装配式钢筋混凝土防浪墙的应用

2022-02-20马亮亮中港疏浚有限公司

珠江水运 2022年2期

马亮亮中港疏浚有限公司

1.引言

传统现场施工的L型大断面防浪墙浇筑方式，由于底层与外墙均需分二次施工,且外墙高度较高，造成现场浇筑组织复杂，工期也较长；由于现浇砼防浪墙具有现场风沙大、海边钢材易腐蚀、淡水维护麻烦、冬季温度较低时无法浇筑等弊端，而且防浪墙施工与栅栏板安放、墙后回填、内坡结构以及其它工序交错施工，易产生大量的现场工程质量与安全问题，质量和安全控制要求高、难度大。装配式钢筋防浪墙的应用为一线海塘防浪墙施工带来了诸多改善，同时也给工程建设施工管理带来了新的挑战。

横沙东滩圈围(八期)工程项目位于横沙六、七期工程项目以北，横沙三期以东，N23 潜堤以西，已建成的促淤堤南侧。装配式钢筋砼防浪墙施工现场拟选取位置：北堤17+867～17+963（6#围区，5#平台内侧），总长96m。位置详见图1。

图1 横沙八期施工平面布置图

2.准备阶段的质量控制

由于L形悬臂式防浪墙还未见采取装配式预制施工工程实例，没有相关经验可以借鉴，所以前期的准备工作内容主要有：

①防浪墙结构分块的研究；

②模板设计与制作；

③防浪墙分体预制的研究；

④预制构件堆放与运输工艺的研究。

2.1 结构分块、分体预制

设计验算防浪墙抗滑、抗倾以每延米为单位，因此分段大于1m对防浪墙结构稳定不会有影响。

为最大程度提高预制化率，提高防浪墙预制对现场施工的便利性，并考虑结构受力，采用全截面预制。根据分仓安排，每一段以纵向4m、宽度2m、高度2.75m为一段预制，方量7m³，重量17.2t。

2.2 模板设计与制作

防浪墙侧面形状为凹型，为了方便支模浇筑，模板设计为横向预制。采用钢模板，模板之间采用螺栓连接固定，侧面两块模板上下采用对拉螺杆固定，共10根对拉螺杆。为了保证模板的刚度，背后用矩形管加固。

2.3 模板设计与制作

装配式防浪墙的起吊、转堆、出运，共设置预埋吊点8个，其中4个用于脱模起吊，4个用于安装起吊。预埋吊钩和钢丝绳使用卸扣连接。同时制作专用吊架，保证构件在吊装过程中平稳可靠。

3.预制阶段的质量控制

3.1 施工工艺和质量控制要求

3.1.1 立模

（1）支模之前需对底模和模板进行清洁，检验底模是否光滑平顺，尤其是小块的积灰需要逐一清除。模具表面无变形，无裂纹，接缝处需焊接后用磨光机研磨至均匀光滑，无残留混凝土。若有破损则需要立即停机检查并进行修补，以确保该底模和侧模能够正常使用。

图2 模板效果图

图3 脱模起吊

图4 脱模起吊

图5 安装起吊

图6 安装起吊

图7 预埋吊点

图8 吊钩

（2）模具清洗完毕后，在模具上均匀、整齐地涂抹模具油脂，禁止泼洒、倾倒模具油，确保不积油污。模板涂油应当在附近空地上进行，禁止在已建成构件上进行，也禁止在钢笼安装好以后进行，涂刷应当一致。

（3）在模板连接处先将止浆条贴好，并确保其固定不松动，以防止漏浆。支模时,两侧模须垂直放置，底部紧贴底模，不留缝隙，两侧模板紧贴底模两侧止浆条后用螺丝紧固。螺丝紧固后测量模板宽度尺寸是否符合要求，用水平尺测量模板是否水平，保证两块模板之间为直角。模板外侧打入钢筋头，后用木楔子敲紧加固。

（4）上层侧模必须与外侧模用10根对拉螺杆紧固，对拉螺杆上套入PVC圆管，方便拆除。模板拆除后再把圆管割除，保证构件表面平整。

3.1.2 钢筋安放

钢筋骨架安放首先必须保证钢筋骨架牢固，若出现扎丝脱落、断裂或者箍筋移位等情况必须重新绑扎和调整，扎丝端头必须压至钢筋以下，不得伸入钢筋保护层。钢材骨架装入模具后，在底部设置约5cm的保护层垫片，钢筋垫块数量不能小于12块,且严禁使用钢筋头、石块、残砖碎瓦、细木块等建筑废弃物充当垫片。安放完成后检查保护层厚度是否符合要求，不足之处必须进行调整或者增加垫块。预埋吊孔与钢筋骨架相对位置必须准确，必须进行焊接加固。详见表1。

表1 钢筋绑扎技术要求

3.1.3 浇筑

施工之前必须检验混凝土质量，出现问题及时反应。下灰放料应平顺，不堆放，如有堆放需要人工或用铁锹分灰，也不能用振捣棒赶灰。振捣必须采用快插慢拔，确保气泡排出，振点也要均衡排列，逐点移动，依次推进，不能遗漏，保证均匀振实。当混凝土振捣时，振捣棒不能触及钢筋和模板，且和模板之间必须维持5～10cm间隙。振捣以砼体不再下沉，无明显气泡上升，且表层水平，并已开始浮现水泥浆为宜。

