港航工程項目中的水下混凝土施工技術

喬福康 濟寧市港航局港航工程處

1.工程概況

某港航工程共規劃4個泊位，總長320m，2#、3#泊位為已建泊位，1#、4#泊位為新建1000t級泊位，設計年吞吐量120萬t。新建碼頭施工中，水工結構采取重力式擋墻和拋石基床相結合的結構方案，施工采用到定型模板，由專業施工人員組織水下混凝土澆筑作業。

2.定型模板的安裝方法

安裝前做全面的檢查，潛水員根據所掌握的情況判斷基床的質量，在合適的條件下安裝。首個定型模板的安裝準確性將對后續的安裝情況帶來影響，同時安裝期間的定位難度較大，宜設置在碼頭前沿中間的擋墻處，完成該部分的混凝土澆筑作業后，后續可快速拆模。定型模板安裝的關鍵方法有：

（1）測放模板的安裝位置，于該處設置浮筒，定位駁精準就位。

（2）選取質量達標的模板，用機動艇拖至定位方駁周邊區域，有序將待施工模板倚靠在方駁上，根據施工要求調整方駁的位置，確保模板初步就位。

（3）模板兩端用鋼絲繩與卷揚機（布設在岸邊）穩定連接。

（4）陸上配置全站儀，利用該裝置加強對模板平面位置的檢測與控制，待其安裝精度達標后緩慢下沉模板。

（5）在完成第一段擋墻的澆筑作業后，根據該施工情況將后續模板安裝到位。首先沉放模板，使其臨近擋墻的一端，保證其穩定卡在擋墻上，準備4根鋼絲繩和4個10t手拉葫蘆。鋼絲繩的功能各異，2根用于調整模板平面，剩余2根用于控制安裝縫寬，盡可能減小縫寬。

（6）在模板精準就位后開始下沉模板，此過程中若存在鋼絲繩松動的情況則調整，以免影響模板的位置精度。若模板存在較大的偏差，借助起重船調整，期間利用全站儀加強監測，盡可能減小誤差。

（7）模板安裝作業落實到位后，潛水員下水檢查，若與基床間存在縫隙用袋裝碎石封堵，若與擋墻存在縫隙則用土工布封堵，直至兩者的縫隙得到緊密的填充為止。此后，對定型模板采取固定措施，于頂面搭設平臺（數量控制在2～3個），在該處放置4～6塊預制混凝土塊（單塊重量控制在1.2t左右）。模板與已澆筑擋墻間設置φ28mm鋼筋，作為錨桿裝置而使用，起到連接作用。

3.水下混凝土的澆筑

立鋼模板并澆注施工，遵循一次澆筑到位的原則。根據現場施工需求準備足量的混凝土，以免因材料供應不足而中斷施工。陸上混凝土分塊澆筑，在分縫處預埋插筋。嚴格按照特定的流程有序組織水下混凝土澆筑作業，具體澆筑流程為：導管、料斗就位→混凝土漿泵送入漏斗→打開堵塞→邊灌漿邊拔導管→出水面振搗→清除表面浮漿。

上層擋墻澆筑時間可適當延后，較為適宜的是在后方回填作業落實到位且墻身具有穩定性后開始。

（1）按設計配比生產C30混凝土，及時檢測材料的質量情況，要求其具有較高的流動性和粘聚性。

（2）從結構底部開始澆筑，可避免混凝土經水沉入底部的情況。

（3）水下混凝土澆筑施工環境復雜，通常不具備振搗的作業條件，因此可配制自密實混凝土以彌補無法振搗的不足。

（4）考慮到水下混凝土澆筑過程中存在損失的情況，保證水/陸強度＞0.8，坍落度穩定在160～200mm。

3.1 混凝土澆筑施工方法

導管法澆筑施工，全程連續推進，導管應始終在澆筑混凝土內。在模板頂部施作平臺并于該處搭建穩定的灌注架，導管利用φ25cm的鋼管制作而得，作為水下灌注施工的輔助裝置。導管長度2～2.5m，配備適量0.3m、0.5m及1m的短導管，以便根據施工要求靈活調整，保證最終導管長度的合理性。

①為避免在混凝土灌注施工期間出現水從外部反流至導管的情況，可利用鋼板制作錐形的塞子，將其設置在料斗底端，通過拉桿將其與操作平臺穩定連接，由此避免混凝土滲入導管的情況。提前組織密閉試驗用于分析導管的嚴密性，滿足要求后方可投入使用。

