顶层浇筑高度2m。