干塢整體式后澆帶法沉管混凝土技術(shù)應(yīng)用

尤亞正 中交四航局第二工程有限公司

1.工程概況

廣州市車(chē)陂路-新滘東路隧道沉管段中，沉管節(jié)段總長(zhǎng)度為492m，隧道設(shè)計(jì)為雙向六車(chē)道，隧道的截面顯示存在4個(gè)長(zhǎng)管節(jié)、1個(gè)短管節(jié)。管節(jié)自南向北方向的編號(hào)依次為E1、E2-1+E2-2、E3、E4；其中E1、E3、E4屬于長(zhǎng)管節(jié)，長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為123m；E2-2屬于短管節(jié)，長(zhǎng)度為3.5m；E2-1管節(jié)長(zhǎng)度為117m，管節(jié)E3、E2-2直接在干塢提前進(jìn)行拉合，能夠有效完成沉放施工。其中沉管段分為7段，每段長(zhǎng)100～108m不等，總長(zhǎng)為736m。

2.沉管預(yù)制設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)

2.1 混凝土配合比

按照設(shè)計(jì)要求對(duì)防水混凝土配合比進(jìn)行試驗(yàn)，在經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)后確定，混凝土的抗?jié)B指標(biāo)應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)值數(shù)據(jù)的0.2MPa。

防水混凝土使用的是中砂，要求中砂含泥量不得超過(guò)3%，砂的含量控制在35～40%，石子粒徑不得超過(guò)35mm，在使用泵進(jìn)行輸送時(shí)，石子粒徑不得超過(guò)輸送泵管徑的1/4，石子含泥量不得超過(guò)1%，且混凝土中嚴(yán)禁使用堿性集料。

防水混凝土使用低水化熱的水泥比較合適，膠凝添加劑的用量控制在320kg/m3，當(dāng)防水混凝土中含有活性摻合料時(shí)，水泥用量則不低于260kg/m3。由于防水混凝土中水泥成本最高，在考慮經(jīng)濟(jì)性的情況下，可以適當(dāng)在混凝土摻加礦粉或粉煤灰。假若使用粉煤灰，其質(zhì)量必須達(dá)到二級(jí)以上，且燒失量不超過(guò)5%。

該工程項(xiàng)目在澆筑混凝土?xí)r全部使用泵車(chē)進(jìn)行輸送，混凝土坍落度為140～180mm，實(shí)際澆筑時(shí)分層進(jìn)行，澆筑過(guò)程中使用振搗棒振搗，確保混凝土密實(shí)。

2.2 混凝土防水標(biāo)準(zhǔn)

主體結(jié)構(gòu)部分的混凝土強(qiáng)度標(biāo)號(hào)為C40，混凝土抗?jié)B性能為P10。盡可能選擇低水化熱水泥，保證混凝土配合比的合理性。

嚴(yán)禁混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)貫穿性裂縫，且混凝土的表面不得出現(xiàn)裂紋，如果出現(xiàn)裂紋，則在低溫環(huán)境中澆筑混凝土，盡可能將作業(yè)環(huán)境保持在28℃以下，澆筑完成后，混凝土內(nèi)部溫度控制在70℃以下，注意混凝土內(nèi)部與表面之間的溫度差異必須控制在25℃以?xún)?nèi)，當(dāng)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到拆模標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，混凝土表層的溫度與外部環(huán)境之間的溫度差異控制在20℃以?xún)?nèi)。

該工程沉管部分的混凝土抗?jié)B要求為P10，在實(shí)際施工過(guò)程中，著重關(guān)注混凝土表面是否出現(xiàn)裂縫，如果出現(xiàn)應(yīng)盡快采取防水措施，在混凝土表面涂抹防水材料。防水材料具備良好的防滲透功能，還能與混凝土產(chǎn)生較強(qiáng)的粘結(jié)作用力，顯著提升混凝土自身的抗壓性能與抗拉強(qiáng)度，即使是在水中長(zhǎng)期浸泡本身的質(zhì)量性能也不會(huì)發(fā)生太大變化，而且施工便捷，能夠縮短工期。

