可調(diào)模板在大潮差碼頭胸墻現(xiàn)澆護(hù)舷口中的應(yīng)用

謝連仲，楊明，劉康麗，鄭力華

（1.中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島 066002；2.北部灣港股份有限公司，廣西 南寧 530201）

0 引言

重力式碼頭是我國分布較廣，使用較多的一種碼頭結(jié)構(gòu)形式[1]，沉箱重力式碼頭護(hù)舷口混凝土一般高程較低且突出沉箱前沿，多采用潛水員水下或低潮安拆定型鋼模板，低潮進(jìn)行混凝土澆筑[2]。該類工藝模板施工受沉箱安裝位置影響，前沿位置及高程不統(tǒng)一，無法按固定尺寸進(jìn)行模板支立；受潮水、水下作業(yè)影響，施工精度差、效率低，水下拆除模板施工風(fēng)險(xiǎn)大；混凝土澆筑過程中易出現(xiàn)模板松動(dòng)、局部漏漿等情況，混凝土觀感質(zhì)量控制難度大。本工程設(shè)計(jì)使用了一種止水鋼套箱+可調(diào)式鋼模板工藝，解決了水下作業(yè)、前沿線控制、混凝土質(zhì)量等關(guān)鍵問題，提升了混凝土觀感，滿足安全規(guī)范作業(yè)要求。

1 工程概況

本工程為沉箱重力式結(jié)構(gòu)，位于廣西欽州港，設(shè)計(jì)高水位+4.68 m，設(shè)計(jì)低水位+0.4 m，多年平均潮位+2.4 m，多年平均高潮位+3.66 m，多年平均低潮位+1.15 m，平均潮差2.51 m[3]。該地區(qū)為混合型半日潮，該海區(qū)日潮占主導(dǎo)地位，大潮期間日潮差較大，約為4.8 m，小潮期間潮位曲線不規(guī)則，日潮差較小約為1.0 m，平均漲潮歷時(shí)約10 h，落潮歷時(shí)約8 h，漲潮歷時(shí)大于落潮歷時(shí)[4]。沉箱頂部設(shè)置3 種型號的護(hù)舷口，前沿線呈“幾”字異型形狀，缺口尺寸寬4.26 m，高1.2 m，缺口底標(biāo)高+1.8 m，無法按定型一體模板進(jìn)行設(shè)計(jì)。護(hù)舷口混凝土底標(biāo)高+1.5 m，其中安裝橡膠護(hù)舷部分2.22 m 寬突出沉箱前沿0.4 m，其他部分與沉箱前墻平齊，橡膠護(hù)舷最低位置預(yù)埋套筒標(biāo)高+1.975 m。沉箱前排倉格內(nèi)回填塊石至-2.5 m，回填塊石與護(hù)舷口混凝土底部間距4.0 m，斷面上呈懸空狀態(tài)，需設(shè)置底模進(jìn)行施工，如圖1 所示。

2 主要工藝原理

根據(jù)沉箱護(hù)舷口斷面結(jié)構(gòu)形式及潮汐情況，整體上采用鋼套箱止水、預(yù)制蓋板作倉格底模、臨水面可調(diào)鋼模板工藝。吊安預(yù)制鋼筋混凝土蓋板作為倉格內(nèi)底模，預(yù)埋“Z”形鋼與隔墻加固形成吊模，形成倉格內(nèi)可作業(yè)平臺(tái)。落潮時(shí)安裝止水鋼套箱將護(hù)舷口臨水側(cè)整體封閉，掛臂掛在沉箱前墻頂部并加固防止上??；抽走倉格及箱內(nèi)海水，利用內(nèi)外海水壓力差使箱體與沉箱前墻緊貼，形成護(hù)舷口無水作業(yè)條件。組合可調(diào)模板含4 片，采用雙異型側(cè)模夾前模形式。沉箱頂預(yù)留圓臺(tái)螺母加固三腳架鋪木底模并調(diào)節(jié)突出混凝土底標(biāo)高，側(cè)?！癓 形陰角”兩面設(shè)計(jì)，其中一面與沉箱貼緊，一面夾前模使其滑動(dòng)可調(diào)控前沿線位置。同時(shí)模板“無棱化”、“鈍角”設(shè)計(jì)，確?！皫住弊中位炷琳劢俏恢貌鹉１憬?、質(zhì)量良好。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 鋼筋混凝土蓋板底模施工

