新工藝條件下提高袁沖暗涵混凝土施工質量的研究

(1.湖北水總水利水電建設股份有限公司，湖北 武漢 430000;2.湖北大班項目管理有限公司，湖北 武漢 430000)

1 前 言

鄂北地區水資源配置工程是湖北省主導建設的最大水利工程，也是我國172項全局性戰略性節水供水重大水利工程之一，其中位于老河口市的袁沖暗涵工程長8.85km，采用雙孔箱涵結構，過流凈斷面尺寸為2×4.5m×5.5m(孔數×寬×高)，設計流量38m3/s，15m/節。袁沖暗涵屬調水工程的咽喉，挖深較大，且下穿李灣河、紅腰河，高邊坡膨脹土地質情況復雜，占線長、尺寸大。根據暗涵度汛計劃、布置特點、施工長度等綜合考慮，將4.5km長的暗涵劃分為四個工區，主要采取整體鋼模臺車配合龍門布料機的新工藝進行施工。

受施工條件及工藝限制，容易產生伸縮縫及施工縫漏水，混凝土離析，腋角部位振搗的氣泡、麻面缺陷和其他質量通病，不但影響了美觀,還給工程質量留下了隱患，直接關系到通水以后的運行安全問題，在此背景下，對新工藝條件下袁沖暗涵混凝土的澆筑質量存在的問題展開QC課題研究，提出了合理的預防和治理措施，完善了施工工藝，提高了工效，確保了暗涵混凝土的施工質量。

2 暗涵整體鋼模臺車配合龍門布料機新工藝

暗涵工程施工具有作業面長、基坑作業、管身結構統一等特點，龍門式布料機可通過龍門架的橫向移動與卸料車，實現二維平面固定位置布料，同時龍門式布料機具有軌道式行走、連續作業、成本低廉的優勢。為此我們選擇了整體鋼模臺車配合龍門式布料機的新工藝進行施工。

整體鋼模臺車配合龍門布料機施工現場布置見圖1。

圖1 布料機施工現場布置典型示意圖(單位：cm)

3 暗涵混凝土施工質量存在的主要問題研究

受施工條件及工藝限制，暗涵容易產生伸縮縫及施工縫漏水、混凝土離析嚴重、腋角氣泡多、麻面缺陷和其他質量通病，不但影響了美觀,還給工程質量留下了隱患，主要問題分析如下。

3.1 伸縮縫、施工縫漏水

為防止不均勻沉降，暗涵混凝土伸縮縫止水采用兩片銅止水重疊、SR填料止水井的豎直止水方式，具體見圖2。

根據暗涵結構特性，暗涵分底板、邊墻頂板兩次澆筑完成，施工縫位于底八字腳以上50cm，具體分縫見圖3。

圖3 底板混凝土澆筑斷面 (單位：cm)

受填充工藝條件限制，SR填料井不容易被充填飽滿，止水木盒子容易形成滲漏通道；墻身鋼筋密集，容易造成施工縫鑿毛不徹底、未清理干凈、砂漿鋪筑不好，伸縮縫、施工縫少數有漏水情況。

3.2 受料高度大，容易產生離析

采用門式布料機進行布料澆筑的混凝土垂直高度約8～12m，特別是底板混凝土，高差達11m，鋼筋密集，高落差容易產生混凝土離析、骨料集中等問題，降低混凝土密實性，形成滲漏通道，難以保證混凝土質量。

3.3 暗涵腋角部位容易產生氣泡、麻面缺陷

底腋角部位采用定型鋼模板澆筑成型，定型模板加工時，因底腋角處的陽角未采用整板機械壓制成型，而是采用焊接方式打磨后成型，混凝土澆筑后，模板表面清理較困難，存在清理不到的死角；同時，在混凝土澆筑過程中，雖采取了先澆底腋角邊墻、后澆底板的方式以實現混凝土振搗排氣，但排氣效果較差，混凝土成型后，表面氣孔較多。

