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1、水下浇筑混凝土（施工方法）摘要：随着国家基础设施建设的加快，内河成为开发建设的主要对象。内河重力式码头受限于内河水深及地理位置的影响，没有大型船机可以利用。码头重力式挡墙采用定型模板陆上拼装、水下整体安装和水下混凝土浇注的施工工艺，可有效缩短工程工期，降低施工成本。本文结合柳州港鹧鸪江作业区工程，对模板、水下混凝土浇注等关键工序进行阐述。关键字：重力式码头；气囊助浮；定型钢模板；水下混凝土浇注；混凝土流动模式 1、引言1.1 工程概述柳州港鹧鸪江作业区工程位于柳州市北郊，柳江下游，柳州鹧鸪江作业区共4个泊位，泊位总长320m, 泊位码头水工长度均取84.4m。其中2#、3#泊位为已建泊位，1#
2、、4#泊位为新建2个1000t级泊位（水工按2000t级预留），分别位于已建泊位的下、上游，设计年吞吐量120万t，新建设码头水工结构型式采用C30砼重力式挡墙+抛石基床结构。 工程施工内容：1#、4#泊位基槽及停泊地开挖、抛石基床、码头水工挡墙、挡墙后回填、码头前沿铺面、码头水工附属设施等。本项目位于红花枢纽库区内，水位受到水库调节影响，设计水位：高程基准面采用当地理论最低水面起算。码头施工水位： 78.5m；设计低水位： 76.53m；一级平台设计高水位：81.97m；二级平台设计高水位：87.556m(20年一遇)。1.2 挡墙结构布置设计(1) 上（下）游侧挡墙。分为1段，挡墙长度为1
3、2m，挡墙分为两部分，下部分为抛石基床（夯实）。（2）码头前沿侧挡墙。码头前沿侧挡墙分为7段，上游端部挡墙长度12.4m，其余挡墙长度为12m.现浇挡墙顶高程82.5m，底高程71.0m，顶宽3.0m，墙背从80.0m高程放坡到71.0m高程，坡度为1：0.6，底宽8.9m（含前趾宽度0.5m）；前趾顶高程78.5m，宽0.5m，全墙墙高11.5m。（3）下（上）游侧挡墙下游侧挡墙分为2段，每段长度为11.5m。其中，一段挡墙水下部分的底部宽8.9m,上部宽3.9m,高7.5m，此尺寸即为水下钢模版拼装尺寸。1:1.51:0.61:0.2578.50m（施工水位）76.53m（设计低水位）82
4、.50m72.4m（停泊水域底高程）71.0m68.50m图中未标注单位：mm图中阴影部分为水下浇注砼图1-1：码头断面图2、施工工艺2.1 港池开挖、抛石基床基槽开挖由泥层开挖和岩石破碎清理两部分组成，验收采用硬式扫床方法，保证无浅点；边线无欠挖，边坡不陡于设计边坡。基槽开挖成形一段（约50m）立即验收并组织抛石，以防止基床回淤。根据规范和质量要求，码头基床整平到极细平程度。基床夯实采用打夯船吊机吊重锤纵横向相邻接压半夯的夯实工艺夯实，逐层抛填，逐层夯实。2.2 水下定型钢模板定型模板采用大片钢板作板面，以型钢围檩、钢桁架作为模板骨架。模板采用整体组装，内连接架整体在岸上连接组装，组装完成后
5、整体出运、沉放、安装并浇筑混凝土，施工速度快，能满足水下混凝土浇注对模板的基本要求。 图2.3.1-1 定型模板 图2.2.1-2定型模板2.2.1水下混凝土对模板的要求：（1）水下模板要满足建筑物的轮廓尺寸和未凝固水下混凝土的侧压力要求，承受一定的的动水压力。（2）混凝土拌合物的流动性较大，在水下进行施工时，受水流渗漏影响，对模板的密封性要求严格。（3）水下混凝土浇注水平施工缝难以处理，因此水下模板一次立模较高，其顶应出水面。（4）水下施工作业不确定因素较多，不易控制，模板尽量简单，便于水下施工，并尽量用水上作业代替水下作业。2.2.2定型模板结构 挡墙模板系统由前模、后模板及封头模板三部分