3.1.1 鋼筋混凝土蓋板底模預(yù)制、安裝

護(hù)舷口混凝土底部呈懸空狀態(tài)，傳統(tǒng)施工多采用“吊?！毙问?，底模無法拆除再利用。本工程將護(hù)舷口混凝土分2 層施工，第1 層為+1.2～+1.5 m，采用木模板工藝進(jìn)行預(yù)制，并作為第2 層混凝土施工的底模。蓋板中鋼筋設(shè)計(jì)考慮施工荷載、上部現(xiàn)澆混凝土重量等，進(jìn)行抗彎強(qiáng)度核算。蓋板預(yù)制完成后頂面預(yù)留鋼筋，采用鑿毛機(jī)進(jìn)行鑿毛處理。蓋板底模重量13.97 t，采用50 t 履帶吊安裝，頂面設(shè)置25 mm 圓鋼吊環(huán)作為吊點(diǎn)；設(shè)置7 處“Z”形工字鋼作為支撐架，一端埋入蓋板內(nèi)，一端搭在沉箱隔墻上保證蓋板安裝穩(wěn)固，見圖2。

結(jié)合后續(xù)施工涉及的現(xiàn)澆混凝土施工，充分計(jì)算工字鋼受力情況，彎曲應(yīng)力、剪切應(yīng)力、拉伸應(yīng)力、疊加應(yīng)力、焊縫強(qiáng)度均滿足受力要求。

3.1.2 底模二次加固、鋼筋綁扎

止水鋼套箱安裝完成后進(jìn)行護(hù)舷缺口抽水，抽水完成后，底模頂面采用高壓水槍沖洗干凈，采用細(xì)石混凝土進(jìn)行底模與沉箱隔墻縫隙的封堵，并對“Z”形支撐架進(jìn)行二次加固。以護(hù)舷埋件中心為軸線依次放樣并綁扎鋼筋，鋼筋需穿過原護(hù)舷口位置預(yù)留鋼筋，因此模板安裝應(yīng)在鋼筋穿筋作業(yè)完成之后進(jìn)行。

3.2 止水鋼套箱施工

3.2.1 止水鋼套箱設(shè)計(jì)

止水鋼套箱設(shè)計(jì)為底面、3 個(gè)側(cè)面采用[8 橫肋+14 號工字鋼豎肋+6 mm 鋼板做封閉式結(jié)構(gòu)，頂面設(shè)計(jì)鋼掛臂，底面設(shè)置2 個(gè)集水坑[5]，如圖3 所示。考慮護(hù)舷口寬度及沉箱上預(yù)留圓臺(tái)螺母位置，長度設(shè)計(jì)為6.0 m；考慮護(hù)舷口混凝土前沿線位置、人員操作空間需求，寬度設(shè)計(jì)為1.8 m；考慮底模及支架平臺(tái)安裝作業(yè)，高度設(shè)計(jì)為2.6 m。采用400 g/m2土工布鑲嵌在鋼套箱三邊，與沉箱貼緊起到密閉止水作用。鋼套箱底面采用鋪設(shè)帶孔鋼網(wǎng)，防滑排水且降低箱體重量；集水坑內(nèi)設(shè)置1.5 kW 潛水泵，保證底面及時(shí)排水，便于人員作業(yè)。

