港珠澳大橋東人工島清水混凝土外觀質(zhì)量控制

莫日雄，陳利軍

港珠澳大橋東人工島清水混凝土外觀質(zhì)量控制

莫日雄，陳利軍

（中交三航局第二工程有限公司，上海200122）

港珠澳大橋島隧工程作為粵港澳三地的地標(biāo)性建筑，因其景觀需要，率先大面積采用清水混凝土施工工藝。文中以港珠澳大橋東人工島擋浪墻及敞開段墻身為工程背景，從模板制作及安裝、混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)角度，重點闡述在清水混凝土施工過程中針對混凝土外觀質(zhì)量的控制措施。

清水混凝土；外觀質(zhì)量；精細(xì)化施工

1 工程概況

港珠澳大橋東人工島規(guī)劃定位為景觀島，為了提升人工島的藝術(shù)欣賞價值，設(shè)計師對人工島擋浪墻墻身、隧道敞開段墻身采用了飾面清水混凝土工藝。其中，擋浪墻墻身清水混凝土澆筑方量約7 200 m3，敞開段隧道墻身清水混凝土澆筑方量為7 300 m3，是目前國內(nèi)首次在單項工程中大面積應(yīng)用清水混凝土工藝的工程。

1.1 擋浪墻墻身結(jié)構(gòu)

東人工島擋浪墻沿護(hù)岸前沿線一周布置，全長1 386.15 m，為素混凝土結(jié)構(gòu)，主要結(jié)構(gòu)斷面形式為“L”形，如圖1所示。

圖1 擋浪墻結(jié)構(gòu)典型斷面圖Fig.1 Typical crosssection ofw avew alls

前底部有倒梯形前齒，南側(cè)墻身頂標(biāo)高為+8.5 m，底板寬度為6.5 m；北側(cè)頂標(biāo)高為+8.0 m，底板寬度為5.0 m，墻身頂部坡度為1%。每一分段在前沿線上的長度為4.49～16.047 m不等。兩段擋浪墻間的結(jié)構(gòu)縫寬度為10 mm，混凝土強度等級為C30。墻身島內(nèi)側(cè)面為清水混凝土面[1]。

1.2 東人工島敞開段墻身結(jié)構(gòu)

東人工島敞開段全長288.781m，縱向2.98%坡度，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，共分10段（OE1—OE10），每段間設(shè)1道變形縫。敞開段結(jié)構(gòu)混凝土強度等級C45，其主要結(jié)構(gòu)斷面形式為山字形，見圖2。側(cè)墻內(nèi)側(cè)和中墻兩側(cè)為清水混凝土面。

圖2 敞開段結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Schematic diagraMof open section of tunnel

2 清水混凝土質(zhì)量控制目標(biāo)

東人工島作為港珠澳大橋連接香港的重要標(biāo)段，除了滿足港珠澳大橋120 a的耐久性要求外，還需滿足其作為景觀島的外觀質(zhì)量要求。清水混凝土結(jié)構(gòu)需達(dá)到以下質(zhì)量目標(biāo)。

1）符合清水混凝土定義:表面平整光滑、色澤均勻、棱角分明、無碰損和污染。

2）符合《港珠澳大橋島隧工程清水混凝土施工規(guī)程》及清水設(shè)計施工要求[2-4]。

3 精細(xì)化控制措施

3.1 優(yōu)化配合比

3.1.1 清水混凝土配合比選定試驗

項目部聯(lián)合上海港灣院、特密斯減水劑廠家在中心實驗室進(jìn)行混凝土配合比初步試驗，主要調(diào)整了減水劑減水率、保水劑摻量、消泡劑摻量等，測試新拌混凝土的坍落度、擴展度、含氣量等性能，解決混凝土和易性、泌水、氣泡和色差等問題。

3.1.2 東島現(xiàn)場小尺寸模型試驗

采用維薩板作為模板，制作4個尺寸為長1.22m、寬1.22m、高1.2m和1.5 m素混凝土試驗?zāi)Ｐ停M(jìn)行清水混凝土小尺寸模型試驗，主要對混凝土坍落度、施工工藝、模板和脫模劑等驗證點進(jìn)行驗證。

