可拆卸装配式防浪墙研发与应用

范 轴

(上海市崇明区水务建设工程安全质量监督站，上海 202150)

传统建筑行业发展过程中，长期以来面临各种难以解决的难题，传统的建造方式已经不能适应建筑行业的可持续发展的要求[1]。随着国务院明确大力发展装配式建筑，建筑行业快速转型升级、绿色发展成为必然趋势，“装配式建筑”的创新研究及推广在全国建筑行业范围内掀起热潮，各大企业、机构及在校课题研究全面铺开，多省市先后出台政策、并从金融、税收等方面支持[2]，相应规范、标准也先后出台[3]，为装配式建筑的大力发展打下坚实的基础，至2018年累计全国装配式住宅达到2.6亿m2[1]。然而，受制于水利工程本身的特殊性，在传统的水利工程中的应用较少，且绿色装配式建筑发展面临着设计落后、技术标准体系不健全、产业不成熟、结构复杂、技术难度大、成本高等难题，制约着绿色装配式建筑的大规模产业化发展。

为更好响应绿色装配式建筑的号召，促进关乎民生安全的水利工程行业健康持续发展，借鉴目前在建筑及水利行业已取得的装配式结构实施经验[4- 7]，从防浪墙及防洪抢险结构方向着手，创新设计出一种可拆卸装配式防浪墙结构，并成功应用于在水利工程建设实际中，结果表明在经济及社会效益上效果显著。

1 可拆卸装配式防浪墙的设计方案

1.1 设计方案

可拆卸装配式防浪墙适用于临时性防浪墙及防洪抢险结构，同时也可运用于简易永久性的防浪墙结构。可拆卸装配式防浪墙是在传统装配式挡土墙的基础上对结构设计、半刚性拼装理念和拆卸可重复利用上进行了优化改造，即：针对于防浪墙的特殊性，在综合考虑其结构简单及断面形式相对规整的特点，简化预制的分块设计，采用整体预制，拼接运用半钢性连接的理念，用不锈钢钢板进行连接，后期回收可拆卸。结构如图1所示，具体作法是：预制整体式防浪墙(1)由竖立侧墙和平置的底板构成，侧墙底部的底板向前后侧伸出，预制整体式防浪墙(1)侧墙及底板前后侧边缘安装预埋螺杆(2)，在预制整体式防浪墙(1)的墙身顶部及底板前后侧中的至少一侧顶面边缘设置预埋万向吊环螺帽(5)，吊装拼装(1)通过预埋螺杆(2)以连接钢板(3)邻接拼装，连接钢板(3)以连接螺帽(4)紧固，相邻二块预制整体式防浪墙之间拼缝填充聚乙烯泡沫板及密封胶封缝(6)，预埋万向吊环螺帽(5)可用塑料膜进行塞住封堵。

图1 可拆卸装配式防浪墙结构示意图

1.2 技术特点

(1)采用整体预制可拆卸拼装设计，防浪墙预制采用侧墙及底板整体预制，整体结构简单，对于临时性工程在搭接缝隙部位不设置齿坎，直接采用平面式，预制的精度要求降低，整体质量易于控制，提高了预制的效率，且不受季节影响；

(2)预埋万向吊环螺帽，螺帽上安装万向吊环，作为吊装及拆卸的吊点设置，方便吊装及拆卸，降低施工技术难度；

(3)相邻二块预制整体式防浪墙通过预埋螺杆以连接钢板邻接拼装，连接钢板以连接螺帽紧固，通过可拆卸式的钢板连接，实现半刚性可靠连接，拼装迅速快捷效果好，拆卸方便；

(4)施工效率高，能迅速实现多工作面施工，节省了人工及机械台班，降低了成本，同时大大节约了工期；

(5)防浪墙控制在1m为单元的整体进行预制，对于堤顶宽度有限的条件可适用，在吊装上仅用小吨位的吊车即可满足；

(6)实现拼装迅速且整体可拆卸，结合水利工程的特点，可重复利用，经济效益发挥最大化，是解决装配式建筑行业普遍面临成本高的难题有效途径。

1.3 技术效益

相比于现有装配式建筑，能充分发挥其高效、质量易控制、施工简便、安全可靠、经济效益最大化的优势，具体效益如下：

(1)该技术采用整体结构单元设计，以1ml墙身及底板整体浇筑为一个结构单元，两段防浪墙采用平口分段，不设置凹口，对于临时性工程在搭接缝隙部位不设置齿坎，直接采用平面式，相比于传统的装配式结构，整体结构简单，预制的精度要求降低，整体质量易于控制，提高了预制的效率，不受季节影响，同时也节约了成本。

