關(guān)于重力式碼頭沉箱預(yù)制施工質(zhì)量控制的分析

韋培源

（廣西路建工程集團(tuán)有限公司，廣西南寧 530001）

0 引言

自改革開放以來，我國海運(yùn)及河運(yùn)事業(yè)發(fā)展如日中天。海運(yùn)及河運(yùn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，離不開碼頭建設(shè)與運(yùn)營，由此可見碼頭建設(shè)的重要價(jià)值。長期以來受到經(jīng)濟(jì)效益觀念影響，各地區(qū)在進(jìn)行碼頭建設(shè)時(shí)，過于追求經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于碼頭工程建設(shè)品質(zhì)則比較忽視，往往會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果，不僅會(huì)留下安全隱患，還會(huì)導(dǎo)致安全事故發(fā)生。沉箱預(yù)制施工質(zhì)量控制，直接關(guān)系到碼頭工程建設(shè)品質(zhì)，關(guān)系到后期工程社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮。本文基于某?？陔姀S配套碼頭3.5 萬噸級(jí)泊位擴(kuò)建工程，主要闡述重力式碼頭沉箱基本特點(diǎn)，探討重力式碼頭沉箱預(yù)制施工質(zhì)量控制策略，為相關(guān)施工單位，在重力式碼頭沉箱預(yù)制施工質(zhì)量控制方面，提供相關(guān)經(jīng)驗(yàn)參考依據(jù)。

1 工程概況

某?？陔姀S配套碼頭3.5 萬噸級(jí)泊位擴(kuò)建工程，工程擴(kuò)建段碼頭長41.76m，采用3 件沉箱連片式重力結(jié)構(gòu)布置，沉箱均為預(yù)制C40 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，共計(jì)3件，2 種型號(hào)（A 型沉箱和B 型沉箱），總方量為1667.91m3。

A 型沉箱尺寸為長15.12m×寬12.17m×高15.8m，縱向設(shè)4 個(gè)艙格，橫向設(shè)3 個(gè)艙格，每個(gè)艙格尺寸為3.455m×3.34m，碼頭前沿前趾長1m，前沿外墻壁厚0.4m，其他三面外墻壁厚0.35m，隔墻厚0.2m，底板厚0.5m，倒角0.2m×0.2m，單件沉箱混凝土方量578.03m3，重為1445t，鋼筋用量100.84t。

A 型沉箱結(jié)構(gòu)如圖1、圖2 所示。

圖1 A 型沉箱結(jié)構(gòu)斷面圖

圖2 A 型沉箱結(jié)構(gòu)俯視圖

B 型沉箱尺寸為長13.24m×寬14.15m×高15.8m，縱向設(shè)3 個(gè)艙格，橫向設(shè)3 個(gè)艙格，每個(gè)艙格尺寸為4.0m×4.0m，碼頭前沿前趾長1m，前沿外墻壁厚0.4m，其他三面外墻壁厚0.35m，隔墻厚0.2m，底板厚0.5m，倒角0.2m×0.2m，單件沉箱混凝土方量544.94m3，重為1362t，鋼筋用量97.92t。B 型沉箱結(jié)構(gòu)如圖3、圖4 所示。沉箱示意圖如圖5 所示。

圖3 B 型沉箱結(jié)構(gòu)斷面圖

圖4 B 型沉箱結(jié)構(gòu)俯視圖

圖5 沉箱

2 重力式碼頭沉箱基本特點(diǎn)

重力式碼頭沉箱是重力式碼頭生產(chǎn)運(yùn)營的重要組成，具有高度高、平面尺寸大、單體重量大的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)一次性安裝出水，而且施工速度非常快速。與此同時(shí)，重力式碼頭沉箱具有薄壁且空腹有底層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。重力式碼頭沉箱一般在預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行預(yù)制。預(yù)制好的重力式碼頭沉箱，通過半潛駁海上運(yùn)輸，直接運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。對(duì)于運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)的重力式碼頭沉箱，則需要借助起重機(jī)或者平板駁等設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝[1]。