②排架上設置儲料斗，向該處輸送混凝土。為保證混凝土從儲料斗內部順暢下滑，在制作階段加強對斗內壁質量的控制，保證其具有光滑、平整的特點。

③水下擋墻施工遵循分段的原則，單個節段約12m，考慮到現場施工空間有限的情況，設置1個澆筑點。澆筑過程中易出現導管口難以被混凝土包裹的情況，同時導管口周邊的混凝土難以維持穩定，伴有持續性的流動和分層現象，部分混凝土暴露，在水的沖刷作用下使水泥被沖走，出現浮漿、離析等質量問題。對此，在模板箱底部設置分隔槽，經焊接后與定型模板穩定連接，長度參照定型模板的寬度，兩者保持一致，高0.4m、寬2.5m。適度調整導管口的位置，宜低于分隔槽頂10～20cm，此舉也有助于限制混凝土的流動，發揮出混凝土的擠壓作用，促使導管外的混凝土上升，以達到水下混凝土膨脹流動的效果。

④導管下端需始終穩定在混凝土內部，深度通常控制在3m，提升導管后依然留1m埋在混凝土內。澆筑施工期間加強對混凝土頂面的檢查，可利用測繩檢測，精準測定混凝土面上升的高度和導管的埋深。現場施工環境復雜，在提升過程中由專員指揮吊車，協調好各道工序的關系，保證提升量的合理性。

水下混凝土灌注施工期間，首先將容積為3m3的漏斗灌滿，再于操作平臺上打開前期施工中設置的塞子，使原本存在于漏斗中的混凝土下落，經過混凝土的流動后在導管下端形成混凝土小堆。澆筑施工初期，導管與孔底的間距保持在20～30cm，后續隨著施工進程的推進逐步加大埋深。

3.2 注意事項

①澆筑施工期間控制好導管的位置，允許其上下升降，但不可發生左右移動。以導管內徑為參照基準，要求粗骨料的最大粒徑不超過該值的1/4，且不可達到6cm以上。混凝土的坍落度遵循初期小、后期大的原則，全程穩定在15～18cm。灌注施工期間向導管內注入足量的混凝土，并要求導管埋在指定的混凝土深度處，確保注入的混凝土與水相互隔離，同時發揮出混凝土的自重作用，將混凝土較為均勻地攤開。隨混凝土澆筑時間的延長，應適當向上提升導管，當其達到最大高度后及時拆除上部的短導管，按照此方式操作直至完成全部的澆筑作業。

②澆筑難度較大，易出現澆筑速度偏慢的情況，為避免混凝土在短時間內凝結，可摻入適量的緩凝劑，達到延長凝結時間的效果，給現場施工爭取更充足的時間。以混凝土的強度為準，達到10MPa后即可拆模，此項工作由潛水員配合起重船完成，將模板轉移至岸上指定堆放點，清理雜物并修整。養護環節較為適宜的是淋水養護的方法，并在擋墻表面加蓋土工布。養護專員密切關注現場氣溫條件和混凝土的質量情況，記錄各項數據作為質量分析的依據。養護過程中的溫度控制為關鍵工作內容，應保證混凝土表面與環境的溫差≤20℃，同時控制養護用水溫度，其與混凝土表面的溫差≤15℃，適度澆水，以混凝土恰好達到濕潤狀態為宜。

③擋墻施工采取分段、分塊、分層的方法，但涉及到結合穩定性問題，需在彼此結合的部分用瀝青模板塞縫。在混凝土澆筑施工前先澆筑20～30mm（要求此部分施工所用砂漿的強度高于本體混凝土的強度）。澆筑至分段頂面后將該處的浮漿清理干凈；隨著混凝土強度的提高，當其達到設計值的70%后開始鑿毛，以骨料石子露出1/3高度為宜。

④加強自檢、互檢及專檢，逐層控制質量，切實做好原材料進場、施工等各環節的質量檢查工作，保證每部分的施工質量均滿足要求。

4.結語

港航工程施工全流程中，水下混凝土施工為重要環節，具有施工難度大、環境復雜等多重特點，工程人員需合理應用施工技術，加強質量控制，全面保證混凝土施工質量，給其它工作的開展創設堅實的基礎。