通過觀察混凝土出機、澆筑狀態(tài)驗證混凝土配合比及坍落度影響；通過不同模型之間的對比驗證混凝土從攪拌到養(yǎng)護(hù)整個施工工藝；通過同一模型不同面對比不同種類、不同性質(zhì)及不同涂刷方式脫模劑的使用效果；通過模型試驗確定混凝土狀態(tài)、澆筑施工工藝和優(yōu)選脫模劑。

3.2 形成作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

通過前期大量的試驗研究和典型施工，編制了《港珠澳大橋島隧工程清水混凝土施工規(guī)程》[3]，細(xì)化過程中的控制措施，明確每道工序的自檢標(biāo)準(zhǔn)，使得清水混凝土施工更加規(guī)范。

3.3 細(xì)化工藝及落實標(biāo)準(zhǔn)

3.3.1 模板工程

模板的平整度、拼縫等指標(biāo)對于混凝土的外觀質(zhì)量起著關(guān)鍵作用，因此，為了確?；炷帘砻娴南s縫達(dá)到橫平豎直、水平交圈、豎向成線的要求，采取了相關(guān)措施使模板的制作與安裝偏差符合表1的標(biāo)準(zhǔn)。

表1 模板制作與安裝的允許偏差Table 1 Tolerancesofmanufactu re and installation of formwork

1）模板平整度的保證措施

在模板制作前準(zhǔn)備平整干凈的組裝平臺，組裝過程中用水平靠尺校核調(diào)整平臺的平整度，用直角靠尺校核平臺兩邊靠板的垂直度，確保組裝平臺的平整度及垂直度高于模板制作標(biāo)準(zhǔn)。按照模板設(shè)計圖紙要求的間距，制作木梁和鋼梁的定位條，并固定在組裝平臺上，拼裝模板時只需將鋼梁和木梁擺放在定位條上，并靠緊兩邊靠板，使用木梁連接器連接成整體。

面板固定時，迎水面（非清水混凝土面，下同）的模板可從正面使用TSS 6×60螺釘與每根木梁釘固。螺釘鉆設(shè)前在面板上依據(jù)螺釘?shù)呐挪奸g距彈線標(biāo)識螺釘位置，然后再逐根鉆設(shè)。鉆設(shè)時注意控制螺釘頭應(yīng)盡量與模板面齊平。背水面（清水混凝土面，下同）的模板為雙層板，在架高平臺上從模板背面使用TSS 8×38螺釘把襯板與面板連接牢固，螺釘不穿過面板，以防在混凝土面上留下釘印，釘固螺釘時用對拉夾具夾緊兩層板，防止偏位。

2）模板拼縫高低差及拼縫間隙的控制措施

墻身模板迎水面為單層板，拼裝時將面板間的拼縫設(shè)置在木梁寬度的中間，以利于控制拼縫的錯臺，而背水面為雙層板，拼裝時，襯板與面板的拼縫設(shè)置在同一方向上重疊。在進(jìn)行面板拼裝時，采用兩端對拉的方式對拼縫進(jìn)行擠壓，以確保模板拼縫小于1 mm且錯臺小于0.5 mm。具體拼裝步驟如下。

①在模板切割面刷涂厚薄均勻的防水漆以防止模板浸水膨脹受損，待防水漆風(fēng)干后沿拼縫粘貼厚2 mm的橡膠止?jié){條，粘止?jié){條時，需保持止?jié){條邊距離面板正面上口2 mm，以保證面板擠緊后止?jié){條與面板齊平。

②沿模板長度方向布設(shè)2~3道對拉系統(tǒng)（圖3），兩端同時用錘子均勻敲擊，直到拼縫寬度滿足設(shè)計要求為止，擠壓時在模板表面和側(cè)面墊木方或木板保護(hù)邊角及面層。

3）模板止?jié){措施

圖3 對拉方式擠壓拼縫Fig.3 Jointing by pressing w ith opposite-pulling of tie rods

①模板與臺口貼合處止?jié){

本工程清水構(gòu)件基本采用“墻包底”工藝進(jìn)行止?jié){。墻身模板安裝前，在底板臺口上測量放樣墻身邊線，根據(jù)邊線位置打磨或修平臺口立面。在臺口立面貼3 mm厚的橡膠止?jié){條，粘貼時注意保證止?jié){條邊離臺口上口邊2mm，確保模板與臺口靠緊后止?jié){條邊與臺口上口邊齊平。模板加固完成后，底板上口內(nèi)側(cè)與模板交接處涂1層玻璃膠，玻璃膠擠涂時需少量但不漏涂，玻璃膠凝固后再抹上1層水泥砂漿密封，形成3道止?jié){。