圖3 止水鋼套箱立面圖（mm）Fig.3 Vertical view of water stop steel sleeve box（mm）

3.2.2 止水鋼套箱安裝加固

止水鋼套箱加固見圖4。

圖4 止水鋼套箱加固立面圖Fig.4 Reinforcement elevation of water stop steel sleeve box

趁落潮時(shí)采用50 t 履帶吊四點(diǎn)吊進(jìn)行鋼套箱安裝，潮水應(yīng)低于沉箱頂面以下0.3 m。首先平移鋼套箱距離沉箱前墻1 m 左右位置，緩慢下降至底面與海水大致相平，平穩(wěn)下降使底面入水約1 m 左右停止；接著向岸側(cè)收緊履帶吊吊臂，使掛臂越過沉箱前墻，緩慢下降掛臂穩(wěn)固擱置在沉箱前墻頂面。受鋼套箱自重影響，鋼套箱底部與沉箱前墻貼緊，掛臂內(nèi)側(cè)采用鋼、木楔子與沉箱前墻頂部備緊，鋼套箱與護(hù)舷口聯(lián)通貼緊并形成與海側(cè)隔離的空間。采用“門”字形掛臂與沉箱頂部預(yù)留鋼筋焊接加固防止鋼套箱起浮，水泵抽水后在鋼套箱下部設(shè)置對拉桿與沉箱預(yù)埋圓臺(tái)螺母加固備緊，鋼套箱與沉箱連接位置設(shè)置土工布作為密封材料進(jìn)行止水。

3.2.3 鋼套箱抽水、二次加固

鋼套箱加固完成后，啟動(dòng)潛水泵進(jìn)行箱內(nèi)抽水，并注意觀察鋼套箱的整體穩(wěn)定情況、箱邊部的滲水情況。待箱內(nèi)水位情況低于操作鋼板網(wǎng)平臺(tái)時(shí)，作業(yè)人員進(jìn)入箱內(nèi)作業(yè)。首先進(jìn)行圖4 中的對拉桿加固連接，進(jìn)一步加強(qiáng)止水鋼套箱與沉箱的緊貼程度；再采用塞入土工布方式進(jìn)行漏水點(diǎn)的封堵；最后進(jìn)行掛臂內(nèi)側(cè)楔子、頂部型鋼的二次加固。全部完成后進(jìn)行下一步作業(yè)，作業(yè)期間注意根據(jù)箱內(nèi)滲水情況啟動(dòng)潛水泵進(jìn)行抽水。

3.3 護(hù)舷口模板施工

3.3.1 組合可調(diào)模板安裝

護(hù)舷口混凝土模板主要可分為托架、模板、頂拉杠、連接螺栓4 個(gè)部分，如圖5 所示。其中模板1、模板3 為“L”形結(jié)構(gòu)，折角處設(shè)置92°鈍角+20 mm 鋼抹角，便于拆模施工；模板2 采用平面結(jié)構(gòu)、無棱化理念，在兩側(cè)設(shè)計(jì)“梯形”止?jié){條，在底口設(shè)置鋼八字；底模采用50 mm 實(shí)木板。從整體效果來看，通過模板2 的前后方向可滑動(dòng)調(diào)節(jié)，確保了混凝土前沿的位置滿足設(shè)計(jì)要求。

圖5 護(hù)舷口模板支立圖Fig.5 Support diagram of fender groove formwork

主要操作方法：首先通過沉箱上預(yù)留圓臺(tái)螺母，加固托架系統(tǒng)并調(diào)節(jié)托架頂至要求標(biāo)高[6]；然后通過鋼絲與托架2 加固定尺木底模，模板海側(cè)與施工前沿線位置一致；然后進(jìn)行模板1 安裝，底部與底模左側(cè)貼緊，并通過對拉螺栓將底部、左側(cè)與沉箱貼緊加固；再安裝模板2，底部采用“幫包底”形式，底部通過木底模、對拉螺栓限位，頂部通過頂拉杠、限位加固；再進(jìn)行模板3 安裝，方式同模板1。最后全站儀測量進(jìn)行模板體系的精確調(diào)整，安裝模板臨水面與施工準(zhǔn)線偏差均在10 mm 以內(nèi)，標(biāo)高偏差在±10 mm 以內(nèi)，均滿足規(guī)范要求[7]，并進(jìn)行加固。