暗涵下部底腋角混凝土雖然通過振動排除了大多數的氣體，但是下部底腋角角度較大，且有水平模板塊，加之鋼模整體密封性好，底腋角模板位于混凝土斜上方，受混凝土自身的塑化性能影響，混凝土在澆筑時不能與底腋角模板很好地黏合。相反，若振搗過于頻繁，和易性變高，由于吊模施工振搗高差與重力原因，會使混凝土流失而下沉，氣體不能及時排除出混凝土內部，從而最終在混凝土內部和混凝土與鋼模板之間的結合面上(即混凝土表面)形成空隙、氣泡、麻面缺陷。暗涵底腋角模板及混凝土澆筑斷面見圖4。

圖4 暗涵底腋角模板及混凝土澆筑斷面

3.4 整體鋼模臺車布料機工藝澆筑的其他問題

采用整體鋼模臺車配合龍門布料機的施工工藝，在澆筑過程中使用常態混凝土，減小了水化熱和溫差，避免了暗涵混凝土墻身裂縫的發生，澆筑質量和進度相比泵送混凝土都有提升，但混凝土澆筑過程中依然會產生施工縫錯臺和拆模后暗涵混凝土表面出現麻面、氣泡、色差、漏漿等問題，影響暗涵混凝土的表觀質量。

4 暗涵混凝土施工質量控制措施

4.1 伸縮縫、施工縫漏水控制措施

銅止水根據墻身高度采用整體一次加工成形，避免了焊接和因焊接工藝造成的缺陷問題，保證了質量；SR填料井采用千斤頂擠壓成型，止水盒內填充采用電鎬改的沖擊錘擠壓，保證充填飽滿，亦加快了施工進度；伸縮縫、施工縫少數有漏水情況，采取暗涵外部打磨后，刷聚氨酯防水涂料，貼防水卷材的辦法堵住通道。千斤頂擠壓SR填料成形見圖5。

圖5 千斤頂擠壓SR成形施工

4.2 受料高度大產生的混凝土離析處理措施

結合工程實際，我們提出了采用魚刺式串筒、橡皮串筒等方式進行緩沖，改善了離析問題。

暗涵最大高度7.9m，布料機高度12m，布料小車至暗涵底板上層鋼筋高度達10.5m，施工過程中在上、中、下位置設3節魚刺形緩沖串筒，末端設1節橡皮溜筒；在混凝土垂直運輸過程中，“魚刺”筒、橡皮筒可有效減緩混凝土的垂直下落速度，有效控制混凝土的骨料離析(見圖6)。

圖6 魚刺串筒展開

4.3 暗涵腋角部位容易產生氣泡、麻面缺陷處理措施

4.3.1 模板、振搗優化

為了確保腋角部位混凝土澆筑過程中氣泡能夠及時排出，底腋角及水平部位模板表面張貼透水模板布，同時在腋角及止水部位混凝土澆筑過程中及時加強振搗，在模板外側用橡皮錘進行人工振搗，并在混凝土初凝前進行二次復振，保證混凝土外觀質量。

此外，對面板的清理打磨不夠容易使氣泡在鋼板凹陷處聚集，使混凝土表面產生密布的氣眼；使用的脫模劑不合適或面板未清理干凈都容易使氣泡聚集形成更大的氣泡。

4.3.2 優化施工工藝及方法

在混凝土澆筑過程中，采取先澆底腋角邊墻、后澆底板的方式，即先澆筑底板(預留30cm左右最后澆筑)，接著澆筑邊墻腋角，最后再澆預留的底板部分混凝土；同時腋角部位采用小型振搗棒從上方斜45°向下插入，與模板平行，沿模板插搗混凝土，確保做到分層下料、分層搗固，以實現混凝土振搗排氣。

