重力式碼頭施工工藝的改進

高平原，任一飛，祝業(yè)浩

（中交一航局第一工程有限公司，天津　300456）

重力式碼頭施工工藝的改進

高平原，任一飛，祝業(yè)浩

（中交一航局第一工程有限公司，天津300456）

在重力式碼頭施工管理中，為了預(yù)防和治理質(zhì)量通病問題，對重力式碼頭基床、外伸鋼筋定位、低水位混凝土澆筑、模板支立、軌道螺栓安裝、混凝土鑿毛及混凝土養(yǎng)護等傳統(tǒng)施工工藝進行了改進。經(jīng)過實際驗證，可以有效提高工程質(zhì)量，并在安全、成本、進度等方面有積極表現(xiàn)，可供同類工程施工參考。

重力式碼頭；質(zhì)量通病；混凝土施工；低水位混凝土

1　背景介紹

重力式碼頭是最為傳統(tǒng)的水運工程項目之一，主要工藝形成時間較早，部分工藝已不能滿足日益提升的質(zhì)量標準要求，質(zhì)量通病治理已成為重力式碼頭工程質(zhì)量管理的重點。總結(jié)重力式碼頭工程的施工技術(shù)質(zhì)量管理工作經(jīng)驗，分析查找傳統(tǒng)工藝的不足，對多項技術(shù)工藝進行改進，有效治理了質(zhì)量通病。

2　施工工藝的改進及實施效果

2.1基床覆蓋土工布防止回淤

重力式碼頭拋石基床施工完畢至墻身構(gòu)件安裝有較長的時間間隔，尤其是在北方冬季，由于混凝土施工的停滯，基床會有3個月以上時間裸露在海底，基床表面會形成大量的回於沉積物。當(dāng)墻身構(gòu)件安裝前，為了保證構(gòu)件與基礎(chǔ)間的接觸摩擦效果，標準中要求“構(gòu)件安裝前應(yīng)對基床進行檢查，基床面不得有回於沉積物”[1]，所以必須對沉積物進行清理。

解決基床表面回於問題的最根本途徑是將基床與回淤物進行分離，由此采用了在基床表面覆蓋土工布防止回淤這一技術(shù)，即在基床施工完成后，在基床表面覆蓋1~2層土工布[2]，土工布上間隔布設(shè)砂石袋以防止漂移（圖1）。當(dāng)進行墻身構(gòu)件安裝時，由駁船通過繩索拖拽攜帶著沉積物的土工布從基床表面移除。經(jīng)過實際驗證，此方法可以有效解決拋石基床表面的回於沉積問題，并且提高了施工效率，縮短了工期，節(jié)約了潛水、船機的投入。

圖1　基床覆蓋土工布示意圖Fig.1　Sketch of foundation bed covered with geotextile

2.2外伸鋼筋的定位裝置

方塊重力式碼頭的卸荷板頂面設(shè)計有與上部胸墻連接的外伸鋼筋，由于卸荷板在頂部除外伸鋼筋外無其他鋼筋布置，傳統(tǒng)的外伸鋼筋安裝采用在混凝土澆筑完成后再后插的做法，這樣做一方面容易出現(xiàn)安裝位置偏差，另一方面混凝土對鋼筋的握裹力也難以保證。

為了保證外伸鋼筋的安裝精度及與混凝土的結(jié)合緊密，創(chuàng)新設(shè)計了外伸鋼筋定位架，該定位架由2根槽鋼對抱組成，在對接處根據(jù)外伸鋼筋位置開孔，施工時先將定位架安放在模板上預(yù)留的限位中，然后將鋼筋由上至下插入預(yù)留孔，達到設(shè)計外露長度后，在定位架頂面利用卡扣卡住外伸筋，同時在卡扣和鋼筋間設(shè)有膠管以保證固定牢靠，之后進行混凝土的施工。此定位架裝置操作簡便，有效保障了外伸鋼筋的施工質(zhì)量。