3.3.2 護(hù)舷口混凝土澆筑

混凝土澆筑在低潮期進(jìn)行，采用反鏟均勻下灰工藝，人工配合分灰，避免混凝土過于集中。同時(shí)止水鋼套箱內(nèi)保持水位處于最低位置，待混凝土澆筑完成并初凝后，關(guān)閉水泵使海水逐步進(jìn)入鋼套箱內(nèi)[8]。

3.3.3 模板、鋼套箱拆除

次日待潮水落至鋼套箱頂0.3 m 以下時(shí)，箱內(nèi)抽水至底部。首先依次松開預(yù)埋套筒加固螺栓、抱角螺栓、頂部頂拉杠、底口對拉螺栓，按照“先安后拆”的順序依次拆除模板，再進(jìn)行托架部分拆除，最后拆除止水鋼套箱的內(nèi)部對拉螺栓、頂部掛臂加固。拆除完成后進(jìn)入下一作業(yè)循環(huán)。

3.4 注意事項(xiàng)

1） 進(jìn)行鋼筋混凝土底模預(yù)制時(shí)，“Z”形工字鋼底部應(yīng)當(dāng)與蓋板中的鋼筋網(wǎng)片焊接牢固，避免混凝土蓋板在吊點(diǎn)位置剪切受力。

2） 防水鋼套箱加固及拆除必須按照先后順序進(jìn)行，避免受海水浮托力影響出現(xiàn)危險(xiǎn)位移。

3） 施工標(biāo)高、前沿線位置必須每個(gè)護(hù)舷口獨(dú)立測放，獨(dú)立驗(yàn)收。

4） 護(hù)舷口模板安裝前應(yīng)先清除沉箱表面的附著物，避免止?jié){效果不良。

5） 混凝土澆筑過程中，應(yīng)注意觀察預(yù)制蓋板底模、前沿三角架上底模的位移情況，如有明顯位移應(yīng)及時(shí)停止施工。

4 實(shí)施效果分析

本工程所處地區(qū)的單日潮差可達(dá)4.0 m 以上，漲落潮差可達(dá)0.5 m/h，本施工工藝良好解決了水、陸施工轉(zhuǎn)換問題。通過預(yù)制混凝土蓋板底模，解決了混凝土需吊模澆筑的模板浪費(fèi)、潮汐沖擊模板等影響；通過止水鋼套箱工藝，解決了單個(gè)潮汐循環(huán)內(nèi)的長時(shí)間干作業(yè)需求；通過可調(diào)節(jié)的模板設(shè)計(jì)，解決了標(biāo)高、前沿線控制難度大的難題；通過模板的鈍角、分片設(shè)計(jì)，解決了混凝土異型難拆模的問題。對比傳統(tǒng)吊模+固定模板施工工藝，單個(gè)護(hù)舷口可節(jié)約工期1 d。

5 結(jié)語

該種模板施工工藝施工操作方便，消除了潛水作業(yè)并提供穩(wěn)定的干作業(yè)平臺(tái)，安全保障高；節(jié)約了吊模模板，減少了干作業(yè)的施工內(nèi)容，提高了施工效率；混凝土的前沿線位置、混凝土標(biāo)高、預(yù)埋件控制準(zhǔn)確，混凝土邊角規(guī)整，觀感質(zhì)量極佳。該工藝為大潮差條件下的護(hù)舷口混凝土施工提供了新思路，也進(jìn)一步完善了該類條件下的施工工藝，使工程質(zhì)量得到更有效的控制。