裝配式鋼筋混凝土防浪墻的應(yīng)用

馬亮亮 中港疏浚有限公司

1.引言

傳統(tǒng)現(xiàn)場施工的L型大斷面防浪墻澆筑方式，由于底層與外墻均需分二次施工,且外墻高度較高，造成現(xiàn)場澆筑組織復(fù)雜，工期也較長；由于現(xiàn)澆砼防浪墻具有現(xiàn)場風(fēng)沙大、海邊鋼材易腐蝕、淡水維護(hù)麻煩、冬季溫度較低時無法澆筑等弊端，而且防浪墻施工與柵欄板安放、墻后回填、內(nèi)坡結(jié)構(gòu)以及其它工序交錯施工，易產(chǎn)生大量的現(xiàn)場工程質(zhì)量與安全問題，質(zhì)量和安全控制要求高、難度大。裝配式鋼筋防浪墻的應(yīng)用為一線海塘防浪墻施工帶來了諸多改善，同時也給工程建設(shè)施工管理帶來了新的挑戰(zhàn)。

橫沙東灘圈圍(八期)工程項(xiàng)目位于橫沙六、七期工程項(xiàng)目以北，橫沙三期以東，N23 潛堤以西，已建成的促淤堤南側(cè)。裝配式鋼筋砼防浪墻施工現(xiàn)場擬選取位置：北堤17+867～17+963（6#圍區(qū)，5#平臺內(nèi)側(cè)），總長96m。位置詳見圖1。

圖1 橫沙八期施工平面布置圖

2.準(zhǔn)備階段的質(zhì)量控制

由于L形懸臂式防浪墻還未見采取裝配式預(yù)制施工工程實(shí)例，沒有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，所以前期的準(zhǔn)備工作內(nèi)容主要有：

①防浪墻結(jié)構(gòu)分塊的研究；

②模板設(shè)計(jì)與制作；

③防浪墻分體預(yù)制的研究；

④預(yù)制構(gòu)件堆放與運(yùn)輸工藝的研究。

2.1 結(jié)構(gòu)分塊、分體預(yù)制

設(shè)計(jì)驗(yàn)算防浪墻抗滑、抗傾以每延米為單位，因此分段大于1m對防浪墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不會有影響。

為最大程度提高預(yù)制化率，提高防浪墻預(yù)制對現(xiàn)場施工的便利性，并考慮結(jié)構(gòu)受力，采用全截面預(yù)制。根據(jù)分倉安排，每一段以縱向4m、寬度2m、高度2.75m為一段預(yù)制，方量7m3，重量17.2t。

2.2 模板設(shè)計(jì)與制作

防浪墻側(cè)面形狀為凹型，為了方便支模澆筑，模板設(shè)計(jì)為橫向預(yù)制。采用鋼模板，模板之間采用螺栓連接固定，側(cè)面兩塊模板上下采用對拉螺桿固定，共10根對拉螺桿。為了保證模板的剛度，背后用矩形管加固。

2.3 模板設(shè)計(jì)與制作

裝配式防浪墻的起吊、轉(zhuǎn)堆、出運(yùn)，共設(shè)置預(yù)埋吊點(diǎn)8個，其中4個用于脫模起吊，4個用于安裝起吊。預(yù)埋吊鉤和鋼絲繩使用卸扣連接。同時制作專用吊架，保證構(gòu)件在吊裝過程中平穩(wěn)可靠。

3.預(yù)制階段的質(zhì)量控制

3.1 施工工藝和質(zhì)量控制要求

3.1.1 立模

（1）支模之前需對底模和模板進(jìn)行清潔，檢驗(yàn)底模是否光滑平順，尤其是小塊的積灰需要逐一清除。模具表面無變形，無裂紋，接縫處需焊接后用磨光機(jī)研磨至均勻光滑，無殘留混凝土。若有破損則需要立即停機(jī)檢查并進(jìn)行修補(bǔ)，以確保該底模和側(cè)模能夠正常使用。

圖2 模板效果圖

圖3 脫模起吊

圖4 脫模起吊

圖5 安裝起吊

圖6 安裝起吊

圖7 預(yù)埋吊點(diǎn)