混凝土布料采用“縱向分段、豎向斜分層”的澆筑方法，縱向按照不同受料點位置分段進行施工，豎向嚴格按照30～50cm分層布料振搗。布料時先由一端的底腋角處開始進行底腋角鋪底澆筑，到相鄰受料點位置后再由先澆筑的一端開始進行斜分層澆筑，在將近另一端時，為避免端部混凝土產生蜂窩等不密實現象，應改從另一端向相反方向投料進行合龍。采用該方法澆筑時，一氣呵成連續澆筑，混凝土外觀會較為美觀，既可避免產生施工縫，又可以避免混凝土在振搗過程中因流動過大而造成離析。

4.3.3 優化配合比和引氣劑的使用

施工中嚴格控制混凝土中粗骨料級配,優化混凝土配合比，降低水灰比，增加適當的引氣劑，減小氣泡的產生。

通過現場澆筑試驗，結合聚羧酸高效減水劑的標準要求，確定了三種外加劑引氣成分調整的參數：十二烷基硫酸鈉含量1400g/t、葡萄糖酸鈉含量40000g/t、聚羧酸外加劑摻量0.8%(聚羧酸高效外加劑以20%濃度溶液摻入混凝土)，調整后現場基本無大氣泡集中現象，混凝土含氣量穩定。

調整后的聚羧酸外加劑能夠改善混凝土拌和物的和易性，經現場檢測混凝土的含氣量為3.7%～4.2%，且保持穩定，基本已消除原有混凝土拌和物中存在的明顯大氣泡集中現象。

4.4 整體鋼模臺車布料機工藝澆筑的其他問題處理

為了確保腋角部位混凝土澆筑過程中氣泡能夠及時排出，底腋角及水平部位模板表面張貼透水模板布，同時在腋角及止水部位混凝土澆筑過程中及時加強振搗，在模板外側用橡皮錘進行人工振搗，并在混凝土初凝前進行二次復振，保證混凝土外觀質量。

4.4.1 澆筑工藝主要質量問題分析

整體鋼模臺車配合布料機澆筑混凝土的其他問題主要表現在以下幾個方面：?混凝土表面有粘模現象，外露鋼筋頭、管件頭，表面蜂窩、麻面、氣泡密集；?混凝土澆筑分層處存在明顯水紋，顏色不均勻；?兩模混凝土之間有錯臺、掛簾、浮頂、爛根情況；?支撐不牢靠，端頭模加固不牢靠，臺車模板整體上浮，有漏漿和跑模、脹模現象；?木模板接縫過大，平整度差；?表面缺損、非受力鋼筋露筋、表面裂縫、層間縫滲水等。

4.4.2 澆筑工藝質量問題原因分析

整體鋼模臺車配合布料機澆筑質量問題見圖7。

圖7 暗涵混凝土質量問題成因

4.4.3 成立QC課題小組，分析常見病原因并制定對策

成立質量巡查小組，開展提高混凝土質量的QC小組活動，從“人機料法環”入手，消除混凝土澆筑中的常見質量通病，具體原因及對策見表1。

表1 臺車布料機澆筑混凝土常見病原因及對策

續表

5 結 語

在鄂北地區水資源配置工程袁沖暗涵混凝土施工過程中，針對暗涵施工特點、現場條件和整體鋼模臺車配合龍門布料機新工藝的應用，展開新工藝條件下暗涵混凝土澆筑質量問題QC課題研究，有效解決了垂直止水滲漏、腋角氣泡、混凝土離析等問題，并針對模板臺車施工條件下的混凝土質量控制，提出了解決應對措施，改進了施工工藝，滿足了工程實際所需，確保了工程質量，由于該項目質量控制有力，“提高暗涵混凝土外觀質量”QC小組活動獲得了2017年度水利工程優秀質量管理小組成果二等獎，目前正在進行水利工程大禹獎的申報。本次QC小組活動樹立了良好的企業品牌形象，取得了較好的社會效益，其成果和經驗可供類似工程參考。