新工藝條件下提高袁沖暗涵混凝土施工質(zhì)量的研究

(1.湖北水總水利水電建設(shè)股份有限公司，湖北 武漢 430000;2.湖北大班項目管理有限公司，湖北 武漢 430000)

1 前 言

鄂北地區(qū)水資源配置工程是湖北省主導(dǎo)建設(shè)的最大水利工程，也是我國172項全局性戰(zhàn)略性節(jié)水供水重大水利工程之一，其中位于老河口市的袁沖暗涵工程長8.85km，采用雙孔箱涵結(jié)構(gòu)，過流凈斷面尺寸為2×4.5m×5.5m(孔數(shù)×寬×高)，設(shè)計流量38m3/s，15m/節(jié)。袁沖暗涵屬調(diào)水工程的咽喉，挖深較大，且下穿李灣河、紅腰河，高邊坡膨脹土地質(zhì)情況復(fù)雜，占線長、尺寸大。根據(jù)暗涵度汛計劃、布置特點、施工長度等綜合考慮，將4.5km長的暗涵劃分為四個工區(qū)，主要采取整體鋼模臺車配合龍門布料機(jī)的新工藝進(jìn)行施工。

受施工條件及工藝限制，容易產(chǎn)生伸縮縫及施工縫漏水，混凝土離析，腋角部位振搗的氣泡、麻面缺陷和其他質(zhì)量通病，不但影響了美觀,還給工程質(zhì)量留下了隱患，直接關(guān)系到通水以后的運(yùn)行安全問題，在此背景下，對新工藝條件下袁沖暗涵混凝土的澆筑質(zhì)量存在的問題展開QC課題研究，提出了合理的預(yù)防和治理措施，完善了施工工藝，提高了工效，確保了暗涵混凝土的施工質(zhì)量。

2 暗涵整體鋼模臺車配合龍門布料機(jī)新工藝

暗涵工程施工具有作業(yè)面長、基坑作業(yè)、管身結(jié)構(gòu)統(tǒng)一等特點，龍門式布料機(jī)可通過龍門架的橫向移動與卸料車，實現(xiàn)二維平面固定位置布料，同時龍門式布料機(jī)具有軌道式行走、連續(xù)作業(yè)、成本低廉的優(yōu)勢。為此我們選擇了整體鋼模臺車配合龍門式布料機(jī)的新工藝進(jìn)行施工。

整體鋼模臺車配合龍門布料機(jī)施工現(xiàn)場布置見圖1。

圖1 布料機(jī)施工現(xiàn)場布置典型示意圖(單位：cm)

3 暗涵混凝土施工質(zhì)量存在的主要問題研究

受施工條件及工藝限制，暗涵容易產(chǎn)生伸縮縫及施工縫漏水、混凝土離析嚴(yán)重、腋角氣泡多、麻面缺陷和其他質(zhì)量通病，不但影響了美觀,還給工程質(zhì)量留下了隱患，主要問題分析如下。

3.1 伸縮縫、施工縫漏水

為防止不均勻沉降，暗涵混凝土伸縮縫止水采用兩片銅止水重疊、SR填料止水井的豎直止水方式，具體見圖2。

根據(jù)暗涵結(jié)構(gòu)特性，暗涵分底板、邊墻頂板兩次澆筑完成，施工縫位于底八字腳以上50cm，具體分縫見圖3。

圖3 底板混凝土澆筑斷面 (單位：cm)

受填充工藝條件限制，SR填料井不容易被充填飽滿，止水木盒子容易形成滲漏通道；墻身鋼筋密集，容易造成施工縫鑿毛不徹底、未清理干凈、砂漿鋪筑不好，伸縮縫、施工縫少數(shù)有漏水情況。

3.2 受料高度大，容易產(chǎn)生離析

采用門式布料機(jī)進(jìn)行布料澆筑的混凝土垂直高度約8～12m，特別是底板混凝土，高差達(dá)11m，鋼筋密集，高落差容易產(chǎn)生混凝土離析、骨料集中等問題，降低混凝土密實性，形成滲漏通道，難以保證混凝土質(zhì)量。

3.3 暗涵腋角部位容易產(chǎn)生氣泡、麻面缺陷

底腋角部位采用定型鋼模板澆筑成型，定型模板加工時，因底腋角處的陽角未采用整板機(jī)械壓制成型，而是采用焊接方式打磨后成型，混凝土澆筑后，模板表面清理較困難，存在清理不到的死角；同時，在混凝土澆筑過程中，雖采取了先澆底腋角邊墻、后澆底板的方式以實現(xiàn)混凝土振搗排氣，但排氣效果較差，混凝土成型后，表面氣孔較多。

