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胸墻預制與現(xiàn)澆相結合施工工藝淺析

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胸墻預制與現(xiàn)澆相結合施工工藝淺析

摘要:胸墻傳統(tǒng)施工工藝為現(xiàn)澆施工,水面以下乘潮現(xiàn)澆。本文以某護岸改造工程胸墻為例,介紹了胸墻預制現(xiàn)澆相結合的創(chuàng)新施工工藝,本工藝適用于設計底標高位于施工水位以下,導致底部部分施工段基本不具備多次乘潮施工條件的碼頭胸墻結構。

關鍵詞:施工工藝;胸墻預制與現(xiàn)澆相結合

一、前言

胸墻是水運工程中的常見主體結構,它構成船舶系靠所需的直立墻面,擋住墻后回填料,承受作用在碼頭上的各種荷載,并將這些荷載傳遞給基礎和地基中,此外,胸墻還起著將墻身構件連城整體的作用。其位置一般位于水位變動區(qū),因此常規(guī)鋼筋混凝土胸墻施工主要采取乘潮施工的方式進行分層分段現(xiàn)澆施工,即在低潮時進行底層胸墻的鋼筋綁扎、模板安裝、混凝土澆筑和拆模作業(yè),通過合理安排乘潮時間,確保在潮位再次上漲時,混凝土已經(jīng)澆筑完畢并初凝。隨著近年來對碼頭使用功能需求的提高,胸墻的標高范圍也越來越大,部分工程的胸墻底標高已接近甚至低于設計低水位。使胸墻底層施工段的乘潮機會越來越少,平均每月符合施工條件的潮位只有0~2次,無法滿足施工工期需求,獲只能應用造價較高的水下混凝土澆筑工藝,造成施工成本的增加。同時底層胸墻存在養(yǎng)護難題,易產(chǎn)生裂縫等質(zhì)量通病。為攻克上述難題,依托青島區(qū)某兩個護岸工程,對多種方案進行技術性、經(jīng)濟性和可行性的比選后,最終提出“碼頭胸墻預制與現(xiàn)澆結合施工工藝”,即將難以施工的胸墻底層施工段劃分為預制部分和現(xiàn)澆部分,其中內(nèi)外墻面作為預制部分陸上預制、水上安裝,其余部分作為現(xiàn)澆部分,從而顯著減少乘潮施工需求。該工藝目前已成功應用于這兩個護岸工程中,解決了胸墻底層施工段無法乘潮施工的難題,并產(chǎn)生了一定的社會經(jīng)濟效益。

二、胸墻預制與現(xiàn)澆相結合的特點及工藝原理

1.胸墻預制與現(xiàn)澆相結合的工藝特點

施工效率高:通過將胸墻內(nèi)外墻面轉(zhuǎn)變因為預制塊體,在陸上完成預制施工,不再受潮位影響,省略了難以乘潮施工的現(xiàn)場鋼筋綁扎、模板安拆、混凝土養(yǎng)護等工序,將乘潮施工次數(shù)由4次縮短為1次,施工效率顯著提高。提高胸墻施工質(zhì)量:將胸墻內(nèi)外墻體以預制構件的形式在陸上施工,更易于現(xiàn)場質(zhì)量管理和混凝土養(yǎng)護,同時把底層胸墻這一大體積混凝土結構拆解為兩部分,減少了混凝土出現(xiàn)裂縫的可能,提高了胸墻施工質(zhì)量。施工方便:通過合理安排流水施工進行陸上進行胸墻構件的預制,能夠提供充足的工作面和施工時間,在鋼筋綁扎、模板安拆和混凝土澆筑養(yǎng)護等重要工序方面,施工難度均明顯低于乘潮施工。

2.胸墻預制與現(xiàn)澆相結合的工藝原理

將常規(guī)現(xiàn)澆碼頭胸墻分割為預制和現(xiàn)澆兩部分,其中預制部分包含:胸墻內(nèi)外側一定厚度的墻體,墻體厚度一般為300~400mm;預綁扎完畢的底層施工段胸墻鋼筋網(wǎng)片;以及連接內(nèi)外墻體,形成一個預制構件整體的的連系梁。現(xiàn)澆部分則是剩余的底層胸墻施工段素混凝土部分。將預制塊體安裝完畢后,乘1次潮位直接進行混凝土澆筑,即完成底層胸墻施工段澆筑。