6、组成，结构设计除能够满足刚度、强度要求外，同时也考虑模板自身稳定、安全施工等因素。模板均采用桁架式钢框架、6mm钢板做板面，10桁架按间距1m布置；竖向及水平围囹均采用槽钢14，竖向围囹间距与桁架间距相同，其间距为1m；水平围囹间距按0.5m布置。前、后模板均分成两块，以满足吊机吊装模板的要求。模板的拼装采用公母扣的形式，以保证砼外观的整齐、美观，模板预埋件的预留孔、拉条孔位置及形状、尺寸应准确无误，所有预留孔口均用钢护套进行保护、加固。模板验算混凝土作用于模板的侧压力标准值，可按下列公式计算，并取其中的较小值。式中F新浇混凝土对模板产生的最大侧压力（kN/m2）；H有效压头高度（m）；v混凝
7、土浇筑速度（m/h）；t0混凝土入模时的温度（）；rc混凝土的容重（kN/m3）；k外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取k=1.0，掺缓凝作用的外加剂时k=1.2；1-外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0；掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2；2-塌落度影响修正系数，当塌落度小于30mm时，取0.85；50-90mm时，取1.0；110-150时，取1.15。通过受力情况分别验算板面、横肋、纵肋、桁架的挠度，是否满足模板材料的性能，及整体的稳定性。10mm橡胶板止浆底层挡墙前、后模模板图120007500剖面图1-1110001000钢板6mm14围囹桁架1桁架100100角钢 (拼缝处）145
8、0cm围囹图2.2.2-1模板结构图2.2.2定型模板组装（1）模板组装基本要求：1)模板拼装必须按挡墙的形状、尺寸和相对位置准确；2)模板和支架的支承部分应坚实可靠；3)模板安装过程中必须采取防倾覆的临时加固措施。（2）安装模板时必须做好以下事项，确保挡墙观感质量。1)前模拉条孔位置采用圆锥型塑料护套，起到止浆及浇注砼后挡墙面拉条头易切割处理。2)止浆措施：除了前模拼接中缝采用10mm厚橡胶皮止浆外，其它模板拼缝均采用海绵条止浆。3)挡墙断缝采用刨面三角木条做成倒八字型缝。2.2.3 模板出运（1）陆上吊运陆地上移动可使用起重设备，吊运使用专用吊具，根据整体模板的重心位置设计，保证吊运过程中
9、模板稳定、不变形。在本工程中2#、3#泊位各有一个40T塔吊，单个定型组合钢模板最大重量约24t，气囊重2t，陆上吊运、移动用2#、3#泊位塔吊完成,也可用履带吊。 （2）水上拖运在水上采用气囊助浮、机动艇拖运的方式。根据物体漂浮条件G=pvg,可得出需用气囊的吃水体积，其吃水体积宜为气囊体积的0.60.8。在每侧模板安放气囊，根据计算的体积（吃水）进行匹配选择。 定型组合钢模板组装完毕，安放助浮气囊，气囊压强达应到25kgf。 气囊规格： 体容积（m） 安放位置 D1.5m9m 17.43 前模、后模 D1.5m6m 12.13 侧模 D1.2m12m 14.35 前模、后模 D1.5m3m
10、 5.86 侧模气囊安放在模板位置依据的两个条件：拖运经过区域的水深；安装模板处基床标高。码头前沿水域底高程72.4m,浇注挡墙底71.0m,水面顶标高77.5m，水深最小是5.1m。考虑到模板与抛石基床的距离越小，沉放的可操作性越高，模板在拖运过程中吃水深度控制在4.5m。 图2.2.3-1定型模版拖运 图2.2.3-2 定型模版安装2.2.3 定型模板安装安装前潜水员下水检查基床情况，确保基床无异物、未破坏、无回淤。第一个定型模板安装比较难于精确定位，一般选码头前沿侧中间的一段挡墙，待其浇注完成拆模后便于后续模板的安装。具体方法：1)提前测放模板的安装位置，并用浮筒标示，在浇注挡墙前沿停放