2.3低水位混凝土干法施工

低水位混凝土施工一直是碼頭施工中質(zhì)量控制的薄弱環(huán)節(jié)，以沉箱護舷缺口混凝土施工為例，由于其水位較低，必須趁低潮位進行模板支拆、鋼筋綁扎、混凝土澆筑等施工。不但施工效率低，施工質(zhì)量也難以保證[3]，混凝土容易出現(xiàn)振搗不實、孔洞、漏漿等問題。

為了提高低水位混凝土的施工質(zhì)量，提出了低水位混凝土干法施工工藝。通過在護舷缺口外加裝1個用于止排水的止水箱來實現(xiàn)干施工條件。止水箱由型鋼加工而成，為四面包圍的箱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部空間尺寸以滿足模板支立及便于施工人員操作為宜，箱內(nèi)底部兩側(cè)設(shè)有集水坑，集水坑中設(shè)有潛水泵，箱體邊緣在面向沉箱方向上設(shè)置有用于止水的橡膠條。進行護舷缺口施工前先將止水箱貼緊沉箱外壁懸掛在護舷缺口外側(cè)，止水箱通過上部桁架與沉箱蓋板或其他穩(wěn)固重物連接以進行固定，然后打開潛水泵，將箱內(nèi)海水排到箱外。海水排干后在止水箱內(nèi)進行護舷缺口的模板支拆、鋼筋綁扎以及混凝土澆筑振搗等施工已不再受海水潮汐影響，同時由于箱內(nèi)外水面存在高差，在水壓作用下，止水箱與沉箱外壁貼合更加緊密并壓迫橡膠止水條從而減慢海水的滲入速度，之后僅需間歇開啟潛水泵抽出少量海水即可（圖2）。

圖2　低水位混凝土干法施工技術(shù)Fig.2　Dry construction technology for low water level concreting

低水位混凝土干法施工技術(shù)徹底解決了以往沉箱護舷缺口施工質(zhì)量不易控制的問題，保證了護舷缺口的實體和觀感質(zhì)量，顯著提高了施工效率，降低了施工成本。

2.4胸墻模板支立

沉箱結(jié)構(gòu)的碼頭胸墻模板在支立時通常采用螺栓穿模板板面與沉箱蓋板上外伸筋焊接的方式對模板底部進行固定。這樣做一方面焊接作業(yè)會損傷鋼筋，另一方面螺栓孔位置處也容易出現(xiàn)漏漿和流銹問題。

為此，對模板支立工藝進行改進，通過2個帶鉤螺栓和卡環(huán)將模板下部與沉箱上用于支立三角架的圓臺螺母進行連接，并通過螺母進行固定（圖3）。施工時，采用帶鉤螺栓替代普通螺栓對三角架進行固定，然后在三角架上支立模板，模板下與三角架對應(yīng)位置設(shè)有另一個帶鉤螺栓，將這2個帶鉤螺栓在鉤頭位置用卡環(huán)進行連接鎖住，此時通過旋擰模板后的帶鉤螺栓上的螺母便可固定模板。此工藝從根本上避免焊接作業(yè)損傷鋼筋以及螺栓孔處出現(xiàn)漏漿和流銹等問題。

2.5軌道螺栓安裝

重力式碼頭上部通常設(shè)有軌道式起重機，傳統(tǒng)的軌道螺栓采用人工掛線的方式進行安裝定位，安裝精度低，尤其是垂直度容易出現(xiàn)偏差。

圖3　胸墻模板支立原理示意圖Fig.3　Sketch of erection of formwork for breast wall

為了提高安裝精度，在軌道螺栓安裝施工中采用了限位架工藝，限位架由方鋼制作，方鋼上下根據(jù)螺栓相對位置及螺栓直徑開孔，螺栓穿過限位架對平面位置進行限制，螺栓穿過方鋼后上部接限位內(nèi)絲套筒，螺栓全部擰入后自由下落，套筒擱置在限位架頂面，各螺栓外露于限位架的高度統(tǒng)一，然后固定限位架并對螺栓底部進行固定，固定好后拆除限位套筒及限位架，此時軌道螺栓的平面位置、標高達到設(shè)計要求，并且經(jīng)過套筒以及限位架上下螺栓孔的限制，垂直度得到保證。對比掛線安裝工藝，限位架安裝工藝可以有效保證軌道螺栓的安裝精度并提高了工效。