(2)该技术采用可拆卸拼装设计，逐块吊放整体预制防浪墙组装结构单元，在进行拼装时过程中，相应的墙顶标高及两墙之间的错位差易于控制，拼装迅速方便，施工技术要求不高，整体拼装稳固，拼装质量易于控制，同时节省了人工及机械台班，大大节约了工期。

(3)预埋万向吊环螺帽，作为吊装及拆卸的吊点设置，螺帽位置位于墙顶及与整体重心堆成的底板位置，设计上降低了吊装难度，螺帽上安装万向吊环，方便吊装及拆卸，降低施工技术难度，安全可靠。

(4)相邻二块单元体通过预埋螺杆以连接钢板邻接和连接钢板以连接螺帽紧固的拼装设计，固定牢靠，单元间拼装可调整的空间大，拼装要求相比传统的拼装精度要求降低，施工工艺简单，易于推广和运用，同时实现半刚性可靠连接，拼装迅速快捷且效果好。

(5)在拆装时，松动螺帽，拆解连接钢板，分离二块单元体，剥离聚乙烯泡沫板及密封胶封缝，即可进行吊运回收进行重复利用，相比于传统的装配式采用注浆方式拼装能实现拆卸方便，整体拆除完整性高，且易于施工，拆卸方便，可回收重复利用，节约了投资，经济效益发挥最大化。

(6)防浪墙控制在1m为单元的整体进行预制，对于堤顶宽度有限的条件可适用，在吊装上仅用小吨位的吊车即可满足，施工简便，施工条件要求不高，可实现多维度的运用和推广。

(7)实现拼装迅速且整体可拆卸，能迅速实现多工作面施工，可重复利用，结合水利工程的特点，在防洪抢险中能发挥独特的优势，同时也可运用于简易永久性的防浪墙结构，在防浪墙及防洪抢险领域应用前景广阔，具有很好的经济效益和社会效益。

2 工程应用

2.1 工程背景

本文选取奉贤区南门港水闸改造工程的50年一遇防洪标准的围堰，围堰的1仓12m的放浪墙为实际应用案例。

2.2 结构设计

根据放浪墙的结构形式，对围堰的防浪墙设计如图2所示。

图2 围堰可拆卸装配式防浪墙结构示意图

2.3 施工工艺

2.3.1施工工艺流程如图3—5所示。

图3 防浪墙预制施工工艺流程图

图4 防浪墙拼装施工工艺流程图

图5 防浪墙拆卸回收施工工艺流程图

2.3.2施工准备

(1)结构分块、分体预制

设计验算防浪墙抗滑、抗顷以每ml为单位，因此分段大于等于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，采用全截面预制，因结构形式为Y型，为方便预制每一段以纵向1m分仓，以侧面为底面睡倒式预制。

(2)模板设计与制作

防浪墙整体形状为Y型，为了方便支模浇筑，模板设计为纵向预制。模板采用现场拼装竹胶板模板，整体以纵向睡倒式支模，分为底板平面1块，侧模L型侧板1块，Y/L形侧板2块，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26根对拉螺杆。

(3)吊装设计与制作

装配式防浪墙的起吊、转堆、出运，共设置预埋吊点4个用于安装，脱模起吊采用预埋的万向吊环结合吊绳进行。预埋吊钩和钢丝绳使用卸扣连接，保证构件在吊装过程中平稳可靠。

(4)装配连接设计

预制分节防浪墙1m一节，对应的连接在墙身预埋螺杆4道，底板两侧边设置连接螺杆各两道，相邻两节之间采用6mm厚的不锈钢板穿过螺杆连接，再用美工的圆头螺帽拧紧连接，分节之间采用聚乙烯泡沫板分缝作为预留沉降缝，缝隙用聚氨酯密封胶封缝。预制防浪墙拼装细部如图6所示

