超薄超高防浪墻在秦皇島東圍堤工程中的實(shí)踐應(yīng)用

過(guò)繼俞，張國(guó)棟

（中交上海航道局有限公司，上海150001）

1 工程概況及實(shí)施背景

圍海造地二期東圍堤及吹填工程施工二標(biāo)段位于渤海遼東灣灣口處，西臨山海關(guān)造船廠，東臨河北省遼寧省省界，北靠鵬泰糧油食品有限公司廠區(qū)，距秦皇島市海港區(qū)25km，地理座標(biāo)為 N39o59′12″，E119o50′30″。取泥區(qū)位于現(xiàn)有航道外段，面積349.07萬(wàn)m2，距吹填區(qū)直線距離6～8km。其中，圍堤總長(zhǎng)1400米，陸域吹填面積1296.56畝，吹填方量約870萬(wàn)方。填海造陸工程圍海形成的區(qū)域，將用于修造船業(yè)、金屬加工業(yè)和石油鉆機(jī)械等產(chǎn)業(yè)基地，對(duì)發(fā)展沿海經(jīng)濟(jì)、節(jié)省土地資源具有重要意義。

2 關(guān)鍵難點(diǎn)

圍海造地二期東圍堤及吹填工程施工二標(biāo)段為圍海造地工程，圍堤堤頂結(jié)構(gòu)采用L型鋼筋混凝土擋浪墻，擋浪墻底座為900mm厚的灌漿塊石和100mm厚的素混凝土墊層，擋浪墻底標(biāo)高為+3.5m，頂標(biāo)高為+8.0m，底板厚度1.5m，立板厚度為1.2m，墻頂設(shè)置了加固倒角，鋼筋混凝土擋浪墻總長(zhǎng)度為1400m，現(xiàn)澆混凝土總量為17254m3，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40F350，施工強(qiáng)度大，超薄超高的特點(diǎn)加大了工序施工的難點(diǎn)，成為了本項(xiàng)目需要攻克的關(guān)鍵難點(diǎn)。結(jié)構(gòu)斷面如下：

3 總體安排

灌砌塊石施工開(kāi)設(shè)2個(gè)工作面，從中間往兩端分頭施工，人工分倉(cāng)進(jìn)行砌筑，每倉(cāng)12m，與擋浪墻保持一致。采用3套定型鋼模板，在K2+800、K2+400、K1+900三處展開(kāi)3個(gè)工作面，由南向北同時(shí)推進(jìn)，每倉(cāng)長(zhǎng)度為12m，采用跳倉(cāng)澆筑。為避免擋浪墻底板混凝土上浮，擋浪墻高程+6.0m位置設(shè)一道水平施工縫，分兩層進(jìn)行澆筑，底層澆筑高度2.5m，上層澆筑高度2m。底層采用溜槽直接進(jìn)行澆筑，上層采用混凝土泵車(chē)進(jìn)行澆筑。

4 超薄超高防浪墻施工工藝技術(shù)[1]

4.1 模板工程（核心工序）

墻模板的總計(jì)算高度H=4.5m；混凝土按兩次進(jìn)行澆注。鋼模選材：模板面板5mm，豎肋采用6.3#槽鋼，間距30cm，橫肋采用2*10#槽鋼，間距70cm，穿墻螺栓為M16圓鋼@70*75cm。墻模板的計(jì)算參照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50017-2003)、《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》GB506666-2011等規(guī)范。墻模板的背部支撐由兩層龍骨（木楞或鋼楞）組成：直接支撐模板的為次龍骨，即內(nèi)龍骨；用以支撐內(nèi)層龍骨的為主龍骨，即外龍骨。組裝墻體模板時(shí)，通過(guò)穿墻螺栓將墻體兩側(cè)模板拉結(jié)，每個(gè)穿墻螺栓成為主龍骨支點(diǎn)。

根據(jù)規(guī)范，當(dāng)采用溜槽、串筒或?qū)Ч軙r(shí)，傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：2.00kN/m2。

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

查得10#槽鋼截面特性如下：Ix=198.3cm4、Wx=39.7cm3；

①荷載計(jì)算：

按下列二式計(jì)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(xiàn)=γH=24*4.5=108kN/m2，兩者取小值F=72.1kN/m2，考慮振動(dòng)荷載4kN/m2，F(xiàn)最大=72.1+4=76.1kN/m2

其中：γ——混凝土密度，取γ=24KN/m3

t0——混凝土初凝時(shí)間，取t0=7h

β1——外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑取β1=1.0,摻具有緩凝左右外加劑取β1=1.2,取1.2。

β2——混凝土坍落度影響修正系數(shù)，坍落度小于3cm,取0.85,5～9cm時(shí)取1.0,11～15cm時(shí)取1.15,這里取1.15。

V——混凝土灌注速度（m/h）,這里取2。

H——混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置至新澆混凝土頂面的總高度

②豎肋（6.3#[）計(jì)算

豎肋可視為跨度為70cm的多跨連續(xù)梁，為了計(jì)算方便，簡(jiǎn)化為1跨70cm的簡(jiǎn)支梁，承受的荷載為均布荷載q，這樣計(jì)算結(jié)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），強(qiáng)度檢算通過(guò)。

