干塢整體式后澆帶法沉管混凝土技術應用

尤亞正 中交四航局第二工程有限公司

1.工程概況

廣州市車陂路-新滘東路隧道沉管段中，沉管節段總長度為492m，隧道設計為雙向六車道，隧道的截面顯示存在4個長管節、1個短管節。管節自南向北方向的編號依次為E1、E2-1+E2-2、E3、E4；其中E1、E3、E4屬于長管節，長度設計為123m；E2-2屬于短管節，長度為3.5m；E2-1管節長度為117m，管節E3、E2-2直接在干塢提前進行拉合，能夠有效完成沉放施工。其中沉管段分為7段，每段長100～108m不等，總長為736m。

2.沉管預制設計與標準

2.1 混凝土配合比

按照設計要求對防水混凝土配合比進行試驗，在經過多次實驗后確定，混凝土的抗滲指標應超過設計值數據的0.2MPa。

防水混凝土使用的是中砂，要求中砂含泥量不得超過3%，砂的含量控制在35～40%，石子粒徑不得超過35mm，在使用泵進行輸送時，石子粒徑不得超過輸送泵管徑的1/4，石子含泥量不得超過1%，且混凝土中嚴禁使用堿性集料。

防水混凝土使用低水化熱的水泥比較合適，膠凝添加劑的用量控制在320kg/m3，當防水混凝土中含有活性摻合料時，水泥用量則不低于260kg/m3。由于防水混凝土中水泥成本最高，在考慮經濟性的情況下，可以適當在混凝土摻加礦粉或粉煤灰。假若使用粉煤灰，其質量必須達到二級以上，且燒失量不超過5%。

該工程項目在澆筑混凝土時全部使用泵車進行輸送，混凝土坍落度為140～180mm，實際澆筑時分層進行，澆筑過程中使用振搗棒振搗，確保混凝土密實。

2.2 混凝土防水標準

主體結構部分的混凝土強度標號為C40，混凝土抗滲性能為P10。盡可能選擇低水化熱水泥，保證混凝土配合比的合理性。

嚴禁混凝土結構出現貫穿性裂縫，且混凝土的表面不得出現裂紋，如果出現裂紋，則在低溫環境中澆筑混凝土，盡可能將作業環境保持在28℃以下，澆筑完成后，混凝土內部溫度控制在70℃以下，注意混凝土內部與表面之間的溫度差異必須控制在25℃以內，當混凝土的強度達到拆模標準時，混凝土表層的溫度與外部環境之間的溫度差異控制在20℃以內。

該工程沉管部分的混凝土抗滲要求為P10，在實際施工過程中，著重關注混凝土表面是否出現裂縫，如果出現應盡快采取防水措施，在混凝土表面涂抹防水材料。防水材料具備良好的防滲透功能，還能與混凝土產生較強的粘結作用力，顯著提升混凝土自身的抗壓性能與抗拉強度，即使是在水中長期浸泡本身的質量性能也不會發生太大變化，而且施工便捷，能夠縮短工期。

3.混凝土澆筑施工技術

3.1 施工總體部署

沉管預制是整個隧道工程施工的關鍵，為控制性工程，經過多方案比選，選定第一套模板從東側生產線第6節向南施工，完成短管節施工后轉移模板至西側生產線，從第6節開始往南施工；第二套模板從西側生產線第5節向北施工至第1節；第三套模板從東側生產線第5節向北施工至第1節。根據本工程管節數量、工期要求及干塢規模進行施工現場平面布置，干塢一次預制兩節沉管，設置兩條生產線，以防水底鋼板作為沉管的底胎模，直接在底胎膜上開展鋼筋綁扎、混凝土澆筑等施工作業。

干塢基坑邊坡頂部設置2臺重型塔式吊機T7530-16H（有效起重跨度半徑為75m），塢內每條生產線各設置1臺40t龍門吊（跨度44m），共計2臺，用于模板裝拆、鋼筋運輸及鋼結構安裝等作業。

3.2 工程難點

（1）預埋件種類多。每個管節的預埋件有端鋼殼、端封門預埋件、水箱預埋件、鋼剪切鍵預埋件、接頭拉索預埋套管、灌砂（漿）管、中埋式止水帶及舾裝件預埋件等，種類多、數量大，如何保證每種預埋件按要求埋設到位是難點所在。