三、胸墻預制與現(xiàn)澆相結合施工工藝流程及操作要點

1.施工工藝流程。2.操作要點。(1)預制塊體設計預制塊體設計主要包括塊體長度、寬度、高度、前后墻厚度、連系梁和總重(如圖3)。1)長度:將施工圖上的胸墻分段長度,劃分為盡量等分的小段,即預制塊體的長度,此劃分原則可減少預制構件模板加工成本。劃分時應保證塊體排列安裝后,胸墻分段施工縫與塊體安裝縫重疊,以保證沉降位移整體穩(wěn)定性。案例工程長度選擇為1.8m。當遇到個別塊體無法與標準塊體長度保持一致時,可單獨預制。2)寬度:寬度等于胸墻前后墻面之間的距離,案例工程中寬度選擇為2.3m。3)高度:預制塊體高度的設置,以保證上層胸墻施工乘潮作業(yè)為宜,即通過查詢潮汐表,確定滿足每天均有足夠乘潮時間潮位高度,以此高度為預制塊體安裝后頂標高,減胸墻底標高后得到預制塊體高度。案例中高度選擇為0.6m。4)前后墻厚度:以能夠滿足塊體吊裝結構穩(wěn)定性為宜,一般可取300~400mm。5)連系梁:主要起到固定前后墻位置和保證塊體吊裝結構穩(wěn)定作用,一般可取200mm寬,300~400mm高,并進行適當配筋,聯(lián)系量的位置以方便安裝為宜,重力式碼頭可直接與前后墻墻底面齊平,案例工程為板樁碼頭結構,為預留樁端入胸墻深度,將連系梁位置設置于與前后墻頂面齊平。6)總重:在確定預制塊體長度、寬度、高度和前后墻厚度和連系梁后,可計算混凝土總方量和塊體總重,并以此總重確定吊機型號。若現(xiàn)場施工條件對施工機械存在限制,不足以起吊預制塊體,則可通過縮短塊體長度、前后墻厚度等措施調(diào)整塊體規(guī)格。塊體形狀BIM示意圖塊體配筋BIM示意圖圖3預制塊體設計示意圖(2)塊體預制1)鋼筋綁扎塊體鋼筋配置參照原有胸墻進行,底層鋼筋網(wǎng)及豎向鋼筋與胸墻配筋數(shù)量、位置相同。于聯(lián)系梁處增加連系梁鋼筋,連系梁配筋僅做塊體吊裝是保證塊體整體穩(wěn)定性用,可使用φ12HRB400鋼筋作為縱筋,與塊體鋼筋網(wǎng)片連接為整體,使用φ10HPB300鋼筋作箍筋,200mm間距布置。以φ16鋼筋設置4個吊環(huán),并確保吊環(huán)對角線交點與塊體重心處于同一平面位置(如圖3)。此外,可于內(nèi)外墻面處預埋圓臺螺母,便于上層胸墻施工段施工。注:黃色鋼筋為預制時綁扎的原設計鋼筋;紅色鋼筋為預制時綁扎的新增鋼筋;綠色鋼筋為預制塊體安裝后再進行綁扎的原設計鋼筋。2)模板安裝及澆筑養(yǎng)護若塊體預制量較大,可使用定型鋼模板,若預制數(shù)量較少,可直接采用木模板進行安裝。塊體使用與胸墻相同型號的混凝土進行澆筑施工,混凝土的澆筑和養(yǎng)護施工要求與常規(guī)水運工程預制塊體要求相同,參照《重力式碼頭設計與施工規(guī)范》或《防波堤設計與施工規(guī)范》執(zhí)行(如圖4)。塊體養(yǎng)護完畢后,對前后墻內(nèi)側立面及頂面混凝土進行鑿毛作業(yè)。3)塊體安裝基面整理塊體安裝前,先進行基面處理,若是重力式碼頭,可直接安放于沉箱或方塊上,安放前于塊體和沉箱接觸面之間座漿即可。案例工程為板樁碼頭結構,安放前,于安放面鋪設100mm厚碎石墊層,并人工水下整平。4)塊體安裝經(jīng)測量放線后,使用吊車從陸上進行吊裝(如圖5),每吊裝完成一個胸墻施工段后,使用砂漿填塞塊體安裝縫(胸墻施工縫處除外),并使用竹膠板作為堵頭模板。安裝完畢后,按5.3中鋼筋分布鋪設縱向胸墻底部鋼筋。(與現(xiàn)澆部分共乘1個大潮位即全部完成施工)5)現(xiàn)澆部分施工預制塊體安裝完畢后,直接進行現(xiàn)澆部分的施工工作,現(xiàn)澆采用料斗或溜槽送料,混凝土澆筑操作要點同常規(guī)胸墻混凝土現(xiàn)澆工序(如圖7)。6)上層胸墻施工段施工完成底層胸墻施工段施工后,上層胸墻施工段即具備常規(guī)乘潮施工條件,即每天均有4~8h海面低于施工工作面高程??芍苯舆M行常規(guī)鋼模板支?,F(xiàn)澆工藝(如圖8)。

