港珠澳大橋西人工島敞開段隧道清水混凝土施工

劉昊檳，孟令月，賈紫陽

港珠澳大橋西人工島敞開段隧道清水混凝土施工

劉昊檳，孟令月，賈紫陽

（中交一航局第一工程有限公司，天津300456）

為提升港珠澳大橋隧道口部整體景觀效果，敞開段隧道外露面均采用飾面清水混凝土施工工藝。結(jié)合敞開段隧道清水混凝土施工條件，通過確定方案、固定工序、優(yōu)化工藝等過程，穩(wěn)步提高清水混凝土施工水平。在施工過程中采用高效高品質(zhì)模板系統(tǒng)、高頻振搗棒及穩(wěn)定性高的混凝土，有效提高了清水混凝土表觀質(zhì)量，同時(shí)避免了混凝土的漏漿、氣泡、麻面等缺陷。

港珠澳大橋；清水混凝土；清水模板；施工技術(shù)

1 工程概況及特點(diǎn)分析

1.1 工程概況

港珠澳大橋島隧工程通過東、西人工島實(shí)現(xiàn)橋隧轉(zhuǎn)換，其中人工島上設(shè)置島上段隧道暗埋段、敞開段，以進(jìn)行島橋過渡及島隧過渡。隧道敞開段分為減光段及U形槽段，橫斷面為山形結(jié)構(gòu)，寬度由43.54 m變化至56.48m，雙向六車道，設(shè)置2.98%縱坡。隧道主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為120 a，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)及防水等級(jí)均為一級(jí)。敞開段（含減光段）主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻外露面采用飾面清水混凝土。敞開段減光段部分起訖里程為K12+ 781.0~K12+891.0，長110m，主要包含OW 1段—OW 4段共4個(gè)節(jié)段，其中OW1段與暗埋段相接；U形槽段起訖里程樁號(hào)為K12+891.0—K13+108.0，長217 m，包含有OW 5—OW 10共6個(gè)節(jié)段。其中，OW9段與匝道聯(lián)通形成島上互通，OW 10段與路基段相接形成島橋過渡。敞開段隧道OW1—OW3段平面布置見圖1。

減光段底板最厚處達(dá)3.15 m，最薄處為2.4 m，外伸趾板伸出側(cè)墻外邊線約2.5m；側(cè)墻厚度均為2.51m（除OW1段為2.91m外），中墻厚度為1.1 m；側(cè)墻墻頂面水平，中墻頂面坡度為8%。西人工島敞開段隧道典型斷面如圖2所示。清水混凝土墻體標(biāo)準(zhǔn)分段長度為15m，各節(jié)段間均設(shè)置寬8mm變形縫。

圖1 敞開段隧道OW 1—OW 3段平面布置圖Fig.1 Plan layoutof segmentsOW 1-OW 3 of open tunnel

圖2 西人工島敞開段隧道典型斷面圖（剖切里程K12+813.0）Fig.2 Sectional view ofopen tunnelatW est Island(K12+813.0)

1.2 特點(diǎn)分析

與常規(guī)清水混凝土施工工藝相比，敞開段隧道清水混凝土主要有以下特點(diǎn):

1）結(jié)構(gòu)斷面形式多。敞開段隧道結(jié)構(gòu)斷面形式復(fù)雜多變，側(cè)墻厚度由2.91 m漸變至1.2 m，最高處達(dá)9.9 m；中墻厚度為1.1 m，最高處達(dá)15.2m。

2）模板設(shè)計(jì)與安裝難度大。中墻及側(cè)墻采用飾面清水混凝土，混凝土表觀質(zhì)量要求高，對(duì)模板設(shè)計(jì)及安裝提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

3）清水混凝土要求高，施工組織難度大。敞開段隧道屬大體積混凝土[1]，而且無法避開高溫時(shí)段澆筑，混凝土分層間易出現(xiàn)分層痕跡，施工組織困難。

2 施工工藝及方法

2.1 鋼筋綁扎

敞開段隧道各個(gè)節(jié)段鋼筋均采用HRB400級(jí)鋼筋，檢驗(yàn)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后，運(yùn)至現(xiàn)場。2.1.1鋼筋連接點(diǎn)的設(shè)置

為提高鋼筋原材利用效率，對(duì)鋼筋的接頭位置進(jìn)行統(tǒng)籌考慮。側(cè)墻及中墻結(jié)構(gòu)底口坡度為2.98%，中墻頂部坡度為8%，側(cè)墻頂部水平，需將鋼筋預(yù)留部分進(jìn)行合理斷開，中墻鋼筋預(yù)留部分頂部坡度設(shè)置為8%，側(cè)墻頂部設(shè)置為水平。以中墻為例，主筋預(yù)留部分頂部坡度設(shè)置為8%，鋼筋綁扎時(shí)，接駁相同長度的鋼筋。