（2）安裝精度高、存在大量的穿插作業，對施工組織提出較高要求。由于管節安裝最大水深超過18m，所以管節接頭的防水要求十分嚴格，接頭預埋件安裝精度將是接頭防水質量的重中之重，如何將長30.4m、高8.7m的端鋼殼表面平整度一次性控制在3mm內是預埋件安裝的最大難點，同時在鋼筋籠綁扎和大多數預埋件中存在穿插作業。

3.3 混凝土澆筑

由于混凝土澆筑硬化的過程中自身結構會收縮，導致混凝土開裂現象出現，為了避免這種現象，在預制管節過程中采取分層澆筑的方式。在制作管節的過程中，以一側開始進行施工，循序漸進向另一側進行施工。使用泵車澆筑混凝土，在對每一階段澆筑時都應嚴格按照標準的施工工序進行，先澆筑底板部位，再澆筑隔墻部位、側墻，最后澆筑頂板部位，確保混凝土澆筑一次成型。每次澆筑時在準備澆筑的管節側邊裝置3臺地泵，其中一臺地泵作為備用。

各管節底板部分的混凝土澆筑方量為650m3，墻身部分為328m3，頂板部分為571m3。混凝土總澆筑方量大概為1549m3。

底板部分的混凝土澆筑速度為100m3/h，澆筑時間大概需要7h；墻身部分澆筑速度為60m3/h，澆筑時間大概需要6h；頂板部分澆筑速度大概為60m3/h，澆筑時間大概需要10h。整段沉管澆筑時間大概需要23h左右。其中底板部位在日間施工，墻身與頂板部分則可以選擇在夜間施工。

在分配混凝土原材料時，將其細分為底板、側墻、頂板三部分，混凝土布料需要使用2臺輸送泵，泵長為48m。墻體部分安裝一個下料設備，確保混凝土的下料高度在2m以內，這樣能夠避免混凝土出現離析現象。下料設備不宜過重，以便于施工人員輕松調整澆筑部位，所以，在制作下料設備時選擇使用PE材料進行制作。

對于鋼筋籠應該設置施工人員出入方便的孔洞，在墻體內預埋振搗空間，便于后續混凝土振搗時施工人員直接進入到鋼筋籠內部進行施工，以提高施工質量。

混凝土分層澆筑的厚度控制在300～500mm較合理，保持混凝土澆筑的連續性，假若出現特殊情況，則保證上下層的混凝土澆筑時差不超過2h，避免形成冷縫。每次震搗棒需插入下層混凝土5～10cm，以確保層間結合。

沉管頂、底板混凝土采用“斜面分層、自然流淌、連續推進、一次到頂”方法，根據混凝土泵送時的自然坡度，沉管沿軸線方向的澆筑順序是由一端往另一端進行推進，頂、底板分3層澆筑，沉管橫斷面方向的澆筑順序是由兩側往中間推進。

3.4 混凝土養護

（1）在面對不同的施工工藝時選擇不同的混凝土養護方法，具體而言，混凝土的養護施工應該細分為兩個階段：混凝土澆筑完成后至養護階段以及拆模階段。在面對不同的養護階段時，應該采用相應的養護措施：①當混凝土澆筑完成且混凝土的強度已經達到初凝強度后，將合成土工材料覆蓋在頂板與底板上并進行灑水養護；②混凝土模板拆除必須在混凝土的強度達到規范要求進行，這樣能夠有效避免沉管結構出現損壞。當外部模板均拆除完成則在頂板部位安裝養護棚子，棚子內部裝置噴水管，使用土工合成材料將墻體包裹起來，定時灑水，避免管子出現裂紋；③在監理單位驗收合格以后才能拆除頂板部位的模板。

（2）養護系統的設計。養護系統的作用主要是監測養護環境的溫度、空氣濕潤度等指標，這是為了確保混凝土養護能夠達到規范要求。系統內部設置了報警系統，假若養護環境內的指標出現偏差，系統會自動采取妥善的措施。

4.結束語

綜上所述，廣州市車陂路-新滘東路隧道沉管段施工中，混凝土成品無細微裂縫、外觀尺寸良好。混凝土澆筑是沉管工程中的一個關鍵性工序，其對于施工技術有非常高的要求，希望本文的探討能對后續類似項目起到參考作用。