重力式碼頭沉箱預制施工質量控制

結合唐山港曹妃甸港區通用散貨泊位工程沉箱預制施工經驗，對施工過程中質量控制及質量通病的治理過程進行簡要論述，旨在對沉箱預制質量控制的重點、難點進行總結。

工程概況

唐山港曹妃甸港區通用散貨泊位工程設計結構形式為沉箱重力式，碼頭主體結構由47座預制沉箱組成，共計澆筑混凝土50883m3。沉箱分CX1A、CX1B、CX4B 三種型號，沉箱外形尺寸均為17.45m×14.80m×21.0m（長×寬×高），共12個艙格，艙格內尺寸為4.5m×4.0m，前后墻厚度為400mm，帶1.3m前趾，側墻厚度為350mm；自頂面以下4.2m外墻加厚，加厚200mm；后墻自頂面以下0.5m范圍帶內外牛腿，加厚均為300mm，單座沉箱重量為2670t。

施工工藝及流程

1、預制工藝

該工程沉箱采取分段預制的工藝，沉箱全高21m，分6段預制，底段高度為2.0m，其余段高度均為3.8m。

1）鋼筋工藝

沉箱鋼筋在鋼筋加工車間集中加工，采用自動化流水線完成鋼筋對焊、調直、切斷、彎曲等工作。

根據平臺劃線位置，首先綁扎底層鋼筋，在底板上下層主筋之間設置骨架鋼筋，保證鋼筋層距；沉箱外墻鋼筋及橫隔墻鋼筋在鋼筋綁扎架上先綁扎成整體網片，30t門機用鋼筋吊裝架吊鋼筋網片就位。沉箱縱隔墻鋼筋和加強角鋼筋在現場綁扎，先綁扎豎向鋼筋，在穿入水平鋼筋并綁扎成形。

2）模板工藝

沉箱外模板采用大片鋼模板，每套外模分為四個大片，每個大片模板由鋼模板、水平鋼楞、桁架和連接系統組成。對于底段外模，頂端依靠對拉螺栓，底端依靠預制臺座上的預埋件固定。對于高空段外模，頂端依靠對拉螺栓，底端依靠下段預埋在已澆筑的沉箱混凝土中的圓臺螺母固定。

沉箱內模同樣采用鋼結構模板。每個艙格為一組內模，每一組由四片模板組成，每片模板由鋼模板、豎向桁架、水平連接系和連接構件組成。

底段內芯模用“井”字形鋼架連為一體，模板底部坐落在鋼支撐架上。對于高空段，每一組內模的四片模板，通過螺旋緊伸器與吊裝架連為一體，坐落在吊裝架的底盤上。每個吊裝架的底盤上，設有四組插銷（墻栓）插入下段混凝土預留的孔洞（墻栓孔），由此支撐整個內芯模及吊裝架的重量。

模板安裝與拆除采用30t門機，外模分片吊裝、內心模每個艙格為一組，整體吊裝。

3）混凝土澆筑工藝

沉箱混凝土配合比，由公司專業實驗室進行配合比設計。沉箱混凝土由預制場的3m3混凝土伴和站伴和，采用電子自動計量系統，皮帶機、螺旋輸送機供料。

混凝土采用8m3混凝土攪拌車運輸、混凝土泵車直接澆筑入模、插入式振搗器的工藝。沉箱底板混凝土澆筑后，視氣溫情況需停留一段時間，然后再繼續澆筑墻體，以防止墻體混凝土連續澆筑時，混凝土從底板溢出；墻體混凝土澆筑通常分層進行，分層高度為50cm左右。

2、沉箱預制施工流程

1、模板

沉箱外模表面的平整度、模板頂口的順直度以及模板拼縫的嚴密性，直接影響混凝土表觀質量。模板表面的平整度及拼縫的嚴密性，主要取決于模板板面的加工質量。目前，我們采用的是大片組合式鋼模板，板面寬度為1.5m，高度為3.8m。板面由δ6mm鋼板制成，橫豎板肋分別由δ4mm和δ6mm扁鋼制成。這種大片組合式鋼模板，在專業加工廠統一制作，可以達到較高的加工精度，具有較大的剛度和較強的耐周轉性能，為提高沉箱混凝土表面觀感質量，提供了可靠保證。