2.6混凝土鑿毛

以往鑿毛采用人工風(fēng)鎬作業(yè)，作業(yè)強度大，效率低，容易對混凝土造成損傷，且由于鑿除部分偏厚，造成混凝土的浪費。

為了提高效率，保證鑿毛效果，購置了新型地面鑿毛機。鑿毛機鑿毛頭由優(yōu)質(zhì)鎢鋼合金制作，單頭每分鐘產(chǎn)生2 200次輕微鑿擊，鑿毛時幾乎不對下部混凝土造成損傷。根據(jù)鑿毛需要可配備11頭或3頭鑿毛機。

2.7混凝土養(yǎng)護工藝

以提高混凝土養(yǎng)護效果、提高施工自動化為原則，根據(jù)養(yǎng)護對象的不同特點和需求，對傳統(tǒng)養(yǎng)護工藝進行了全面改進，形成了一系列新型的混凝土養(yǎng)護工藝。

2.7.1小型預(yù)制混凝土構(gòu)件養(yǎng)護

諸如管溝蓋板等小型預(yù)制構(gòu)件，如按照規(guī)范中規(guī)定的最短養(yǎng)護時間10 d進行養(yǎng)護[4]，極易在表面出現(xiàn)裂縫。對此，必須適當(dāng)延長養(yǎng)護周期，如采用傳統(tǒng)灑水養(yǎng)護工藝，養(yǎng)護效果難以達到長期有效，且要加大人員投入。

根據(jù)構(gòu)件外形尺寸小這一特點，設(shè)計制作了養(yǎng)護池進行小型預(yù)制構(gòu)件的養(yǎng)護。養(yǎng)護池在預(yù)制場周邊臨近布置，采用磚砌結(jié)構(gòu)，容量大小根據(jù)預(yù)制場生產(chǎn)能力而定，養(yǎng)護池內(nèi)分倉格布置。當(dāng)一批構(gòu)件預(yù)制完成并達到吊裝強度后，在倉格內(nèi)注水，然后將構(gòu)件吊入倉格內(nèi)進行浸水養(yǎng)護。

2.7.2大體積現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件養(yǎng)護

以往在進行胸墻等大體積現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件養(yǎng)護時，養(yǎng)護效果不理想主要原因有兩方面。一是分層澆筑混凝土頂面設(shè)有外伸鋼筋，養(yǎng)護用土工布不能直接覆蓋在混凝土表面，使混凝土無法全面潤濕。二是對于混凝土立面的養(yǎng)護，由于土工布無法與構(gòu)件全面貼合，以及土工布上部的水分在蒸發(fā)和重力作用下散失較快，養(yǎng)護效果不理想。

針對第一種情況，將土工布裁成條狀，分條覆蓋在混凝土上，保證土工布與混凝土表面完全貼合，并且可避免鋼筋的銹蝕。

針對第二種情況，采取了滴水養(yǎng)護工藝，即在立面頂部敷設(shè)一條養(yǎng)護水管，水管上開設(shè)出水孔，養(yǎng)護水在胸墻立面自然流下以達到對混凝土充分潤濕的目的。

2.7.3大體積預(yù)制混凝土構(gòu)件養(yǎng)護

在方塊、卸荷板等大體積預(yù)制混凝土構(gòu)件養(yǎng)護時，為了降低內(nèi)部水化熱，減少裂縫產(chǎn)生，通常利用向吊裝馬腿孔內(nèi)注水以進行循環(huán)水養(yǎng)護。實際作業(yè)中，需要施工人員攀爬至塊體頂面進行操作，尤其在夏季高溫季節(jié)，同期養(yǎng)護塊數(shù)以及養(yǎng)護次數(shù)多，勞動強度大，容易出現(xiàn)養(yǎng)護不及時和不徹底的情況。