暗涵下部底腋角混凝土雖然通過振動排除了大多數(shù)的氣體，但是下部底腋角角度較大，且有水平模板塊，加之鋼模整體密封性好，底腋角模板位于混凝土斜上方，受混凝土自身的塑化性能影響，混凝土在澆筑時不能與底腋角模板很好地黏合。相反，若振搗過于頻繁，和易性變高，由于吊模施工振搗高差與重力原因，會使混凝土流失而下沉，氣體不能及時排除出混凝土內(nèi)部，從而最終在混凝土內(nèi)部和混凝土與鋼模板之間的結(jié)合面上(即混凝土表面)形成空隙、氣泡、麻面缺陷。暗涵底腋角模板及混凝土澆筑斷面見圖4。

圖4 暗涵底腋角模板及混凝土澆筑斷面

3.4 整體鋼模臺車布料機(jī)工藝澆筑的其他問題

采用整體鋼模臺車配合龍門布料機(jī)的施工工藝，在澆筑過程中使用常態(tài)混凝土，減小了水化熱和溫差，避免了暗涵混凝土墻身裂縫的發(fā)生，澆筑質(zhì)量和進(jìn)度相比泵送混凝土都有提升，但混凝土澆筑過程中依然會產(chǎn)生施工縫錯臺和拆模后暗涵混凝土表面出現(xiàn)麻面、氣泡、色差、漏漿等問題，影響暗涵混凝土的表觀質(zhì)量。

4 暗涵混凝土施工質(zhì)量控制措施

4.1 伸縮縫、施工縫漏水控制措施

銅止水根據(jù)墻身高度采用整體一次加工成形，避免了焊接和因焊接工藝造成的缺陷問題，保證了質(zhì)量；SR填料井采用千斤頂擠壓成型，止水盒內(nèi)填充采用電鎬改的沖擊錘擠壓，保證充填飽滿，亦加快了施工進(jìn)度；伸縮縫、施工縫少數(shù)有漏水情況，采取暗涵外部打磨后，刷聚氨酯防水涂料，貼防水卷材的辦法堵住通道。千斤頂擠壓SR填料成形見圖5。

圖5 千斤頂擠壓SR成形施工

4.2 受料高度大產(chǎn)生的混凝土離析處理措施

結(jié)合工程實際，我們提出了采用魚刺式串筒、橡皮串筒等方式進(jìn)行緩沖，改善了離析問題。

暗涵最大高度7.9m，布料機(jī)高度12m，布料小車至暗涵底板上層鋼筋高度達(dá)10.5m，施工過程中在上、中、下位置設(shè)3節(jié)魚刺形緩沖串筒，末端設(shè)1節(jié)橡皮溜筒；在混凝土垂直運(yùn)輸過程中，“魚刺”筒、橡皮筒可有效減緩混凝土的垂直下落速度，有效控制混凝土的骨料離析(見圖6)。

圖6 魚刺串筒展開

4.3 暗涵腋角部位容易產(chǎn)生氣泡、麻面缺陷處理措施

4.3.1 模板、振搗優(yōu)化

為了確保腋角部位混凝土澆筑過程中氣泡能夠及時排出，底腋角及水平部位模板表面張貼透水模板布，同時在腋角及止水部位混凝土澆筑過程中及時加強(qiáng)振搗，在模板外側(cè)用橡皮錘進(jìn)行人工振搗，并在混凝土初凝前進(jìn)行二次復(fù)振，保證混凝土外觀質(zhì)量。

此外，對面板的清理打磨不夠容易使氣泡在鋼板凹陷處聚集，使混凝土表面產(chǎn)生密布的氣眼；使用的脫模劑不合適或面板未清理干凈都容易使氣泡聚集形成更大的氣泡。

4.3.2 優(yōu)化施工工藝及方法

在混凝土澆筑過程中，采取先澆底腋角邊墻、后澆底板的方式，即先澆筑底板(預(yù)留30cm左右最后澆筑)，接著澆筑邊墻腋角，最后再澆預(yù)留的底板部分混凝土；同時腋角部位采用小型振搗棒從上方斜45°向下插入，與模板平行，沿模板插搗混凝土，確保做到分層下料、分層搗固，以實現(xiàn)混凝土振搗排氣。