3.混凝土澆筑施工技術(shù)

3.1 施工總體部署

沉管預(yù)制是整個(gè)隧道工程施工的關(guān)鍵，為控制性工程，經(jīng)過(guò)多方案比選，選定第一套模板從東側(cè)生產(chǎn)線第6節(jié)向南施工，完成短管節(jié)施工后轉(zhuǎn)移模板至西側(cè)生產(chǎn)線，從第6節(jié)開(kāi)始往南施工；第二套模板從西側(cè)生產(chǎn)線第5節(jié)向北施工至第1節(jié)；第三套模板從東側(cè)生產(chǎn)線第5節(jié)向北施工至第1節(jié)。根據(jù)本工程管節(jié)數(shù)量、工期要求及干塢規(guī)模進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置，干塢一次預(yù)制兩節(jié)沉管，設(shè)置兩條生產(chǎn)線，以防水底鋼板作為沉管的底胎模，直接在底胎膜上開(kāi)展鋼筋綁扎、混凝土澆筑等施工作業(yè)。

干塢基坑邊坡頂部設(shè)置2臺(tái)重型塔式吊機(jī)T7530-16H（有效起重跨度半徑為75m），塢內(nèi)每條生產(chǎn)線各設(shè)置1臺(tái)40t龍門(mén)吊（跨度44m），共計(jì)2臺(tái)，用于模板裝拆、鋼筋運(yùn)輸及鋼結(jié)構(gòu)安裝等作業(yè)。

3.2 工程難點(diǎn)

（1）預(yù)埋件種類(lèi)多。每個(gè)管節(jié)的預(yù)埋件有端鋼殼、端封門(mén)預(yù)埋件、水箱預(yù)埋件、鋼剪切鍵預(yù)埋件、接頭拉索預(yù)埋套管、灌砂（漿）管、中埋式止水帶及舾裝件預(yù)埋件等，種類(lèi)多、數(shù)量大，如何保證每種預(yù)埋件按要求埋設(shè)到位是難點(diǎn)所在。

（2）安裝精度高、存在大量的穿插作業(yè)，對(duì)施工組織提出較高要求。由于管節(jié)安裝最大水深超過(guò)18m，所以管節(jié)接頭的防水要求十分嚴(yán)格，接頭預(yù)埋件安裝精度將是接頭防水質(zhì)量的重中之重，如何將長(zhǎng)30.4m、高8.7m的端鋼殼表面平整度一次性控制在3mm內(nèi)是預(yù)埋件安裝的最大難點(diǎn)，同時(shí)在鋼筋籠綁扎和大多數(shù)預(yù)埋件中存在穿插作業(yè)。

3.3 混凝土澆筑

由于混凝土澆筑硬化的過(guò)程中自身結(jié)構(gòu)會(huì)收縮，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂現(xiàn)象出現(xiàn)，為了避免這種現(xiàn)象，在預(yù)制管節(jié)過(guò)程中采取分層澆筑的方式。在制作管節(jié)的過(guò)程中，以一側(cè)開(kāi)始進(jìn)行施工，循序漸進(jìn)向另一側(cè)進(jìn)行施工。使用泵車(chē)澆筑混凝土，在對(duì)每一階段澆筑時(shí)都應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的施工工序進(jìn)行，先澆筑底板部位，再澆筑隔墻部位、側(cè)墻，最后澆筑頂板部位，確保混凝土澆筑一次成型。每次澆筑時(shí)在準(zhǔn)備澆筑的管節(jié)側(cè)邊裝置3臺(tái)地泵，其中一臺(tái)地泵作為備用。

