超薄超高防浪墻在秦皇島東圍堤工程中的實踐應用

過繼俞，張國棟

（中交上海航道局有限公司，上海150001）

1 工程概況及實施背景

圍海造地二期東圍堤及吹填工程施工二標段位于渤海遼東灣灣口處，西臨山海關造船廠，東臨河北省遼寧省省界，北靠鵬泰糧油食品有限公司廠區，距秦皇島市海港區25km，地理座標為 N39o59′12″，E119o50′30″。取泥區位于現有航道外段，面積349.07萬m2，距吹填區直線距離6～8km。其中，圍堤總長1400米，陸域吹填面積1296.56畝，吹填方量約870萬方。填海造陸工程圍海形成的區域，將用于修造船業、金屬加工業和石油鉆機械等產業基地，對發展沿海經濟、節省土地資源具有重要意義。

2 關鍵難點

圍海造地二期東圍堤及吹填工程施工二標段為圍海造地工程，圍堤堤頂結構采用L型鋼筋混凝土擋浪墻，擋浪墻底座為900mm厚的灌漿塊石和100mm厚的素混凝土墊層，擋浪墻底標高為+3.5m，頂標高為+8.0m，底板厚度1.5m，立板厚度為1.2m，墻頂設置了加固倒角，鋼筋混凝土擋浪墻總長度為1400m，現澆混凝土總量為17254m3，混凝土強度等級為C40F350，施工強度大，超薄超高的特點加大了工序施工的難點，成為了本項目需要攻克的關鍵難點。結構斷面如下：

3 總體安排

灌砌塊石施工開設2個工作面，從中間往兩端分頭施工，人工分倉進行砌筑，每倉12m，與擋浪墻保持一致。采用3套定型鋼模板，在K2+800、K2+400、K1+900三處展開3個工作面，由南向北同時推進，每倉長度為12m，采用跳倉澆筑。為避免擋浪墻底板混凝土上浮，擋浪墻高程+6.0m位置設一道水平施工縫，分兩層進行澆筑，底層澆筑高度2.5m，上層澆筑高度2m。底層采用溜槽直接進行澆筑，上層采用混凝土泵車進行澆筑。

4 超薄超高防浪墻施工工藝技術[1]

4.1 模板工程（核心工序）

墻模板的總計算高度H=4.5m；混凝土按兩次進行澆注。鋼模選材：模板面板5mm，豎肋采用6.3#槽鋼，間距30cm，橫肋采用2*10#槽鋼，間距70cm，穿墻螺栓為M16圓鋼@70*75cm。墻模板的計算參照《混凝土結構設計規范》GB50010-2010、《鋼結構設計規范》(GB 50017-2003)、《混凝土結構工程施工規范》GB506666-2011等規范。墻模板的背部支撐由兩層龍骨（木楞或鋼楞）組成：直接支撐模板的為次龍骨，即內龍骨；用以支撐內層龍骨的為主龍骨，即外龍骨。組裝墻體模板時，通過穿墻螺栓將墻體兩側模板拉結，每個穿墻螺栓成為主龍骨支點。

根據規范，當采用溜槽、串筒或導管時，傾倒混凝土產生的荷載標準值為：2.00kN/m2。

查得 6.3#槽鋼截面特性如下：Ix=50.786cm4、Wx=16.123cm3；

查得10#槽鋼截面特性如下：Ix=198.3cm4、Wx=39.7cm3；

①荷載計算：

按下列二式計算，取其中最小值：F=0.22γtβ1β2V1/2=0.22*24*7*1.2*1.15*21/2=72.1kN/m2，F=γH=24*4.5=108kN/m2，兩者取小值F=72.1kN/m2，考慮振動荷載4kN/m2，F最大=72.1+4=76.1kN/m2