装配式建筑的防浪墙混凝土施工宜分层进行，每一次下灰放料后浇在L型倒角上100mm处，然后停工一段时间，待水泥初凝后再继续进行上层。下灰完毕后，振捣、抹面均须及时跟进。在施工过程中,应注意察看模板、钢筋等有无移动、变形等状况。

3.1.4 抹面收光

图9 方向吊钩

图10 构件堆放

图11 防浪墙底板接缝处钢筋加固示意图

抹面收光后必须做好“一毛二光”，首先要用木抹子把表层搓毛，也要尽量平整，然后用刮板将表面刮平，浇筑底板上层面及侧面顶面必须刮平后才可收光。收光时应当按照天气状况、混凝土状况掌握准确，同时应当进行二次收光。混凝土在凝结过程中，泌水严重的地方须将水铲除。

3.1.5 构件标识

因防浪墙还需翻身，选择合适位置做好构件标识，采用刻板油漆喷涂，内容包括预制厂家简称、防浪墙规格型号、生产日期、构件编号等信息。

3.1.6 拆模修补

待钢筋混凝土到达规定强度后，应先拆掉上面的侧模、再拆除L型侧模，最后底部侧模。侧模拆除时，整个过程都需要平稳，且必须垂直起吊，不可倾斜吊装或左右移动，以防止用力过大撞坏构件。拆模后，8个吊孔位置需塞上泡沫条，防止杂物掉入吊孔。如发生气泡、麻面、棱角断裂等情形，需要即时修复。修补料需按照一定比例拌合，根据现场情况调整，避免出现色差较大的问题出现。

3.1.7 养护

构件拆除模板后,对于龄期少于28天的构件还需要进行洒水保养。普通砼施工完毕,应于12h内进行覆盖和洒水，洒水次数以能保持砼充分的湿润状况为宜。

3.1.8 起吊堆放防浪墙浇筑时留好同条件试块，起吊前强度必须达到构件强度的75%以上方可起吊，起吊时先拧紧4个方向吊钩，再用卸扣连接钢丝绳，起吊过程要求平稳，必须垂直起吊。起吊至临时堆放场地，场地地面必须平整，底部两侧位置必须放置两根木方，且必须放置于吊点位置。

3.1.9 构件翻身

装配式防浪墙堆放好之后对构件进行翻身，需用8个方向吊钩、8个卸扣、2副钢丝绳。使用1台35T汽车吊（有主副钩）、或2台汽车吊同时配合。翻身起吊时现场需有指挥人员，其他人员辅助施工。首先拉紧钢丝绳同时缓慢往上吊离地面50cm左右，然后1台吊机停止上升，另1台吊机再缓慢提升。等提升角度达到45°左右之后，1台慢慢往下放，另1台慢慢往上升。地面放置木方，翻完身之后平稳的放在垫木上。

3.2 接缝处理

预制防浪墙考虑到现场安装设备的其中能力，将原12m一段改为4m一段，以减少自重。为保证防浪墙的稳定，在横断面分缝处墙身和底板位置设置凹凸槽，使防浪墙纵向成为整体，增加抗顷和抗滑稳定性。凹凸槽位置设计了φ8HRB300的补强钢筋。

防浪墙每4m设一道变形缝，缝内填充料则采用了厚度为20mm的低发泡聚乙烯板，变形缝外露部分用聚氨酯材料嵌缝。变形缝尽量与砼镇脚、护面结构、素砼格埂和路侧石沉降缝对齐。

3.3 结构计算

3.3.1 防浪墙稳定性计算

按照《堤防工程设计规范》（GB50286-2013），防浪墙抗滑稳定的安全系数应按下式计算。

式中：Kc——抗滑稳定安全系数；

∑——指作用在同一墙体上的所有垂直作用力的值总和（kN）；

∑——指作用在墙体上的所有水平作用力的总和（kN）；

f——底板与堤基之间的摩擦系数。

防浪墙的抗倾稳定性应按下式计算：

式中：K0——抗倾稳定安全系数；

Mv——抗倾覆力矩（kN·m）；

MH——倾覆力矩（kN·m）；

防浪墙正常运用条件下，1级防浪墙抗滑稳定安全系数为1.35，抗倾稳定安全系数1.60。防浪墙抗滑和抗倾稳定计算结果如表2所示，均满足要求。

表2 防浪墙稳定性计算结果

3.3.2 吊装受力计算

（1）结构计算建模：借助于大型通用有限元软件ANSYS可以实现对该结构的建模和研究分析，其几何模型和有限元模型如图12、13所示。

图12 几何模型

图13 有限元模型

（2）计算工况。针对该结构的吊装过程，本报告将分为如下三组工况进行研究：

工况1：结构在完成预制之后的第一次垂直起吊，墙身与地面平行，底板与地面垂直，四个吊耳同时发挥作用。

工况2：结构在完成第一次吊运后，通过托板进行翻转，研究角度为45度时的起吊状态，四个吊耳同时发挥作用。

工况3：结构在完成翻转之后的第二次垂直起吊，墙身与地面垂直，底板与地面平行，四个吊耳同时发挥作用。

（3）计算结果：通过计算能够得到每组工况下该结构的第一主应力分布和以及结构变形分布，如图14、15、16。分析计算结果图可以得出：在该结构的吊装过程中，三组工况的最大拉应力均出现在吊耳周围区域；工况2中所出现的最大拉应力的数值要大于另外两组工况；三组工况中，挡浪墙结构的应力均在混凝土强度允许范围内。