圖8 吊鉤

（2）模具清洗完畢后，在模具上均勻、整齊地涂抹模具油脂，禁止?jié)姙?、傾倒模具油，確保不積油污。模板涂油應(yīng)當(dāng)在附近空地上進(jìn)行，禁止在已建成構(gòu)件上進(jìn)行，也禁止在鋼籠安裝好以后進(jìn)行，涂刷應(yīng)當(dāng)一致。

（3）在模板連接處先將止?jié){條貼好，并確保其固定不松動，以防止漏漿。支模時,兩側(cè)模須垂直放置，底部緊貼底模，不留縫隙，兩側(cè)模板緊貼底模兩側(cè)止?jié){條后用螺絲緊固。螺絲緊固后測量模板寬度尺寸是否符合要求，用水平尺測量模板是否水平，保證兩塊模板之間為直角。模板外側(cè)打入鋼筋頭，后用木楔子敲緊加固。

（4）上層側(cè)模必須與外側(cè)模用10根對拉螺桿緊固，對拉螺桿上套入PVC圓管，方便拆除。模板拆除后再把圓管割除，保證構(gòu)件表面平整。

3.1.2 鋼筋安放

鋼筋骨架安放首先必須保證鋼筋骨架牢固，若出現(xiàn)扎絲脫落、斷裂或者箍筋移位等情況必須重新綁扎和調(diào)整，扎絲端頭必須壓至鋼筋以下，不得伸入鋼筋保護(hù)層。鋼材骨架裝入模具后，在底部設(shè)置約5cm的保護(hù)層墊片，鋼筋墊塊數(shù)量不能小于12塊,且嚴(yán)禁使用鋼筋頭、石塊、殘磚碎瓦、細(xì)木塊等建筑廢棄物充當(dāng)墊片。安放完成后檢查保護(hù)層厚度是否符合要求，不足之處必須進(jìn)行調(diào)整或者增加墊塊。預(yù)埋吊孔與鋼筋骨架相對位置必須準(zhǔn)確，必須進(jìn)行焊接加固。詳見表1。

表1 鋼筋綁扎技術(shù)要求

3.1.3 澆筑

施工之前必須檢驗(yàn)混凝土質(zhì)量，出現(xiàn)問題及時反應(yīng)。下灰放料應(yīng)平順，不堆放，如有堆放需要人工或用鐵鍬分灰，也不能用振搗棒趕灰。振搗必須采用快插慢拔，確保氣泡排出，振點(diǎn)也要均衡排列，逐點(diǎn)移動，依次推進(jìn)，不能遺漏，保證均勻振實(shí)。當(dāng)混凝土振搗時，振搗棒不能觸及鋼筋和模板，且和模板之間必須維持5～10cm間隙。振搗以砼體不再下沉，無明顯氣泡上升，且表層水平，并已開始浮現(xiàn)水泥漿為宜。

裝配式建筑的防浪墻混凝土施工宜分層進(jìn)行，每一次下灰放料后澆在L型倒角上100mm處，然后停工一段時間，待水泥初凝后再繼續(xù)進(jìn)行上層。下灰完畢后，振搗、抹面均須及時跟進(jìn)。在施工過程中,應(yīng)注意察看模板、鋼筋等有無移動、變形等狀況。

3.1.4 抹面收光

圖9 方向吊鉤

圖10 構(gòu)件堆放

圖11 防浪墻底板接縫處鋼筋加固示意圖

抹面收光后必須做好“一毛二光”，首先要用木抹子把表層搓毛，也要盡量平整，然后用刮板將表面刮平，澆筑底板上層面及側(cè)面頂面必須刮平后才可收光。收光時應(yīng)當(dāng)按照天氣狀況、混凝土狀況掌握準(zhǔn)確，同時應(yīng)當(dāng)進(jìn)行二次收光?；炷猎谀Y(jié)過程中，泌水嚴(yán)重的地方須將水鏟除。

3.1.5 構(gòu)件標(biāo)識

因防浪墻還需翻身，選擇合適位置做好構(gòu)件標(biāo)識，采用刻板油漆噴涂，內(nèi)容包括預(yù)制廠家簡稱、防浪墻規(guī)格型號、生產(chǎn)日期、構(gòu)件編號等信息。