2.1.2 鋼筋綁扎

根據(jù)節(jié)段施工縫及變形縫位置由東向西進(jìn)行敞開段鋼筋綁扎，高度最高達(dá)15.2 m，豎向鋼筋分次接高，順序?yàn)?底板預(yù)留插筋→搭設(shè)工作支架并安裝勁性骨架→預(yù)留鋼筋接高（圖3）。鋼筋混凝土墊塊強(qiáng)度等級(jí)、密實(shí)度及顏色應(yīng)與結(jié)構(gòu)混凝土相同，為帶波紋長條形墊塊，波紋側(cè)與模板接觸，減少墊塊與模板的接觸面積。

圖3 側(cè)墻鋼筋安裝工藝示意圖Fig.3 Technology for fixing of reinforcement

2.2 模板工程

2.2.1 模板拼裝

清水混凝土模板及臺(tái)車等進(jìn)場后，運(yùn)輸至拼裝區(qū)附近存放，并做好防潮、防曬、防火措施，設(shè)置警示標(biāo)識(shí)牌，同時(shí)設(shè)置3個(gè)頂面水平的4 M×16 m模板組拼平臺(tái)。模板拼裝順序如下:1）將主圍囹放置在平臺(tái)上，圍囹間距150 cm；2）按照設(shè)計(jì)位置擺放24 cm木工字梁；3）滿鋪2 cm“襯板”；4）“襯板”和面板鋪設(shè)完成后將其從平臺(tái)上架起，架起高度約180 cm；5）在模板下方將清水混凝土面板釘裝在“襯板”上；6）釘裝完成后，將模板翻轉(zhuǎn)；7）安裝調(diào)整桿、工作護(hù)欄等；8）將模板安裝在臺(tái)車上，完成拼裝。

模板拼裝時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)板面間設(shè)置1 mm厚、10 mm寬單面膠止?jié){膠條，止?jié){條邊緣距離標(biāo)準(zhǔn)板面內(nèi)側(cè)1mm。具體做法如圖4所示。

圖4 模板板面間止水膠條示意圖Fig.4 Rubberwater stop between panelsof formwork

2.2.2 模板安裝

敞開段隧道首節(jié)段模板安裝及垂直度調(diào)整僅需斜撐支撐，屬常規(guī)工藝。首節(jié)段混凝土施工完成后將臺(tái)車與模板連接成一體，之后各節(jié)段使用臺(tái)車將模板移至設(shè)計(jì)位置并進(jìn)行模板安裝。首節(jié)段之后各節(jié)段模板安裝如下。

1）脫模劑涂抹。首節(jié)段之后，模板與臺(tái)車連接成一體。首先進(jìn)行模板清理，然后使用棉紗對(duì)模板整體進(jìn)行脫模劑涂抹。

2）模板安裝。上一澆筑段模板改裝、清理完成后，臺(tái)車連同模板移至本澆筑段上方，拆除1.4 m調(diào)整桿，使用手扳葫蘆將模板拉近至離墻面約5 cm，安裝1.8m調(diào)整桿，使用1.8m調(diào)整桿將模板拉至設(shè)計(jì)位置（圖5），使用臺(tái)車頂部上下調(diào)整桿及千斤頂調(diào)整模板上下位置并加固。

圖5 調(diào)整桿位置示意圖Fig.5 Position ofadjusting rod

2.2.3 模板拆除

模板拆除時(shí)，首先拆除端頭模板，使用1.8 m調(diào)整桿將模板與混凝土面拉離約5 cm，拆除1.8 m調(diào)整桿，使用手扳葫蘆將模板拉離墻體約50 cm，安裝1.4 m調(diào)整桿，將模板與臺(tái)車再次連為整體，采用扁鏟、棉布、高壓水槍等進(jìn)行模板清理，然后噴涂脫模劑，準(zhǔn)備進(jìn)行下一節(jié)段模板安裝。

3 清水混凝土施工

3.1 混凝土攪拌、運(yùn)輸

在西島南北兩側(cè)各設(shè)立1臺(tái)2 m3強(qiáng)制式雙臥軸拌和站，保障混凝土連續(xù)澆筑。待第一盤混凝土和易性、含氣量及坍落度等性能指標(biāo)能滿足要求后，開展正式混凝土拌合及澆筑，并對(duì)每一批次混凝土進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方能運(yùn)至現(xiàn)場。混凝土經(jīng)島上循環(huán)道路運(yùn)輸至待澆筑區(qū)域，采用汽車泵進(jìn)行泵送。混凝土坍落度控制在200 mm±20mm，并實(shí)測出機(jī)、入模溫度。

3.2 混凝土澆筑

敞開段首節(jié)段施工時(shí)，汽車泵布置在鄰近暗埋段頂板上。首節(jié)段之后節(jié)段施工時(shí)，汽車泵開上敞開段首節(jié)段行車道底板上，通過澆筑通道澆筑混凝土。如此，泵車均布置在前一節(jié)段行車道底板處，依次澆筑。

澆筑側(cè)墻及中墻時(shí)，由東向西往復(fù)式澆筑振搗，間隔2~4 m設(shè)置一處φ20 cm串筒。每個(gè)澆筑區(qū)使用帶標(biāo)記的PVC管或其他方式測量下料厚度，確保分層厚度控制在30~50 cm之間。