為了提高模板頂口的順直度，模板頂部的兩排橫楞為雙根[10，其余部位為單根[10，而且在模板頂口處通過橫向連接系和斜桿形成一道水平桁架，繼續加大頂口的剛度，使模板整體上剛下柔，有利于控制頂口邊線順直度，同時增強模板底口止漿效果。

模板邊菱角處理方式不合理也會導致接茬處錯牙大，或者水平施工縫、沉箱四角邊線、底口邊線等各棱角和線條不順直，直接影響沉箱外觀質量。通過采用不同規格、不同形狀的定型橡膠止漿帶，消除了上述問題。①沉箱底段外模板底口直接固定3cm厚梯形橡膠八字，橡膠八字與沉箱預制平臺接觸面緊密結合，能夠有效阻止水泥漿流出，從而消除了模板底口漏漿現象，保證了底口邊線順直度。②將沉箱模板兩側加設3cm厚梯形橡膠八字結構，改善相鄰兩片模板銜接緊密性、保證了沉箱豎向四個大角邊線的順直度。③標準段外模及內芯模底口，采用D型橡膠止漿條，安裝時，橡膠止漿條弧頂高于板面5mm，擰緊底口螺栓后止漿條弧頂5mm量壓縮至與板面平齊，這種止漿帶具有較好的彈性和耐磨損性能，對于減小和消除接茬錯牙起到關鍵作用。④在外片模板頂口安裝2cm厚橡膠止漿條，拆模后頂口形成的2cm八字倒角，作為上段模板底口止漿條的安裝線，有效地解決了接茬施工縫不順直的問題。

2、鋼筋

1）鋼筋加工

鋼筋加工主要控制閃光對焊接頭質量，鋼筋閃光對焊接頭質量控制要點是保證接頭彎折角度、接頭軸線偏差滿足規范要求及避免接頭燒傷三方面。而影響這三方面質量的主要因素為對焊手操作水平與責任心、對焊機性能、待焊鋼筋端頭平直度等。

在增強作業人員責任心，在嚴格特殊工種人員選撥、制定目標責任書的同時，質量技術人員應對成品料進行勤抽查送檢并對責任人實施獎罰；在保證鋼筋原材質量的同時對焊前切斷有彎曲或有‘馬蹄口’類問題的待焊鋼筋端頭。

除主觀影響因素外，鋼筋加工設備性能起決定性作用，預制廠采用國內先進的鋼筋聯動生產線加工，該設備拉伸、對焊、切斷形流水加工線，提高了鋼筋加工制作整體質量水平，增加了施工生產效率。

2）鋼筋綁扎

鋼筋綁扎質量主要控制的項目有：綁扎鉛絲頭、鋼筋層間距、鋼筋橫平豎直、鋼筋保護層。沉箱鋼筋綁扎工藝為：外墻及橫隔墻鋼筋在鋼筋綁扎上綁扎成型后，用30t門座式起重機吊裝就位，縱隔墻鋼筋現場穿插綁扎，外墻四個大角鋼筋及各個加強角鋼筋均在現場綁扎。

為保證鋼筋間距和層距，我們采取了沉箱鋼筋在固定間距的鋼筋綁扎架上綁扎成型，并且現場采用鋼筋定位骨架控制鋼筋層距的工藝；為了嚴格控制鋼筋保護層厚度，我們研制了一種環型鋼筋保護層墊塊，避免了在支模等環節中墊塊偏位和脫落，造成混凝土保護層厚度失控的現象；為了避免綁扎鉛絲外露，除操作時將鉛絲扣朝墻內綁扎，還根據相應的鋼筋規格選擇不等長度的定尺鉛絲，避免了過長的鉛絲頭伸入鋼筋保護層。實踐表明：采用定型鋼筋綁扎架、鋼筋層距控制骨架、環形保護層墊塊、定長綁扎鉛絲等工藝措施，消除了施工中的隨意性，提高了必然性，使沉箱鋼筋綁扎質量保證能力得到了質的提升。