②對拉桿堵頭止?jié){

為確?；炷撩鎸走_(dá)到排列整齊、孔洞封堵密實、凹孔棱角圓滑的標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)先在面板上測放對拉孔位置，使內(nèi)外側(cè)模板的對拉孔在同一直線上。鉆孔后，用防水漆涂刷對拉孔內(nèi)側(cè)，防止面板受水浸而易損壞，采用與模板寬度等長的限位卡槽，對PVC套管加工，使切口平整，保證塑料堵頭與PVC管和模板連接緊密，見圖4。

圖4 對拉螺桿處止?jié){Fig.4 G rout stopping atopposite-pu lling tie rods

在堵頭的頭尾各使用3 mm厚止?jié){條和止?jié){環(huán)，以防止漏漿，并保證拉桿孔口線條清晰平整。將塑料堵頭的尾端插入PVC管，另一端頂住模板面，插入拉桿后擰緊兩端蝶形螺母。

③陽角處止?jié){

本工程清水構(gòu)件明縫及結(jié)構(gòu)縫處均采用造型條，陽角處造型條止?jié){措施主要是:造型條與墻身模板結(jié)合面兩邊均采用2 mm止?jié){條，端封板與造型條結(jié)合面處采用3 mm止?jié){條，端封板襯板與造型條側(cè)面采用3 mm止?jié){條止?jié){（圖5）。

圖5 陽角處止?jié){Fig.5 Grout stopping at exposed corners

4）模板清理及脫模劑涂刷質(zhì)量控制

模板制作完成首次安裝前，使用扁嘴線形噴霧器進(jìn)行脫模劑噴涂，噴霧壓力控制在3~5 MPa，噴涂距離控制在50~60 cm。噴涂前檢查模板清潔度，用干凈的擦拭布對表面進(jìn)行清潔。先朝安全區(qū)試噴2~5 s，待霧狀效果穩(wěn)定之后再正式噴涂，以在模板表面形成1層均勻的薄膜覆蓋（最薄噴涂用量15~20 g/m2），且無流掛為合格標(biāo)準(zhǔn)。

模板二次使用時，基于模板間作業(yè)空間較小，不宜采用噴霧器進(jìn)行脫模劑噴涂，改用人工手抹方式，即用脫模劑浸濕干凈的擦拭布并擰干至擠不出脫模劑，然后人工均勻涂抹至模板、造型條和塑料堵頭表面，最后以用手指在模板表面輕劃不形成明顯的痕跡為合格標(biāo)準(zhǔn)。

3.3.2 鋼筋工程

敞開段墻身為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋對于混凝土外觀的影響主要在于:鋼筋間距影響對拉孔位置；鋼筋骨架或保護(hù)層墊塊尺寸偏差大導(dǎo)致墊塊擠壓模板面，最終在混凝土表面留下痕印。對此，本工程主要采取了以下措施:

1）敞開段墻身鋼筋需預(yù)埋在底板上，綁扎底板鋼筋時，在墻身鋼筋預(yù)埋范圍的邊線上測放模板上對拉孔位置，并作明顯標(biāo)識。預(yù)埋墻身豎向鋼筋時在設(shè)計允許間距偏差范圍內(nèi)避讓對拉孔位置，以確保混凝土澆筑完成后對拉孔排列整齊。

2）根據(jù)墻身縱向鋼筋間距及對拉孔位置制作定位卡尺，并沿軸線方向每隔3 m將定位卡尺焊接在墻身勁型骨架上，以控制縱向鋼筋間距并避開對拉孔位置。

3）用勁型骨架固定墻身鋼筋，在設(shè)計允許偏差范圍內(nèi)縮小整體骨架尺寸5~10 mm，確保鋼筋保護(hù)層符合設(shè)計要求，適當(dāng)增加骨架與模板面空隙，避免因?qū)輻U上緊或墊塊尺寸偏大導(dǎo)致墊塊擠壓模板面而留下痕印，影響墻身外觀質(zhì)量。

3.3.3 混凝土工程

為了使混凝土表面色澤均勻，無明顯色差，本工程從配合比優(yōu)化、振搗等工序進(jìn)行了控制指標(biāo)的細(xì)化及制定了相應(yīng)的落實措施。