四、質(zhì)量控制

1.模板質(zhì)量控制。模板進場前技術人員對模板進行逐件驗收,確保尺寸偏差滿足設計和規(guī)范要求,嚴禁偏差過大的模板投入使用。請專業(yè)模板生產(chǎn)廠家對模板進行設計,需經(jīng)過詳細受力計算,并考慮一定的安全系數(shù),模板進場前需檢查焊接質(zhì)量,確保模板強度足夠。加強現(xiàn)場控制,模板支立完成后需對模板進行逐件檢查,確保模板拼縫整齊、支撐牢靠、脫模劑涂刷均勻。模板支立時需將預埋件固定牢靠,澆筑時振搗棒需避開預埋件位置,避免對預埋件進行碰撞;砼澆筑完成后需由測量人員對預埋件進行復核,確保位置準確。2.鋼筋質(zhì)量控制。加強現(xiàn)場控制,鋼筋加工完成后需對鋼筋尺寸進行驗收,防止尺寸不正確的鋼筋用于綁扎。使用技術熟練的焊工,焊接完成后需按規(guī)范要求對焊接鋼筋進行抽檢,檢驗合格才能進行下步施工。后對尺寸不足的地方及時進行調(diào)整,確保鋼筋保護層厚度。3.混凝土質(zhì)量控制。使用技術熟練的砼工,作業(yè)前進行嚴格的技術交底,施工過程中加強控制。砼澆筑前進行作業(yè)條件檢查,確保砼供應和模板拼裝質(zhì)量,檢查所有設備是否完好并備用設備預防突發(fā)事件。嚴格按照方案進行施工,派專人及時進行養(yǎng)護并留好養(yǎng)護記錄。根據(jù)天氣氣溫、試驗結果確定拆模時間,嚴禁提前。4.預制塊體安裝質(zhì)量控制。安放預制塊體之前對塊體放置區(qū)域進行壓實,并用砂漿找平,保證塊體安放無偏位。加強現(xiàn)場控制,確認相鄰塊體間無錯臺、無前沿線偏差后方可進行胸墻模板支設。

五、結語

胸墻預制與現(xiàn)澆相結合施工工藝,經(jīng)現(xiàn)場施工檢驗,該工藝成功解決了胸墻底層施工段乘潮作業(yè)時間不足、無法乘潮現(xiàn)澆施工的難題,提高了胸墻施工的施工效率,縮短工期的同時保證了較高的施工質(zhì)量,并節(jié)約了成本,產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟效益。該工藝可適用并推廣應用于設計底標高位于施工水位以下,導致底部部分施工段基本不具備多次乘潮施工條件的碼頭胸墻結構。

作者:張永敏 單位:中建筑港集團有限公司