3.1.6 拆模修補(bǔ)

待鋼筋混凝土到達(dá)規(guī)定強(qiáng)度后，應(yīng)先拆掉上面的側(cè)模、再拆除L型側(cè)模，最后底部側(cè)模。側(cè)模拆除時，整個過程都需要平穩(wěn)，且必須垂直起吊，不可傾斜吊裝或左右移動，以防止用力過大撞壞構(gòu)件。拆模后，8個吊孔位置需塞上泡沫條，防止雜物掉入吊孔。如發(fā)生氣泡、麻面、棱角斷裂等情形，需要即時修復(fù)。修補(bǔ)料需按照一定比例拌合，根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整，避免出現(xiàn)色差較大的問題出現(xiàn)。

3.1.7 養(yǎng)護(hù)

構(gòu)件拆除模板后,對于齡期少于28天的構(gòu)件還需要進(jìn)行灑水保養(yǎng)。普通砼施工完畢,應(yīng)于12h內(nèi)進(jìn)行覆蓋和灑水，灑水次數(shù)以能保持砼充分的濕潤狀況為宜。

3.1.8 起吊堆放防浪墻澆筑時留好同條件試塊，起吊前強(qiáng)度必須達(dá)到構(gòu)件強(qiáng)度的75%以上方可起吊，起吊時先擰緊4個方向吊鉤，再用卸扣連接鋼絲繩，起吊過程要求平穩(wěn)，必須垂直起吊。起吊至臨時堆放場地，場地地面必須平整，底部兩側(cè)位置必須放置兩根木方，且必須放置于吊點(diǎn)位置。

3.1.9 構(gòu)件翻身

裝配式防浪墻堆放好之后對構(gòu)件進(jìn)行翻身，需用8個方向吊鉤、8個卸扣、2副鋼絲繩。使用1臺35T汽車吊（有主副鉤）、或2臺汽車吊同時配合。翻身起吊時現(xiàn)場需有指揮人員，其他人員輔助施工。首先拉緊鋼絲繩同時緩慢往上吊離地面50cm左右，然后1臺吊機(jī)停止上升，另1臺吊機(jī)再緩慢提升。等提升角度達(dá)到45°左右之后，1臺慢慢往下放，另1臺慢慢往上升。地面放置木方，翻完身之后平穩(wěn)的放在墊木上。

3.2 接縫處理

預(yù)制防浪墻考慮到現(xiàn)場安裝設(shè)備的其中能力，將原12m一段改為4m一段，以減少自重。為保證防浪墻的穩(wěn)定，在橫斷面分縫處墻身和底板位置設(shè)置凹凸槽，使防浪墻縱向成為整體，增加抗頃和抗滑穩(wěn)定性。凹凸槽位置設(shè)計(jì)了φ8HRB300的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋。

防浪墻每4m設(shè)一道變形縫，縫內(nèi)填充料則采用了厚度為20mm的低發(fā)泡聚乙烯板，變形縫外露部分用聚氨酯材料嵌縫。變形縫盡量與砼鎮(zhèn)腳、護(hù)面結(jié)構(gòu)、素砼格埂和路側(cè)石沉降縫對齊。

3.3 結(jié)構(gòu)計(jì)算

3.3.1 防浪墻穩(wěn)定性計(jì)算

按照《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-2013），防浪墻抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算。

式中：Kc——抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；

∑——指作用在同一墻體上的所有垂直作用力的值總和（kN）；

∑——指作用在墻體上的所有水平作用力的總和（kN）；

f——底板與堤基之間的摩擦系數(shù)。

防浪墻的抗傾穩(wěn)定性應(yīng)按下式計(jì)算：

式中：K0——抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)；

Mv——抗傾覆力矩（kN·m）；

MH——傾覆力矩（kN·m）；

防浪墻正常運(yùn)用條件下，1級防浪墻抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.35，抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)1.60。防浪墻抗滑和抗傾穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果如表2所示，均滿足要求。

