鋼筋籠模板在水下不分散混凝土澆筑中的應(yīng)用
——以某工程水下混凝土修復(fù)為例

郭群力，王 磊，巴 濤，趙文龍，李冠州

（黃河水利水電開(kāi)發(fā)集團(tuán)有限公司，河南 濟(jì)源，454650）

某工程在水下檢查中發(fā)現(xiàn)排沙洞和胸墻式泄洪閘上游建筑物局部存在沖蝕、損毀等問(wèn)題。為防止已發(fā)現(xiàn)建筑物缺陷進(jìn)一步發(fā)展、擴(kuò)大，需對(duì)沖蝕、損毀部位進(jìn)行修復(fù)。

1 水下缺陷修復(fù)基本情況

6號(hào)排沙洞上游擋土墻長(zhǎng)68 m，壩上45 m以上擋墻損壞、傾倒；6號(hào)排沙洞上游擋土墻，壩上45 m擋土墻靠上游端底部局部淘空；泄洪閘及壩上鋪蓋局部損壞；鋪蓋上游干砌石護(hù)腳被沖毀。排沙洞上游擋墻及泄洪閘上游鋪蓋缺陷區(qū)域三維水下地形見(jiàn)圖1。

圖1 排沙洞上游擋墻及泄洪閘上游鋪蓋缺陷區(qū)域三維水下地形Fig.1 Three-dimensional underwater topography of the area at the retaining wall upstream the sediment discharge tunnel and the defected upstream blanket at the water discharge gate

根據(jù)排沙洞和泄洪閘上游建筑物的沖蝕、損毀情況，計(jì)劃采用澆筑水下不擴(kuò)散混凝土的方式進(jìn)行修復(fù)。水下混凝土坍落度25 cm、擴(kuò)散度50 cm、初凝時(shí)間不小于12 h、終凝時(shí)間不大于22 h42 min。由壩頂鋪設(shè)兩套混凝土泵管到水上鋪蓋施工平臺(tái)，平臺(tái)上采用集料箱集中接料后通過(guò)溜槽自流到澆筑導(dǎo)管料斗中灌注水下混凝土。

2 常用水下混凝土澆筑模板存在缺陷

水下混凝土澆筑施工需要在水下布設(shè)滿足外形輪廓尺寸、承受未凝固混凝土的側(cè)壓力和動(dòng)水壓力、具有一定密閉性等要求的模板[1]。選擇合適的水下混凝土模板成為水下不擴(kuò)散混凝土澆筑工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。特別是在較大流速、較大水深水域內(nèi)澆筑大體積水下混凝土施工中，選擇何種形式模板，既能方便快捷將模板布設(shè)到位，又滿足混凝土澆筑條件，成為制約該修復(fù)工程進(jìn)展的關(guān)鍵因素。常規(guī)的鋼筋混凝土模板、大型鋼模板和鋼木模板[2-3]存在一些共性問(wèn)題：①板表面不透水，在較大流速的水域，表面承受動(dòng)水壓力較大，潛水員布設(shè)固定到位較困難；②模板厚度與長(zhǎng)度和高度相比較，相對(duì)單薄，在較大流速和較大水深的水域，承受較大水壓力，且未凝固混凝土的側(cè)壓力也較大，對(duì)模板安裝固定要求較高；③模板底部形狀規(guī)則，對(duì)基礎(chǔ)平整度要求較高；④單塊模板的重量較大，對(duì)吊裝設(shè)備要求比較高。

3 鋼筋籠模板存在的優(yōu)勢(shì)