3 重力式碼頭沉箱預(yù)制過程控制

3.1 控制原材料品質(zhì)，精細(xì)化配合比把控，保證工藝合理性

沉箱是深基礎(chǔ)類型結(jié)構(gòu)，多用于碼頭、防波堤。它是一種有底的箱型結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)置隔板，可在水中漂浮，可通過調(diào)節(jié)箱內(nèi)壓載水控制沉箱下沉或漂浮。施工時(shí)在箱內(nèi)填充砂或塊石，然后頂部加蓋板封頂，形成主體的承重和立墻結(jié)構(gòu)，是一個(gè)有頂有底的箱形結(jié)構(gòu)。頂蓋上裝有氣閘，便于人員、材料、土進(jìn)出工作室，同時(shí)保持工作室的固定氣壓。在進(jìn)行重力式碼頭沉箱預(yù)制施工時(shí)，要嚴(yán)格把控好原材料品質(zhì)，要做到貨比三家且選擇有資質(zhì)的供貨單位，既要注重性價(jià)比，也要注重品質(zhì)。根據(jù)沉箱高度高、鋼筋密度大和混凝土量大等特點(diǎn)，為保證混凝土振搗質(zhì)量、沉箱的尺寸和施工可行性，還要計(jì)算好原材料的精細(xì)化配合比把控，嚴(yán)格檢測(cè)砂、碎石含水率，根據(jù)含水率變化隨時(shí)調(diào)整施工配合比。選擇適宜且先進(jìn)的施工工藝，保證重力式碼頭沉箱預(yù)制施工品質(zhì)的有效提升。

3.2 降低水灰比，強(qiáng)調(diào)脫模均勻性，充分進(jìn)行二次振搗

在進(jìn)行重力式碼頭沉箱預(yù)制施工過程中，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)沉箱前趾氣泡過多現(xiàn)象，而且還會(huì)出現(xiàn)部分砂線。究其原因，主要是前趾模板振搗困難，振動(dòng)不密實(shí)不緊致，以及前趾斜面模板全封閉而導(dǎo)致的。鑒于此種問題，降低水灰比，強(qiáng)調(diào)脫模均勻性，充分進(jìn)行二次振搗，是減少以上問題出現(xiàn)的重要舉措。首先，要將前趾斜面板進(jìn)行窗口開通，一般要保持4 個(gè)空窗口開通，這樣更加便于混凝土振搗工作開展。其次，要適當(dāng)降低水灰比，要減少混凝土落度，從而克服水線等問題和缺陷。再次，要實(shí)現(xiàn)模板涂抹均勻性，保證涂抹的勻度和厚度。即便是拆除以后也要及時(shí)對(duì)模板表面進(jìn)行清潔處理[2]。最后，要在頂面上根據(jù)需要進(jìn)行二次振搗，尤其要在混凝土初凝時(shí)，再次進(jìn)行振搗，這樣可以克服表面的松頂和粘皮現(xiàn)象。

3.3 控制底模地腳螺栓，避免麻面、漏漿及跑模現(xiàn)象

重力式碼頭沉箱預(yù)制施工中，沉箱底部往往會(huì)出現(xiàn)漏漿和麻面現(xiàn)象。從沉箱預(yù)制施工實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，這種問題現(xiàn)象出現(xiàn)的根源，主要與底模地腳螺栓偏移以及跑模現(xiàn)象相關(guān)。為此，解決麻面、漏漿及跑模問題，重點(diǎn)從如下4 個(gè)方面入手：①沉箱預(yù)制施工過程中，要固定好地腳螺栓，要嚴(yán)格按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行地腳螺栓施工。一般而言，要保證地腳螺栓的間隔距離在30cm 左右，若有需要還可以加密一排撐桿進(jìn)行固定[3]。②在距離沉箱模板底部約10cm 處，增加一排的地腳螺栓，同步增加一排撐桿加以固定。③沉箱底部混凝土澆筑完成以后，則適當(dāng)控制好混凝土澆筑速度，要保持每隔15min就要進(jìn)行送混凝土一次，加強(qiáng)混凝土振搗工作。當(dāng)混凝土面超過85cm 以后，則需要嚴(yán)格按照正常的需要進(jìn)行澆筑。④在進(jìn)行筑混凝土過程中，必須要提前安排好模板工值班工作，要密切監(jiān)視及檢查模板支撐狀況，防止漏漿問題現(xiàn)象發(fā)生。

3.4 下料點(diǎn)分處下料，合理控制振搗時(shí)間，利用脫模劑均勻粉刷

在進(jìn)行沉箱預(yù)制施工下料時(shí)，施工人員要進(jìn)行每側(cè)分處下料。一般而言，每測(cè)下料點(diǎn)要分4 處進(jìn)行下料，而且下料分層厚度要保持在40cm。下料結(jié)束后要及時(shí)進(jìn)行振搗，要對(duì)沉箱預(yù)制進(jìn)行分間距振搗，盡量做到每隔30cm 振搗一次，以此來提高沉箱預(yù)制的厚實(shí)度。將棒頭直接插入下層混凝土10cm 左右處，保證振搗的控制時(shí)間在15～20s 左右。在振搗的過程中，要借助手電筒進(jìn)行混凝土振搗觀察，看是否會(huì)有氣泡產(chǎn)生[4]。如若有則需要適當(dāng)延長振搗時(shí)間，直至泡沫排出為止。對(duì)于振搗結(jié)束且合格的沉箱，要在沉箱表面處刷脫模劑進(jìn)行防護(hù)，這樣可以進(jìn)一步提高沉箱預(yù)制施工品質(zhì)和效益。沉箱預(yù)制時(shí)需設(shè)置操作平臺(tái)，在下層混凝土澆注時(shí)，在混凝土墻身外側(cè)預(yù)埋圓臺(tái)螺母，可以搭設(shè)外工作平臺(tái)，在混凝土墻身內(nèi)側(cè)預(yù)埋鋼盒，利用伸縮桿形成下平臺(tái)，用于上層鋼筋綁扎及上層模板的安裝，在內(nèi)模支架鋪木方和膠合板作為混凝土澆注平臺(tái)。