其中：γ——混凝土密度，取γ=24KN/m3

t0——混凝土初凝時間，取t0=7h

β1——外加劑影響修正系數，不摻外加劑取β1=1.0,摻具有緩凝左右外加劑取β1=1.2,取1.2。

β2——混凝土坍落度影響修正系數，坍落度小于3cm,取0.85,5～9cm時取1.0,11～15cm時取1.15,這里取1.15。

V——混凝土灌注速度（m/h）,這里取2。

H——混凝土側壓力計算位置至新澆混凝土頂面的總高度

②豎肋（6.3#[）計算

豎肋可視為跨度為70cm的多跨連續梁，為了計算方便，簡化為1跨70cm的簡支梁，承受的荷載為均布荷載q，這樣計算結果偏安全。

q=F*0.3=22.8 N/mm

M=1/8*q*l2=1/8×22.8*7002=1396500N/mm

σ=M/W=1396500/16123=86.6（MPa）＜[σ]=170（MPa），強度檢算通過。

③橫龍骨(10#[)計算

橫龍骨可簡化為1跨75cm的簡支梁，承受的荷載為均布荷載q，這樣計算結果偏安全。

q=F*0.7=53.27N/mm

M=1/8*q*l2=1/8×53.27×502=3745546.9N/mm

σ=M/W=3745546.9/（2*39700）=47.2（MPa）＜[σ]=170（MPa）強度檢算通過。

④拉桿驗算

查表得：穿墻螺栓的型號：M16；穿墻螺栓面積：A=201mm2；穿墻螺栓最大容許拉力值：[N]=60.31kN；穿墻螺栓所受的最大拉力：N=76×0.700×0.750=39.9kN。穿墻螺栓所受的最大拉力N=39.9kN小于穿墻螺栓最大容許拉力值 [N]=60.31kN，滿足要求。

⑤豎肋撓度計算

Wa=5qL4/（384*E*I）=5*22.8*7004/(384*2.1*105*50.786*104)=0.67mm〈700/500=1.4mm，檢算通過。

⑥橫龍骨撓度計算

Wa=5qL4/384EI=5*53.27*7504/(384*2.1*105*2*198.3*104)=0.26mm＜[750/400]，檢算通過。

⑦（5mm面板）鋼板撓度計算

B0=Eh3/（12*（1-v2））=2.1*105*53/(12*(1-0.32))

=24*105N.mm

Wmax=Kf*p*L4/B0=0.00229*0.076*3004/24*105=0.59mm，0.59mm＜[300/250]，檢算通過。

根據《混凝土結構工程施工規范》GB506666-2011第4.3.10條：模板支架的高寬比不宜大于3；當高寬比大于3時，應增設穩定性措施，并應進行支架的抗傾覆驗算。因擋浪墻最大高寬比為2m/1.2m=1.67＜3，所以勿需進行抗傾覆計算，也勿需增設穩定性措施。

4.2 混凝土工程

4.2.1 建筑方法

嚴格控制混凝土質量，素混凝土混凝土坍落度控制為8～12cm，擋浪墻混凝土（C40F350）坍落度控制為12～16cm，底層用溜槽澆筑，上層用泵送法澆筑。

4.2.2 混凝土澆搗

混凝土澆筑應連續進行，如必須中斷時，其中斷時間不得超過混凝土從攪拌至澆筑完畢所允許的初凝時間。混凝土澆搗應先振中心，再振搗四角，確保混凝土中氣泡溢出，密切注意混凝土流淌，必須做到流淌部分混凝土不漏振，杜絕產生漏振現象。

4.2.3 施工縫處理

若施工間歇時間未超過所采用水泥的初凝時間(根據本工程特點，不應超過2h)，繼續澆筑混凝土時，可將新混凝土均勻傾入，蓋滿先澆好的混凝土，然后用振搗工具穿過新混凝土達到已澆筑好的混凝土層內5～10cm，將新老混凝土一并搗實，結成整體。若施工間竭時間超過所采用水泥的初凝時間，須等待已澆筑的混凝土強度不小于1.18MPa時（根據實驗報告確定凝固時間），方可繼續施工。

4.2.4 養護

澆筑完畢后及時加以覆蓋，結硬后保濕養護，本工程混凝土使用的是普通硅酸鹽水泥，有抗凍要求，潮濕養護之后，宜在空氣中干燥碳化7～14天。

4.2.5 大體積混凝土防裂措施

①降低水泥水化熱，試驗確定最佳配比。

②施工中應降低混凝土的澆筑溫度。夏季施工，在骨料堆場搭設通風良好的遮陽棚，水泥降到自然溫度后方能使用。混凝土在運輸和澆筑過程中，設法遮陽，防止暴曬，混凝土的入模溫度不高于30℃。

③本工程采用跳倉施工，變形縫間距12m、縫寬2cm，縫內填塞厚度20mm的瀝青木絲板。為保證混凝土澆筑質量，避免底板混凝土上浮，在擋浪墻高程+6.0m位置設一道水平施工縫，分底、頂兩層進行澆筑，底層澆筑高度2.5m，頂層澆筑高度2m。

5 質量檢查成果

本次擋浪墻混凝土澆筑共計94個單元，實際施工94個單元，施工質量檢查結果優良94個單元，優良率100%，說明采用該種工藝進行超高、超薄擋浪墻施工符合設計要求。

6 結語

超高超薄防浪墻的成功澆筑，順利推進實施，為東圍堤項目的整體推進奠定了堅實的基礎，也為公司在類似的混凝土結構物施工中積累了寶貴經驗，具有重要的實踐應用意義。