1）混凝土配合比控制

為了滿足墻身外觀色澤均勻、光潔等要求，從混凝土配合比開始進(jìn)行控制。經(jīng)現(xiàn)場同尺寸模型試驗可知，擋浪墻墻身清水混凝土存在滯后泌水的問題，導(dǎo)致拆模后表面存在砂線、云斑，影響外觀質(zhì)量。對此，本工程進(jìn)行了大量關(guān)于滯后泌水室內(nèi)試驗，同時，經(jīng)現(xiàn)場擋浪墻足尺模型驗證，最終發(fā)現(xiàn)河砂中細(xì)粉含量不足是造成泌水砂線的主要原因。因此，針對現(xiàn)場原材料特性，對清水混凝土的配合比進(jìn)行了優(yōu)化。

①提高膠凝材料用量，清水混凝土配合比膠材用量不低于400 kg/m3。

②降低單方混凝土用水量，嚴(yán)格控制混凝土單方用水量不超過150 kg，控制坍落度不超過210mm。

③嚴(yán)格控制河砂粒徑0.15 mm以下細(xì)粉含量大于4%。

2）澆筑過程控制

①下灰點布置及分層厚度控制

每段擋浪墻長度為9m，共設(shè)置3個下灰點，基于墻身沒有鋼筋骨架，下料時泵管直接伸入模板內(nèi)進(jìn)行下料，確保每層下料高度不大于50 cm，防止下料過程中混凝土漿濺到模板面上形成斑點，影響墻身外觀質(zhì)量。下料時分別于前沿線兩端距陽角約60 cm處下灰，然后在中間下灰，平均分配每個點的下灰時間，使混凝土均勻分布。下料過程中通過控制每車到場的混凝土方量來控制每層下料厚度，經(jīng)計算每車到場方量為7m3可以滿足分層厚度要求。同時，澆筑過程中，使用插桿控制每個下灰點的分層厚度。

每段敞開段墻身長15m，高度最高達(dá)14.8m，且墻身內(nèi)設(shè)置鋼筋骨架及冷卻水管，難以直接用泵管下料，需沿軸線方向每隔3m設(shè)置1根PVC導(dǎo)管，導(dǎo)管底部距離施工縫50 cm。基于敞開段縱向坡度為2.98%，下料時從高程較低的下料點依次往高處推進(jìn)，在每個下料點旁邊的豎向鋼筋上每隔50 cm作標(biāo)識，以控制下料高度。

混凝土完全停止下料后方可移動下料管，并用麻袋包裹出料口或?qū)⒊隽峡谔兹胨苣z桶內(nèi)，避免余料污染模板，移動過程中由人工扶持著前進(jìn)，避免泵管碰撞模板。

②振搗間距及時間的控制

高頻振搗棒的振搗間距為50 cm，距模板面30 cm。在模板頂部每間隔50 cm做好標(biāo)記，敞開段墻身還需在鋼筋骨架上垂直于軸線方向每50 cm做好標(biāo)記，以便振搗手按照振搗間距進(jìn)行振搗，相鄰層之間應(yīng)錯開標(biāo)記進(jìn)行振搗，防止對下層混凝土重復(fù)振搗。振搗上層混凝土?xí)r至少插入下層混凝土10 cm，以模板頂口為參照在振搗棒上做標(biāo)記控制插入深度。

快速垂直插入固定深度后，留振25 s，慢速提棒約15 s，具體振搗時間由現(xiàn)場技術(shù)員和操作員根據(jù)混凝土坍落度的不同進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以混凝土不再下沉、表面平整且基本不再流動、留振時基本無氣泡冒出為參考的依據(jù)。

每個下料點合理安排相應(yīng)數(shù)量的振搗手，避免振搗手在鋼筋骨架內(nèi)大范圍移動，便于其操作，同時合理分區(qū)定人定崗，有利于確保每個振搗點的振搗時間。另外，在模板上貼牌標(biāo)識相應(yīng)振搗區(qū)域振搗手的名字，實行定區(qū)定人，有利于拆模后根據(jù)相應(yīng)區(qū)域的外觀質(zhì)量對相應(yīng)的振搗手進(jìn)行獎懲，進(jìn)一步加強振搗手的責(zé)任心，也有助于振搗手間互相對比、互相學(xué)習(xí)、共同提高。