3.5 做好沉箱施工過程，保證混凝土的抗壓強(qiáng)度

在進(jìn)行沉箱預(yù)制施工時(shí)，要充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地需要。如果是施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地限制較大，則為了滿足出運(yùn)時(shí)對(duì)強(qiáng)度的要求，需要采用具有減水性質(zhì)的泵送劑，以提高混凝土的早期強(qiáng)度。在預(yù)制初期，選用強(qiáng)度較穩(wěn)定的混凝土配合比，試驗(yàn)了不同齡期的混凝土試塊抗壓強(qiáng)度，以確保起吊日期的強(qiáng)度。從積累3d 混凝土齡期的試塊抗壓強(qiáng)度來看，基本上達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%?；炷恋?8d 抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)強(qiáng)度C40MPa。沉箱整體分層進(jìn)行澆筑時(shí)，分層處留施工縫，接縫處要按規(guī)范要求進(jìn)行鑿毛處理，混凝土澆筑前應(yīng)在接縫處先鋪一層厚度為1～2cm 的水泥砂漿。每層沉箱混凝土進(jìn)行澆筑時(shí)要分層進(jìn)行，高度要均勻上升，分層厚度應(yīng)小于50cm，相鄰混凝土面高差應(yīng)控制在一層以內(nèi)[5]。

當(dāng)采用滑模施工工藝時(shí)，在進(jìn)行墻身滑模前，底座與滑模墻身的接茬處的混凝土需要進(jìn)行鑿毛施工縫處理?；炷翝沧⒅辆嚯x滑模模板上口約20cm 時(shí)，用回彈儀對(duì)澆注滑升模板內(nèi)第一層的混凝土式樣進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)，當(dāng)試件強(qiáng)度達(dá)到0.2MPa 左右時(shí)，可進(jìn)行初升。提升模板1～2 行程后，對(duì)出?；炷吝M(jìn)行全面檢查，并做好記錄。當(dāng)出模混凝土符合要求后，繼續(xù)再滑升，并調(diào)平模板，進(jìn)入正?；A段。初升后進(jìn)入正?；A段?；炷练只铱刂圃诨０迳峡谝韵?0cm 左右。要使各部分混凝土分灰均勻，大致在同一個(gè)平面上。按順序及時(shí)振搗，防止漏振、過振。模板滑升速度按混凝土的出模強(qiáng)度控制滑升速度：

式中：V——模板滑升速度；H——模板高度m；h1——每個(gè)澆灌層厚度；a——混凝土滿層后，其表面到模板上口的距離，取0.10m；T——混凝土達(dá)到出模強(qiáng)度所需的時(shí)間。

3.6 做好施工過程沉箱混凝土養(yǎng)護(hù)

沉箱滑模施工時(shí)，沉箱混凝土外墻采用針孔PVC管淋水養(yǎng)護(hù)，在滑升一定高度后即可開始，保證構(gòu)件潮濕養(yǎng)護(hù)14d，內(nèi)隔墻采用涂刷養(yǎng)護(hù)液養(yǎng)護(hù)。當(dāng)采用爬模或支模分層現(xiàn)澆時(shí)，則在模板拆除后及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保證構(gòu)件潮濕養(yǎng)護(hù)14d。

4 結(jié)語

綜上所述，進(jìn)入21 世紀(jì)后，隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的繁榮，我國沿海港口事業(yè)發(fā)展日益迅猛。新時(shí)期我國碼頭正在朝著大型化、深水化方向發(fā)展。也正因?yàn)槿绱耍沟贸料渲亓κ酱a頭在各地區(qū)港口普遍應(yīng)用。沉箱重力式碼頭，具有其自身特有的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，對(duì)于大型沉箱使用率越來越高。隨著市場(chǎng)化需求不斷提升，大型沉箱在朝著大體量大體積和大重量的大型化方向發(fā)展。強(qiáng)化重力式碼頭沉箱預(yù)制施工質(zhì)量控制，將會(huì)是新時(shí)期重力式碼頭沉箱預(yù)制的關(guān)鍵。