图6 预制防浪墙拼装细部图

2.3.3立模

支模前必须整平地坪，底膜支模前对地坪采用黄砂进行找平，底模安放后用水准靠尺测量，通过调整黄砂衬垫方式保证底模在同一水平面上，同时对底模进行固定。底模放置平整之后在底模上放线画出防浪墙的整体侧边的轮廓线，以线为标准进行侧模支模。

侧模立模前检查模板无变形，无开裂，模板表面的残留混凝土及其他残渣进行清理，保证平整光滑。模板清理干净后，在模板上均匀、完整地涂刷模板油，不得撒、泼模板油，保证不积油。

模板连接处先将止浆条贴好，并保证其牢固不脱落，以防止漏浆。支模时，侧模必须垂直安放，底部紧贴底模，不留缝隙，两侧帮包底模板紧贴底膜两侧止浆条后用螺丝栓紧。模板外侧用钢管或方木增加斜撑，侧模各边必须与外侧模用对拉螺杆紧固，对拉螺杆上套入PVC圆管，方便拆除。

2.3.4钢筋笼安放

为保证钢筋骨架安放牢靠，钢筋骨架安放首先对钢筋骨架除按照设计图纸绑扎之外，对主筋与箍筋间局部点焊牢固，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。钢筋骨架放入模板后，底模及侧模安放保护层垫块。安放完成后检查保护层厚度是否符合要求。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。

2.3.5吊环螺帽、连接螺杆预埋

每个预制挡墙采用4个预埋吊点，吊点采用钢筋焊接至主筋形成网片连接，牢固焊接，预埋吊点做好泡沫塞住，防止混凝土浇筑时塞住。另预埋的不锈钢螺杆，放线准确，模板开孔准确，螺杆焊接至钢筋上，同时对于下部的采用外围同时加固保证螺杆的位置准确。

每段防浪墙(1m)共有4个吊点，吊点处采用长度为250mm的φ16HRB400钢筋进行加固。

2.3.6混凝土浇筑

装配式防浪墙混凝土浇筑采用分层浇筑，第一次下灰放料浇至1/2高度处，暂停一段时间，待混凝土先振捣一遍之后再下料上半截。振捣时，振捣棒不得接触钢筋和模板，且与模板必须保持5～10cm间距。振捣快插慢拔做到均匀振实，振捣以混凝土不再下沉，无显著气泡上升，表面平坦一致，开始浮现水泥浆为度。

2.3.7抹面收光

抹面收光必须做到“一毛二光”，首先要用木抹子将表面搓毛，并尽可能平整，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。收光时间必须根据气温情况、混凝土情况掌握准确，并且必须做到两次收光。

2.3.8拆模修补

待混凝土达到一定强度后，先拆除侧模，后底模。侧模拆除时，过程要求做好成品保护，以防止用力过大撞坏构件。拆模后，4个吊孔位置需塞上泡沫条，防止杂物掉入吊孔。若出现气泡、麻面、棱角破损等情况，必须立刻修补。

2.3.9防护及贴牌

为防止运输中磕碰，构件下部采用垫木垫平并用海绵垫起，边角用定型的L型折角的高密度海绵包裹，防止碰撞损角。因防浪墙还需翻身，选择合适位置做好构件标识，采用打印图牌贴至于墙顶齐平的位置，内容包括防浪墙结构形式、构件编号、材料标号等信息。

2.3.10养护及吊运

构件拆模后，对于龄期小于28d的构件必须进行洒水养护。普通混凝土浇筑完毕，应在12h内加以覆盖并浇水，浇水次数以能保证混凝土足够的湿润状态为宜。浇筑时留好同条件试块，起吊前压同条件试块，强度必须达到构件强度的75%以上方可起吊转堆，构件采用30t载重平板卡车运输，堆放的样式跟预制时保持一致。

2.3.11构件翻身

防浪墙吊运至拼装现场空地后进行翻身，起吊时先拧紧4个万向吊钩，再用卸扣连接钢丝绳，起吊过程要求平稳，装配式防浪墙对构件进行翻身。起吊周边空地设置软基面，用泡沫板加厚垫平，靠近上边缘的吊索绑扎长度较下边的吊索小，形成斜拉形式，首先拉紧钢丝绳同时缓慢往上吊离地面50cm左右，起吊后然后旋转是已设置的软平台上，一侧先下到软平台上再慢慢下降，同时配合人员进行调平翻身，平整后再调整吊索长度，齐平后再起吊进行拼装，同时拆除防撞条。