③橫龍骨(10#[)計(jì)算

橫龍骨可簡(jiǎn)化為1跨75cm的簡(jiǎn)支梁，承受的荷載為均布荷載q，這樣計(jì)算結(jié)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）強(qiáng)度檢算通過(guò)。

④拉桿驗(yàn)算

查表得：穿墻螺栓的型號(hào)：M16；穿墻螺栓面積：A=201mm2；穿墻螺栓最大容許拉力值：[N]=60.31kN；穿墻螺栓所受的最大拉力：N=76×0.700×0.750=39.9kN。穿墻螺栓所受的最大拉力N=39.9kN小于穿墻螺栓最大容許拉力值 [N]=60.31kN，滿足要求。

⑤豎肋撓度計(jì)算

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

⑥橫龍骨撓度計(jì)算

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

⑦（5mm面板）鋼板撓度計(jì)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]，檢算通過(guò)。

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》GB506666-2011第4.3.10條：模板支架的高寬比不宜大于3；當(dāng)高寬比大于3時(shí)，應(yīng)增設(shè)穩(wěn)定性措施，并應(yīng)進(jìn)行支架的抗傾覆驗(yàn)算。因擋浪墻最大高寬比為2m/1.2m=1.67＜3，所以勿需進(jìn)行抗傾覆計(jì)算，也勿需增設(shè)穩(wěn)定性措施。

4.2 混凝土工程

4.2.1 建筑方法

嚴(yán)格控制混凝土質(zhì)量，素混凝土混凝土坍落度控制為8～12cm，擋浪墻混凝土（C40F350）坍落度控制為12～16cm，底層用溜槽澆筑，上層用泵送法澆筑。

4.2.2 混凝土澆搗

混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，如必須中斷時(shí)，其中斷時(shí)間不得超過(guò)混凝土從攪拌至澆筑完畢所允許的初凝時(shí)間?；炷翝矒v應(yīng)先振中心，再振搗四角，確?；炷林袣馀菀绯觯芮凶⒁饣炷亮魈?，必須做到流淌部分混凝土不漏振，杜絕產(chǎn)生漏振現(xiàn)象。

4.2.3 施工縫處理

若施工間歇時(shí)間未超過(guò)所采用水泥的初凝時(shí)間(根據(jù)本工程特點(diǎn)，不應(yīng)超過(guò)2h)，繼續(xù)澆筑混凝土?xí)r，可將新混凝土均勻傾入，蓋滿先澆好的混凝土，然后用振搗工具穿過(guò)新混凝土達(dá)到已澆筑好的混凝土層內(nèi)5～10cm，將新老混凝土一并搗實(shí)，結(jié)成整體。若施工間竭時(shí)間超過(guò)所采用水泥的初凝時(shí)間，須等待已澆筑的混凝土強(qiáng)度不小于1.18MPa時(shí)（根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告確定凝固時(shí)間），方可繼續(xù)施工。

4.2.4 養(yǎng)護(hù)

澆筑完畢后及時(shí)加以覆蓋，結(jié)硬后保濕養(yǎng)護(hù)，本工程混凝土使用的是普通硅酸鹽水泥，有抗凍要求，潮濕養(yǎng)護(hù)之后，宜在空氣中干燥碳化7～14天。

4.2.5 大體積混凝土防裂措施

①降低水泥水化熱，試驗(yàn)確定最佳配比。

②施工中應(yīng)降低混凝土的澆筑溫度。夏季施工，在骨料堆場(chǎng)搭設(shè)通風(fēng)良好的遮陽(yáng)棚，水泥降到自然溫度后方能使用。混凝土在運(yùn)輸和澆筑過(guò)程中，設(shè)法遮陽(yáng)，防止暴曬，混凝土的入模溫度不高于30℃。

③本工程采用跳倉(cāng)施工，變形縫間距12m、縫寬2cm，縫內(nèi)填塞厚度20mm的瀝青木絲板。為保證混凝土澆筑質(zhì)量，避免底板混凝土上浮，在擋浪墻高程+6.0m位置設(shè)一道水平施工縫，分底、頂兩層進(jìn)行澆筑，底層澆筑高度2.5m，頂層澆筑高度2m。

5 質(zhì)量檢查成果

本次擋浪墻混凝土澆筑共計(jì)94個(gè)單元，實(shí)際施工94個(gè)單元，施工質(zhì)量檢查結(jié)果優(yōu)良94個(gè)單元，優(yōu)良率100%，說(shuō)明采用該種工藝進(jìn)行超高、超薄擋浪墻施工符合設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)語(yǔ)

超高超薄防浪墻的成功澆筑，順利推進(jìn)實(shí)施，為東圍堤項(xiàng)目的整體推進(jìn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為公司在類(lèi)似的混凝土結(jié)構(gòu)物施工中積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，具有重要的實(shí)踐應(yīng)用意義。