為解決上述施工技術(shù)問(wèn)題，本工程提出采用鋼筋籠模板的形式。鋼筋籠的制作根據(jù)水下混凝土擋墻的修復(fù)長(zhǎng)度和高度，將鋼筋籠進(jìn)行分節(jié)制作，并焊接鋼筋籠內(nèi)嵌鋼絲網(wǎng)。每節(jié)鋼筋籠為六面體型式，鋼筋籠的高度和長(zhǎng)度可根據(jù)擋墻實(shí)際位置的布置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。為保證水下混凝土和基礎(chǔ)面的有效接觸，鋼筋籠采取封底型式。該模板具有以下優(yōu)點(diǎn)：①鋼筋籠模板內(nèi)的密目網(wǎng)對(duì)水不封閉，水可以在模板內(nèi)外自由流動(dòng)，模板處于內(nèi)外水平衡狀態(tài)，便于模板在水內(nèi)各方向轉(zhuǎn)動(dòng)和安裝；②鋼筋籠模板內(nèi)的密目網(wǎng)對(duì)不分散混凝土相對(duì)封閉，不分散混凝土漿液流失較少；③鋼筋籠模板的厚度和高度尺寸相差不大，具有自穩(wěn)定性，不需要對(duì)單個(gè)鋼筋籠進(jìn)行加固；④鋼筋籠具有一定的柔性，能適應(yīng)水下高低不平的地形；⑤鋼筋籠體積大、重量輕，現(xiàn)場(chǎng)加工、吊運(yùn)、水下布設(shè)方便。

4 鋼筋籠模板制作及安裝

該工程鋼筋籠模板采用HRB400 熱軋鋼筋，鋼筋直徑22 mm，鋼筋間排距250 mm；內(nèi)嵌鋼絲網(wǎng)選用熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)，鋼絲直徑3 mm，強(qiáng)度不小于380 MPa，網(wǎng)孔孔徑不大于10 mm。內(nèi)嵌鋼筋網(wǎng)預(yù)留插筋孔，插筋采用HRB400 熱軋鋼筋，鋼筋直徑20 mm，長(zhǎng)度1.5 m，間排距0.5 m，梅花型布置，插筋伸入相鄰兩鋼筋籠各0.75 m，深入內(nèi)側(cè)混凝土0.75 m。

考慮到水上吊裝的施工安全、吊機(jī)的旋轉(zhuǎn)半徑及覆蓋區(qū)域，每節(jié)鋼筋籠制作長(zhǎng)度為2.0 m，高度為2.0 m，鋼筋籠的寬度為2.0 m，鋼筋籠共分為A、B、C三種規(guī)格型號(hào)。

A型鋼筋籠為標(biāo)準(zhǔn)段鋼筋籠，長(zhǎng)2 m，擋墻端頭鋼筋籠采用四周及底部?jī)?nèi)嵌鋼絲網(wǎng)，鋼筋籠與鋼筋籠連接處采用綁扎、水下焊接連接或扣件栓接。

B型鋼筋籠為拐角處異型鋼筋籠，鋼筋籠四周內(nèi)嵌鋼絲網(wǎng)，連接處采用綁扎、水下焊接連接或扣件栓接。

C型鋼筋籠為合攏段鋼筋籠，長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際施工情況實(shí)測(cè)實(shí)量再加工兩個(gè)鋼筋網(wǎng)片，與左右鋼筋籠綁扎成整體。

圖2 A型鋼筋籠示意圖Fig.2 A type reinforcement cage

鋼筋籠分節(jié)制作，分節(jié)吊裝，先B 型后A 型最后C 型。鋼筋籠的吊裝采用平臺(tái)船16 t 吊車吊裝，鋼筋籠四角掛等長(zhǎng)的鋼絲繩，防止鋼筋籠變形。首先將第一節(jié)鋼筋籠吊放入水中，到達(dá)預(yù)定位置，由潛水員水下定位并摘出吊勾，再將下一節(jié)鋼筋籠吊起與第一節(jié)水平連接，最后插入插筋。依次將水下?lián)鯄︿摻罨\連接成整體。鋼筋籠與鋼筋籠連接采用8號(hào)鐵絲或鋼絲繩栓接兩種方式，鋼絲網(wǎng)接頭采用扎絲綁扎方式，使鋼絲網(wǎng)與鋼筋籠密貼，水下混凝土施工完成一層后再進(jìn)行下一層鋼筋籠的吊裝和水下安裝等作業(yè)。

5 結(jié)語(yǔ)

本工程鋼筋籠模板在地面上加工成型，在水下僅進(jìn)行少量的焊接和機(jī)械連接，減少了潛水員水下作業(yè)的工作量，降低了水下施工難度，縮短了模板架設(shè)時(shí)間，提高了水下混凝土澆筑效率，節(jié)約了工程投資，為類似的水下不擴(kuò)散混凝土工程鋼筋籠模板推廣提供了經(jīng)驗(yàn)參考。