2.3.12拼装施工

(1)基槽开挖和垫层施工

为防止不均匀沉降，基槽开挖后将仔细压实整平。垫层施工时，采用水准仪控制顶面标高，保证顶面标高误差在3mm以内，垫层结构采用混凝土垫层，垫层提前做好标高复查，预留2cm采用水泥拌合砂作为垫层，作为可调节的标高，与预制防浪墙底标高贴合，将吊装的各节的位置在垫层上画出边界线，同时在墙顶标高位置用线打出相应的标高，吊装过中保持。

(2)构件拼装

构件采用30t履带吊吊至拼接位置后，按照划线的位置吊放，待整体位置基本吻合后下放至垫层标高以上10cm位置，同时保持吊起力，粗调底板边线至划线位置，再调整墙顶标高至设置的墙顶标高线位置；完成后用水准靠尺检测墙顶水平及墙侧垂直度，再对整个结构进行微调，多次复测和校核使其在设计允许偏差内，完全下放，吊装到位后复测各项指标，同时复测相邻单元之间的指标，满足后取下吊环后再进行下一块。在进行拼装时过程中，控制相应的墙顶标高及两墙之间的错位差，完成后贴低发泡聚乙烯板，完成后进行下一节防浪墙拼装，下节拼装中除结构自身的标高、垂直度和轴线偏差控制外，还要控制校核相邻墙之间的偏差，在设计允许范围内之后方可进行下一节的拼装。

(3)钢板及螺帽固定

拼装后对伸缩缝进行封胶处理，完成后用已加工完成的钢板穿过预埋的螺杆位置，同时调整钢板的角度及位置，使其在两相邻的墙中间，边线与墙轴线平行，用固定螺帽进行固定，使钢板与墙面贴合紧密，完成整体的拼装。

2.3.13接缝处理

防浪墙每1m设一变形缝，缝宽20mm，缝内填充料采用厚度为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、素砼格埂和路面伸缩缝对齐，聚乙烯泡沫板及密封胶采用双面胶贴与一侧已安装的防浪墙一侧固定住，在下一单元吊装中尽可能贴合紧密，保证整体效果。

2.3.14拆除及回收

在拆装时，先松动螺帽，拆解连接钢板，再分离二块预制整体式防浪墙，并剥离聚乙烯泡沫板及密封胶封缝，再进行吊运回收进行二次利用。

2.4 实施效果

12节单元的防浪墙从现场堆场转运至安装现场，再到墙身翻身，再到组装拼接完成，整个拼装过程持续时间仅4h，拼装效率极高，拼装质量易于控制。拼装施工工艺简单，拼装完成即可发挥防浪墙的功能，无需考虑隔仓浇筑及等强的时间，节省了成本和工期，大大提高了工程实施效率，为之后主体结构的实施争取近2个月工期；尤其是汛期到来前围堰到顶发挥防汛功能时间提前，为整个海岸线的防汛任务减轻了压力，体现出了其独有的优势，也充分发挥了装配式建筑的产业化和高效的优势，具有很高的推广及运用的价值。

临时围堰在水闸主体结构施工完成后，通水前进行拆除，拼装的防浪墙拆除相比于传统的混凝土现浇结构及现有的挡墙装配形式，无需破碎或破坏原单元结构，拆除可保留完整的结构体，回收后可重复利用，节约了整体的投资。实施效果如图7所示：

图7 防浪墙拼装施工效果图

3 结语

本文结合防浪墙结构特点与预制装配式技术的优势，研发了一种可拆卸装配式新型防浪墙结构，工程实践运用表明，该防浪墙结构简单，吊装方便，运用半刚性连接的理念拼接，拼装快捷，连接可靠，结构强度高，整体质量易保证，拆卸方便，施工得到简化，可重复利用，降低施工技术难度，施工效率提高，节约工期，实现工程经济效益最大化，在防浪墙及防洪抢险领域应用前景广阔，可供类似工程借鉴及推广。