混凝土布料采用“縱向分段、豎向斜分層”的澆筑方法，縱向按照不同受料點位置分段進(jìn)行施工，豎向嚴(yán)格按照30～50cm分層布料振搗。布料時先由一端的底腋角處開始進(jìn)行底腋角鋪底澆筑，到相鄰受料點位置后再由先澆筑的一端開始進(jìn)行斜分層澆筑，在將近另一端時，為避免端部混凝土產(chǎn)生蜂窩等不密實現(xiàn)象，應(yīng)改從另一端向相反方向投料進(jìn)行合龍。采用該方法澆筑時，一氣呵成連續(xù)澆筑，混凝土外觀會較為美觀，既可避免產(chǎn)生施工縫，又可以避免混凝土在振搗過程中因流動過大而造成離析。

4.3.3 優(yōu)化配合比和引氣劑的使用

施工中嚴(yán)格控制混凝土中粗骨料級配,優(yōu)化混凝土配合比，降低水灰比，增加適當(dāng)?shù)囊龤鈩?，減小氣泡的產(chǎn)生。

通過現(xiàn)場澆筑試驗，結(jié)合聚羧酸高效減水劑的標(biāo)準(zhǔn)要求，確定了三種外加劑引氣成分調(diào)整的參數(shù)：十二烷基硫酸鈉含量1400g/t、葡萄糖酸鈉含量40000g/t、聚羧酸外加劑摻量0.8%(聚羧酸高效外加劑以20%濃度溶液摻入混凝土)，調(diào)整后現(xiàn)場基本無大氣泡集中現(xiàn)象，混凝土含氣量穩(wěn)定。

調(diào)整后的聚羧酸外加劑能夠改善混凝土拌和物的和易性，經(jīng)現(xiàn)場檢測混凝土的含氣量為3.7%～4.2%，且保持穩(wěn)定，基本已消除原有混凝土拌和物中存在的明顯大氣泡集中現(xiàn)象。

4.4 整體鋼模臺車布料機(jī)工藝澆筑的其他問題處理

為了確保腋角部位混凝土澆筑過程中氣泡能夠及時排出，底腋角及水平部位模板表面張貼透水模板布，同時在腋角及止水部位混凝土澆筑過程中及時加強(qiáng)振搗，在模板外側(cè)用橡皮錘進(jìn)行人工振搗，并在混凝土初凝前進(jìn)行二次復(fù)振，保證混凝土外觀質(zhì)量。

4.4.1 澆筑工藝主要質(zhì)量問題分析

整體鋼模臺車配合布料機(jī)澆筑混凝土的其他問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面：?混凝土表面有粘?，F(xiàn)象，外露鋼筋頭、管件頭，表面蜂窩、麻面、氣泡密集；?混凝土澆筑分層處存在明顯水紋，顏色不均勻；?兩?；炷林g有錯臺、掛簾、浮頂、爛根情況；?支撐不牢靠，端頭模加固不牢靠，臺車模板整體上浮，有漏漿和跑模、脹模現(xiàn)象；?木模板接縫過大，平整度差；?表面缺損、非受力鋼筋露筋、表面裂縫、層間縫滲水等。

4.4.2 澆筑工藝質(zhì)量問題原因分析

整體鋼模臺車配合布料機(jī)澆筑質(zhì)量問題見圖7。

圖7 暗涵混凝土質(zhì)量問題成因

4.4.3 成立QC課題小組，分析常見病原因并制定對策

成立質(zhì)量巡查小組，開展提高混凝土質(zhì)量的QC小組活動，從“人機(jī)料法環(huán)”入手，消除混凝土澆筑中的常見質(zhì)量通病，具體原因及對策見表1。

表1 臺車布料機(jī)澆筑混凝土常見病原因及對策

續(xù)表

5 結(jié) 語

在鄂北地區(qū)水資源配置工程袁沖暗涵混凝土施工過程中，針對暗涵施工特點、現(xiàn)場條件和整體鋼模臺車配合龍門布料機(jī)新工藝的應(yīng)用，展開新工藝條件下暗涵混凝土澆筑質(zhì)量問題QC課題研究，有效解決了垂直止水滲漏、腋角氣泡、混凝土離析等問題，并針對模板臺車施工條件下的混凝土質(zhì)量控制，提出了解決應(yīng)對措施，改進(jìn)了施工工藝，滿足了工程實際所需，確保了工程質(zhì)量，由于該項目質(zhì)量控制有力，“提高暗涵混凝土外觀質(zhì)量”QC小組活動獲得了2017年度水利工程優(yōu)秀質(zhì)量管理小組成果二等獎，目前正在進(jìn)行水利工程大禹獎的申報。本次QC小組活動樹立了良好的企業(yè)品牌形象，取得了較好的社會效益，其成果和經(jīng)驗可供類似工程參考。