對此，設(shè)計制作了養(yǎng)護架代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工養(yǎng)護方式。養(yǎng)護架設(shè)置于塊體頂面，整體框架為鍍鋅鋼管，管壁上開噴水孔，框架中間設(shè)有支撐桿，支撐桿中部設(shè)有循環(huán)水分水器，分水器設(shè)有4個出水管，分別接入到4個馬腿孔中，循環(huán)水分水器和噴水養(yǎng)護管的進水管通到塊體下方，分別設(shè)有閥門（圖4）。通過采用養(yǎng)護架工藝，施工人員在塊體下通過閥門即可控制，保證養(yǎng)護效果。

2.7.4大面積混凝土構(gòu)件養(yǎng)護

在以堆場混凝土大板為代表的大面積混凝土施工中，由于養(yǎng)護范圍大，受陽光直射表面水分蒸發(fā)快等原因，容易出現(xiàn)養(yǎng)護不均、局部養(yǎng)護不及時的情況。

圖4　養(yǎng)護架示意圖Fig.4　Sketch of erection of curing rack

為此，研發(fā)了自動噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由儲水箱、電氣系統(tǒng)及噴淋管路等部分組成。養(yǎng)護作業(yè)時，首先在構(gòu)件表面覆蓋土工布并鋪設(shè)噴淋管路，根據(jù)天氣溫度情況設(shè)定時控開關(guān)，當(dāng)達到設(shè)定時間時，時控開關(guān)控制水泵向塑料軟管注水，水流從軟管的開孔處噴出，從而對構(gòu)件進行養(yǎng)護。

以上四種養(yǎng)護工藝改進，可以滿足各類型構(gòu)件的養(yǎng)護需求，充分發(fā)揮養(yǎng)護效果，在混凝土表面裂縫控制上獲得積極效果。

3　結(jié)語

通過對傳統(tǒng)施工工藝的改進，有效提高了重力式碼頭工程的施工質(zhì)量，并在安全性、經(jīng)濟性等方面有優(yōu)秀表現(xiàn)，帶動了項目管理水平的整體提升。

[1]JTS 257—2008，水運工程質(zhì)量檢驗標準[S].

JTS 257—2008,Standard for quality inspection of port and waterway engineering construction[S].

[2] 盧士艷，王士英.土工布的功能、性能研究及其設(shè)計[J].黑龍江紡織，2005（2）：27-30.

LU Shi-yan,WANG Shi-ying.Research on functions,properties and design of geotextile[J].Heilongjiang Textile,2005(2):27-30.

[3]JTS 202-2—2011，水運工程混凝土質(zhì)量控制標準[S].

JTS 202-2—2011,Quality control standard of concrete for port and waterway engineering[S].

[4]JTS 202—2011，水運工程混凝土施工規(guī)范[S].

JTS 202—2011,Specifications for concrete construction of port and waterway engineering[S].

Improvement on technology for construction of gravity wharfs

GAO Ping-yuan,REN Yi-fei,ZHU Ye-hao
（No.1 Engineering Co.,Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300456,China）

In the management of gravity wharf construction,traditional construction technology is an important reason for the existence of quality problems,in order to prevent and tackle common problems in engineering quality,traditional construction technologies for foundation bed construction,protruding bar positioning,low water level concrete pouring,formwork erection, pre-buried iron installations,rail bolt installation,concrete face roughening and concrete curing are improved to overcome their disadvantages in quality control.These technologies,as being proved in engineering practice,can effectively improve the construction quality and have shown positive performance in safety,cost,schedule management,thus providing reference for similar construction projects.

gravity wharf；common quality problems；concrete construction；low water level concrete

U656.111

B

2095-7874（2016）05-0059-03

10.7640/zggwjs201605014

2015-12-16

2016-02-22

高平原（1973— ），男，天津市人，教授級高級工程師，副總工程師，從事港口航道與海岸工程施工。E-mail：byqxmb@163.com