各管節(jié)底板部分的混凝土澆筑方量為650m3，墻身部分為328m3，頂板部分為571m3?；炷量倽仓搅看蟾艦?549m3。

底板部分的混凝土澆筑速度為100m3/h，澆筑時(shí)間大概需要7h；墻身部分澆筑速度為60m3/h，澆筑時(shí)間大概需要6h；頂板部分澆筑速度大概為60m3/h，澆筑時(shí)間大概需要10h。整段沉管澆筑時(shí)間大概需要23h左右。其中底板部位在日間施工，墻身與頂板部分則可以選擇在夜間施工。

在分配混凝土原材料時(shí)，將其細(xì)分為底板、側(cè)墻、頂板三部分，混凝土布料需要使用2臺(tái)輸送泵，泵長(zhǎng)為48m。墻體部分安裝一個(gè)下料設(shè)備，確?；炷恋南铝细叨仍?m以?xún)?nèi)，這樣能夠避免混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象。下料設(shè)備不宜過(guò)重，以便于施工人員輕松調(diào)整澆筑部位，所以，在制作下料設(shè)備時(shí)選擇使用PE材料進(jìn)行制作。

對(duì)于鋼筋籠應(yīng)該設(shè)置施工人員出入方便的孔洞，在墻體內(nèi)預(yù)埋振搗空間，便于后續(xù)混凝土振搗時(shí)施工人員直接進(jìn)入到鋼筋籠內(nèi)部進(jìn)行施工，以提高施工質(zhì)量。

混凝土分層澆筑的厚度控制在300～500mm較合理，保持混凝土澆筑的連續(xù)性，假若出現(xiàn)特殊情況，則保證上下層的混凝土澆筑時(shí)差不超過(guò)2h，避免形成冷縫。每次震搗棒需插入下層混凝土5～10cm，以確保層間結(jié)合。

沉管頂、底板混凝土采用“斜面分層、自然流淌、連續(xù)推進(jìn)、一次到頂”方法，根據(jù)混凝土泵送時(shí)的自然坡度，沉管沿軸線方向的澆筑順序是由一端往另一端進(jìn)行推進(jìn)，頂、底板分3層澆筑，沉管橫斷面方向的澆筑順序是由兩側(cè)往中間推進(jìn)。

3.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

（1）在面對(duì)不同的施工工藝時(shí)選擇不同的混凝土養(yǎng)護(hù)方法，具體而言，混凝土的養(yǎng)護(hù)施工應(yīng)該細(xì)分為兩個(gè)階段：混凝土澆筑完成后至養(yǎng)護(hù)階段以及拆模階段。在面對(duì)不同的養(yǎng)護(hù)階段時(shí)，應(yīng)該采用相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施：①當(dāng)混凝土澆筑完成且混凝土的強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到初凝強(qiáng)度后，將合成土工材料覆蓋在頂板與底板上并進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)；②混凝土模板拆除必須在混凝土的強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求進(jìn)行，這樣能夠有效避免沉管結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞。當(dāng)外部模板均拆除完成則在頂板部位安裝養(yǎng)護(hù)棚子，棚子內(nèi)部裝置噴水管，使用土工合成材料將墻體包裹起來(lái)，定時(shí)灑水，避免管子出現(xiàn)裂紋；③在監(jiān)理單位驗(yàn)收合格以后才能拆除頂板部位的模板。

（2）養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的作用主要是監(jiān)測(cè)養(yǎng)護(hù)環(huán)境的溫度、空氣濕潤(rùn)度等指標(biāo)，這是為了確?；炷琉B(yǎng)護(hù)能夠達(dá)到規(guī)范要求。系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置了報(bào)警系統(tǒng)，假若養(yǎng)護(hù)環(huán)境內(nèi)的指標(biāo)出現(xiàn)偏差，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)采取妥善的措施。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，廣州市車(chē)陂路-新滘東路隧道沉管段施工中，混凝土成品無(wú)細(xì)微裂縫、外觀尺寸良好。混凝土澆筑是沉管工程中的一個(gè)關(guān)鍵性工序，其對(duì)于施工技術(shù)有非常高的要求，希望本文的探討能對(duì)后續(xù)類(lèi)似項(xiàng)目起到參考作用。