③混凝土工作性能控制

攪拌站控制出灰時間，待上一車澆筑完畢后得到通知再進(jìn)行下一罐的攪拌，盡量減少罐車等待澆筑的時間。間隔攪拌時間應(yīng)滿足:氣溫高于25℃時≤30 min，氣溫低于25℃時≤45 min。施工現(xiàn)場每車的下料時間為15 min左右。

運輸途中，運輸車攪拌筒保持3~5 r/min的慢速轉(zhuǎn)動，卸料前應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)5~8 s。澆筑前試驗員按規(guī)定頻率對混凝土進(jìn)行坍落度檢測，坍落度滿足要求后方可下料。

④收面及二次振搗

混凝土澆筑完成后，用力拍打混凝土面進(jìn)行提漿收面，嚴(yán)禁灑水。對于敞開段及局部擋浪墻頂面存在設(shè)計坡度的，需在兩側(cè)模板上標(biāo)示出相應(yīng)標(biāo)高控制線，從高處往低處收面。頂部混凝土宜在混凝土初凝前進(jìn)行二次振搗，防止松頂，二次振搗時間根據(jù)現(xiàn)場混凝土的凝結(jié)時間而定，一般為2~3 h，遇夏季高溫時適當(dāng)縮短二次振搗時間。二次振搗時振搗棒至少插入下層10 cm。二次振搗后應(yīng)進(jìn)行二次抹面，混凝土終凝前應(yīng)進(jìn)行第三次抹面。

4 控制效果

通過對關(guān)鍵工序進(jìn)行精細(xì)化施工、標(biāo)準(zhǔn)化管理，本工程所澆筑完成的清水混凝土墻身外觀達(dá)到了要求的效果:①色澤均勻、無漏漿、流淌及沖刷痕跡；②對拉螺栓孔眼排列整齊，孔洞封堵密實，凹孔棱角圓滑；③明縫位置規(guī)律整齊、深度一致，水平交圈；④蟬縫橫平豎直、水平交圈、豎向成線，寬度均小于1mm。

5 結(jié)語

經(jīng)現(xiàn)場檢查驗證，本工程所制定的清水混凝土操作規(guī)程切實可行，各道工序的精細(xì)化措施有效保證了混凝土的外觀質(zhì)量可以達(dá)到清水混凝土的標(biāo)準(zhǔn)，可供類似工程參考。

[1]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.

WUPing,WANGCong,SHAOLiang,etal.Construction technology for fair-faced concrete of protection wall in east artificial island [J].China Harbour Engineering,2015,35(11):73-76.

[2]中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司.港珠澳大橋主體工程島隧工程施工圖設(shè)計:東人工島隧道現(xiàn)澆敞開段[R].2014.

CCCC Highway Consultants Co.,Ltd.Construction drawing of island and tunnel projectof Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge:The open section of the east island[R].2014.

[3]中交股份聯(lián)合體港珠澳大橋島隧工程項目總經(jīng)理部.港珠澳大橋島隧工程清水混凝土施工規(guī)程[S].2015.

Project Management Department for Island&Tunnel Project of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge JointVenture of China Communications Construction Co.,Ltd.Construction regulations of fairfaced concrete for Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge[S].2015.

[4]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].

Control of appearance quality of fair-faced concrete for east artificial island of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge

MORi-xiong,CHEN Li-jun
（No.2Engineering Co.,Ltd.ofCCCCThird HarborEngineering Co.,Ltd.,Shanghai200122,China）

The island&tunnelworks for Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge will be the landmark structures for Hongkong, Zhuhaiand Macao.To have the desired landscaping effect,fair-faced concrete construction technology was used in large area. Based on the construction of thewavewallsand thewalls for the open tunnel in the eastartificial island of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge,the paper focuses on themeasures to control the appearance quality of concrete in the process of fair-faced concrete construction froMthe prospectof fabrication and installation of formwork,and placementand curing of concrete.

fair-faced concrete;appearance quality;refined constructionmeasures

U655；TU528.59

B

2095-7874（2016）07-0089-05

10.7640/zggw js201607026

2016-05-23

2016-05-30

莫日雄（1987—），男，廣東廣州市人，工程師，港口與航道工程專業(yè)，從事水運工程施工管理。E-mail:583324843@qq.com