3.3 混凝土振搗

混凝土澆筑時(shí)，在側(cè)墻及中墻間隔3~5 m長度范圍內(nèi)設(shè)置一名振搗手，采用進(jìn)口高頻插入式振搗棒。振搗點(diǎn)離模板15~25 cm，并提前標(biāo)記移動(dòng)間距30~50 cm。振搗順序從近模板處開始，先外后內(nèi)，逐點(diǎn)進(jìn)行。通過標(biāo)記使振搗棒插入下層混凝土不少于12 cm，使用秒表控制振搗時(shí)間，每一振點(diǎn)的振搗停留時(shí)間為15 s，上提速度3.5~5 cm/s，以混凝土停止下沉、不出現(xiàn)氣泡、表面呈現(xiàn)浮漿為度。

為防止頂部出現(xiàn)松頂形成色差，對(duì)頂層混凝土進(jìn)行二次振搗，時(shí)間間隔約1 h，并根據(jù)天氣情況、混凝土狀態(tài)調(diào)整間隔時(shí)間。

3.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土收面后，及時(shí)覆蓋兩層復(fù)合土工布（帶一層塑料薄膜），側(cè)面進(jìn)行綁緊壓實(shí)，確保密封保溫保濕。在模板拆除后立即覆蓋二層密封的復(fù)合土工布，塑料薄膜面貼緊混凝土面，密封保溫保濕養(yǎng)護(hù)不少于14 d[2]。養(yǎng)護(hù)期間，采用繩索將復(fù)合土工布與混凝土面拉緊，派專人檢查。

3.5 成品保護(hù)

為避免混凝土表面被雨水沖刷污染，模板拆除后立即將混凝土面密閉覆蓋。側(cè)墻循環(huán)水管出水口設(shè)置在非清水混凝土面，中墻設(shè)置在端頭處，避免循環(huán)水管溫控用水（含銹）污染清水混凝土表面。

混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2 MPa前，不得在其上踩踏或進(jìn)行其他施工。在墻體兩側(cè)設(shè)置防護(hù)欄桿及架立警示牌架，以防亂涂、亂畫或破壞清水混凝土表面。加強(qiáng)對(duì)施工縫鑿毛質(zhì)量控制，在結(jié)構(gòu)四周（距邊緣1 cm處）彈線、切縫，以防破壞混凝土邊線順直度。

敞開段隧道已完成節(jié)段側(cè)墻及中墻清水混凝土觀感質(zhì)量較好，達(dá)到了預(yù)期的質(zhì)量目標(biāo)，為大面積施工積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。混凝土觀感質(zhì)量如圖6所示。

圖6 清水混凝土整體質(zhì)量Fig.6 Integralquality of fair-faced concrete

4 結(jié)語

本文介紹了在外海、高溫及大體積等特殊條件下清水混凝土施工工藝，通過不斷改進(jìn)積累模板止?jié){、效果條加固、混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)及控裂等關(guān)鍵工序施工經(jīng)驗(yàn)，輔以施工人員素質(zhì)、經(jīng)驗(yàn)不斷提高，可最大限度地提升清水混凝土質(zhì)量[3-4]，為特殊條件下清水混凝土施工提供借鑒。

[1]GB 50496—2009，大體積混凝土施工規(guī)范[S].

GB 50496—2009,Code forconstruction ofmass concrete[S].

[2]李本章.混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)技術(shù)探索[J].中國西部科技，2003（5）:50-51.

LIBen-zhang.The exploration of technology on concrete pouring and curing[J].Science and Technology of West China,2003(5): 50-51.

[3]JGJ169—2009，清水混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].

JGJ 169—2009,Technical specification for fair-faced concrete construction[S].

[4]吳平，王聰，邵亮，等.東人工島擋浪墻墻身清水混凝土施工技術(shù)[J].中國港灣建設(shè)，2015，35（11）:73-76.

WU Ping,WANGCong,SHAO Liang,etal.Construction technology for fair-faced concrete ofprotectionwall in eastartificial island[J]. China Harbour Engineering,2015,35(11):73-76.

Construction of fair-faced concrete for open tunnel of thewest artificial island of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge

LIUHao-bin,MENG Ling-yue,JIA Zi-yang
（No.1 Engineering Co.,Ltd.of CCCCFirstHarbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300456,China）

In order to improve the landscape effect at the entrance of HZMB tunnel,fair-faced concrete isused.Based on the conditions for fair-faced concrete construction at the entrance of HZMB tunnel and byway ofdetermination of the construction scheme and working process and the optimization of the construction technology,the level of fair-faced concrete construction was improved steadily.With the use of high-efficiency and high quality formwork,high-frequency vibrators and high performance concrete,the apparent quality of the fair-faced concrete was significantly improved and such defects as grout leakage,bubblesand pitted surfaceswerealsoavoided.

Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge;fair-faced concrete;formwork for fair-faced concrete;construction technology

U655.56；TU755

B

2095-7874（2016）07-0076-04

10.7640/zggw js201607022

2016-05-11

劉昊檳（1983—），男，黑龍江佳木斯人，碩士，副主任工程師，高級(jí)工程師，建筑與土木工程專業(yè)。E-mail:283096684@qq.com