3、混凝土

沉箱混凝土表觀質量控制主要控制項目有：沉箱墻面混凝土振搗密實性和均勻性；混凝土表面氣泡和云斑的控制；頂口松頂引起的混凝土表面微縫的控制；底口漏漿（爛根）的控制，以及圓臺螺母孔洞的封堵等內容。

原材料的控制。水泥、砂石料和外加劑嚴格履行進貨批次檢驗制度，不合格的材料不使用。砂石料場采用鋼結構和彩鋼板頂棚進行防雨防塵，可有效控制含泥量并且保證含水率穩定。

墻面混凝土澆筑和振搗的控制。先澆筑靠近外墻處的隔墻混凝土，使混凝土自由流入外墻30cm左右，避免外墻底層混凝土因砂漿的粘接損失、因混凝土在泵送下落時與模板面的撞擊使石子堆積于模板底部。下灰時泵管伸入模板內，避免因落差大使混凝土離析、減少管下方鋼筋網片粘接過多砂漿。加強對混凝土振搗手的培訓，根據不同的塌落度、不同的部位和下灰高度，掌握好振搗時間，避免漏振和過振。每一面外墻由一個專人負責下灰和振搗，通過實際考評獎優罰劣。

水平施工縫的控制。控制好接茬鑿毛質量，鑿除浮漿使石子外露，用鼓風機將混凝土渣子清理干凈，澆筑砼前先濕潤接茬面，避免底層混凝土因接茬面干燥吸水。緊固底口螺栓時，從中間往兩邊逐個擰緊，緊固兩遍，避免漏漿。

混凝土表面氣泡的控制。采取分層下灰、分層振搗的工藝，分層高度控制在50cm左右，混凝土振搗時，振搗器“快插慢拔”，有利于帶出氣泡。

避免混凝土“松頂”的措施。為了避免混凝土伴和物骨料下沉、浮漿上升，產生的“松頂”現象，混凝土澆注過程中，隨著澆筑高度上升分層減水，頂口30cm范圍混凝土塌落度控制在120mm以內，并且接近初凝時，對頂面進行二次振搗，進一步提高頂面混凝土的密實度。

圓臺螺母孔洞的處理措施。首先將待封的螺母孔用水泥凈漿涂抹，然后用水泥砂漿填堵，水泥砂漿摻一定數量的膨脹劑，用鐵抹子壓實、抹光，保證封堵砂漿與母體混凝土接觸嚴密；為了達到保濕養護的目的，封堵砂漿成型后將裝飾貼紙（顏色與混凝土色相近）加工成圓型粘貼表面。

4、沉箱養護

沉箱混凝土一般采用普通硅酸鹽水泥摻和粉煤灰拌制，夏季施工且使用泵送工藝入模的混凝土均摻和帶有緩凝成分的泵送劑，養護周期為14天。沉箱表面積大，傳統的噴灑淡水養護施工難度大，養護效果不理想，養護不到位容易造成混凝土表觀泛白且出現因干縮引起的細微裂縫，影響混凝土質量。

沉箱分段預制，傳統的人工拽水管進行噴灑，8m以上高度時，養護人員必須通過爬梯將養護水管拖至每段操作平臺上可進行養護，投入的人力、時間多，勞動強度大，上部的混凝土存在養護盲期；人工噴灑養護水流量大，造成很大水資源浪費，且容易噴灑濺至附件電閘箱等電器上方，存在較大安全隱患。

目前已投入使用的自動噴淋系統由焊接于操作平臺前沿鋼管、輸水橡膠管、電子閥門、時間繼電器組成。將直徑為30mm鋼管鉆直徑1.5mm細孔，鉆孔間距為5cm，分別將鉆孔的鋼管焊接在操作平臺前沿附近，當操作平臺就位后，將四面的鋼管用軟管連通，留出一個總進水管，將主輸水橡膠管分別連接電子閥門與鋼管預留的總進水管，通過時間繼電器設置自動養護時間與養護間隔時間，時間設置視氣溫而定，養護時間一般設置為30s，間隔時間一般設置為1h。

(作者單位：河北省水運工程質量安全監督局)