表2 防浪墻穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

3.3.2 吊裝受力計(jì)算

（1）結(jié)構(gòu)計(jì)算建模：借助于大型通用有限元軟件ANSYS可以實(shí)現(xiàn)對該結(jié)構(gòu)的建模和研究分析，其幾何模型和有限元模型如圖12、13所示。

圖12 幾何模型

圖13 有限元模型

（2）計(jì)算工況。針對該結(jié)構(gòu)的吊裝過程，本報(bào)告將分為如下三組工況進(jìn)行研究：

工況1：結(jié)構(gòu)在完成預(yù)制之后的第一次垂直起吊，墻身與地面平行，底板與地面垂直，四個吊耳同時發(fā)揮作用。

工況2：結(jié)構(gòu)在完成第一次吊運(yùn)后，通過托板進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，研究角度為45度時的起吊狀態(tài)，四個吊耳同時發(fā)揮作用。

工況3：結(jié)構(gòu)在完成翻轉(zhuǎn)之后的第二次垂直起吊，墻身與地面垂直，底板與地面平行，四個吊耳同時發(fā)揮作用。

（3）計(jì)算結(jié)果：通過計(jì)算能夠得到每組工況下該結(jié)構(gòu)的第一主應(yīng)力分布和以及結(jié)構(gòu)變形分布，如圖14、15、16。分析計(jì)算結(jié)果圖可以得出：在該結(jié)構(gòu)的吊裝過程中，三組工況的最大拉應(yīng)力均出現(xiàn)在吊耳周圍區(qū)域；工況2中所出現(xiàn)的最大拉應(yīng)力的數(shù)值要大于另外兩組工況；三組工況中，擋浪墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)力均在混凝土強(qiáng)度允許范圍內(nèi)。

圖14 工況一

圖15 工況二

圖16 工況三

4.安裝階段的質(zhì)量控制

4.1 基槽開挖和墊層施工

為防止不均勻沉降，基槽開挖后應(yīng)仔細(xì)壓實(shí)整平。基礎(chǔ)墊層澆筑時,通過水準(zhǔn)儀控制頂面所處高度，確保與頂面處的高度偏差在3mm之內(nèi)。墊層結(jié)構(gòu)采用碎石墊層，以便施工過程中進(jìn)行局部微調(diào)。

4.2 構(gòu)件運(yùn)輸及吊裝

構(gòu)件采用50 t 載重平板卡車運(yùn)輸。由于現(xiàn)場路況較差，卡車長度限制在10m以內(nèi)。構(gòu)件下部采用墊木墊平，邊角用高密度海綿或橡膠板包裹，防止碰撞損角。現(xiàn)場吊裝采用75噸履帶吊。

4.3 裝配段與現(xiàn)澆段接頭處理

由于現(xiàn)澆段防浪墻無凹凸槽，為保證連接順暢，裝配段的頭尾兩段裝配式防浪墻設(shè)計(jì)為一側(cè)有凹凸槽，與現(xiàn)澆段相接的一側(cè)不設(shè)凹凸槽。為保證連接緊密，先做完裝配段后再現(xiàn)澆連接段的防浪墻。

4.4 墻后回填

為保證防浪墻的穩(wěn)定性，裝配式鋼筋混凝土防浪墻施工完成后，將及時進(jìn)行墻后回填，以及坡面柵欄板安裝。墻后回填及護(hù)坡按照原設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工。

5.現(xiàn)場監(jiān)測

施工過程中混凝土原材料和結(jié)構(gòu)按照現(xiàn)行規(guī)范要求檢測。同時，對施工效率，原材料，設(shè)備，人力投入進(jìn)行監(jiān)測，并與傳統(tǒng)現(xiàn)澆防浪墻進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比對。施工完成后，將持續(xù)開展現(xiàn)場監(jiān)測，監(jiān)測裝配式防浪墻的結(jié)構(gòu)安全、耐久性、擋浪效果等。

6.結(jié)束語

裝配式鋼筋防浪墻受氣候的影響相對較小，施工時有效天數(shù)多，工程質(zhì)量可控，施工速度快，可復(fù)制性高。能夠極大提升施工效率、提高工程質(zhì)量、壓縮施工工期?？梢杂行Ы鉀Q我國近年來突顯的建筑勞動力短缺問題。