11、定位驳。2)模板用机动艇拖到定位方驳附近，然后使模板依靠在方驳上，移动方驳位置，使模板大体就位。3)在定型模板上下游两端各用钢丝绳与设在岸边的卷扬机相连。4)陆上用全站仪全程控制模板平面位置，满足安装精度且模板稳定后，气囊放气，使模板下沉。第一段挡墙浇筑完成，后续模板以已浇筑水下挡墙为依托实施安装。先沉放模板靠近已浇筑的挡墙一端，并使其前后两侧的模板卡在挡墙上。根据相邻的模板吊鼻尺寸准备四根钢丝绳（两根21.4m，两根12.8m）和四个10t手拉葫芦作工具，其中两根钢丝绳主要用于调整待安模板平面位置，另两根钢丝绳主要控制安装缝宽。5)气囊放气：模板调正后，气囊开始放气。在气囊放气模板下沉过程中
12、，发现钢丝绳变松时，及时调紧或停止放气，保证模板的位置正确。起重船停泊在一旁协助。在模板发生较大位置偏差时，用起重船调整。整个过程全站仪进行监测。模板安装位置符合设计要求后，潜水员下水检查模板与抛石基床、与已浇筑挡墙接触有无缝隙。与基床的缝隙用袋装碎石进行封堵；与挡墙的缝隙用模板土工布塞堵牢靠，确保浇注过程中不漏浆。最后对定型模板加固，顶面搭设23个平台放置46块预制混凝土块（一块约1.2t）；用28mm钢筋作为锚杆，连接安装模板与已浇筑挡墙。2.3 水下混凝土浇注码头水工挡墙施工水位以下采用立钢模板浇注，水下混凝土要求一次连续浇筑，水下混凝土浇筑量大，应保证混凝土供应量充足，以避免意外故障而
13、发生质量事故。陆上砼分块浇注，分块浇注施工缝处在浇筑前进行凿毛处理，并在分缝处预埋插筋。挡墙分层浇筑的分缝处理方案在开始施工前提交专项方案应符合规范要求并经设计同意方可实施。上层挡墙浇筑时间可延后，以待后方回填基本完成、墙身稳定后再浇筑。安放插筋边灌浆边拔导管打 开 堵 塞砼浆泵送入漏斗导管、料斗就位清除表面浮浆 出水面振捣2.3.1技术要求：(1)水下挡墙C30混凝土应具有较大的流动性、粘聚性和良好的流动性保持能力，在砼中按一定比例掺用缓凝剂，以延长初、终凝时间。 (2)泵送混凝土至结构底部开始浇筑，避免混凝土经水沉入底部。 (3)浇注水下混凝土结构一般无法振捣，宜配制自密实混凝土。 (4)
14、同样的混凝土，在水下混凝土浇注与陆上浇注相比（水/陆强度比），混凝土会有一定损失。一般要求该水/陆强度0.8。 (5)水下混凝土坍落度宜在160mm200mm 之间。2.3.2 施工方法水下混凝土浇筑采用导管法施工，其关键是：浇筑作业连续进行，保证导管始终埋入浇筑的混凝土堆内,尽量隔断混凝土与水的接触。 在模板顶做一平台，在平台上搭设水下砼灌注架，浇筑水下砼时采用25cm的钢管作为导管输送砼进行水下灌注，导管每节长22.5m，同时应备用数节1.0m、0.5m及0.3m的短导管，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。（1）为了确保砼开始灌注时，防止水从外部反流入导管内，可在料斗底端安放一个用钢板焊成的锥形作为塞子，塞子用拉杆与操作平台连接，使砼无法渗进导管内。导管应在使用前进行密闭试验,密闭情况良好的导管才可投入使用。（2）采用泵送砼法将砼输送到排架上安装的储料斗中，储料斗用钢板制作，容积为3.0m3，斗内壁应光滑平整，不漏浆，不挂浆，砼下泄顺畅，混凝土冲入基床面。
