小體積扭王字塊體預制施工工藝優化

許騰飛

（中交水利水電建設有限公司，浙江 寧波 315200）

近年來，浙江沿海老舊海塘的防洪擋潮能力不斷下降，無法與高速發展的沿海經濟帶對于海塘功能性的高標準要求相匹配，因此，海塘安瀾類項目不斷涌現，作為消浪平臺的重要組成之一，扭王字塊體也被大量使用。扭王字塊體是國內外在防波堤、護岸、攔沙堤、導流堤等水工工程中廣泛應用的具有空隙率高、消波性能好、塊體結構穩定、不易損壞等優點的塊體。小體積扭王字塊體具有體積小、重量輕、便于安裝的特點，適用類似于本工程的運輸和安裝條件有限的已建海塘加固項目。本工程在實施過程中發現，小體積扭王字塊體在預制過程中存在大量質量通病，項目部針對缺邊掉角、砂斑、砂線、氣泡、頂面裂紋等表面缺陷的治理展開研究，通過分析影響小體積扭王字塊預制中各種質量通病的因素，采取相應的治理措施，收獲了較好的效果，為后續同類工程的開展提供了借鑒。

1 工程概況

臺州市循環經濟產業集聚區海塘提升工程位于臺州灣西側的椒江入海口。工程主要任務以提高海塘防洪擋潮能力為主，兼顧改善海塘沿線生態景觀環境。即通過將本標段海塘的防洪擋潮標準由原50 年一遇設計標準提高至100 年一遇，增強海塘防災減災能力，保護當地人民生命財產安全；同時，兼顧營造濱海城市文化特色，改善和美化集聚區投資環境和人居環境。

本工程主要有扭王字塊體9 816 個，為單重1.5T 的B 型扭王字塊體，斷面最窄處僅為29cm，體積為0.652m3，混凝土強度等級為C35，重度γ ≥23kN/m3，抗凍等級不宜低于F50，抗滲等級不宜低于W6；擬全部安排在現場預制場地內進行生產，當扭王字塊體強度達到70%時方可起吊，強度達到100%時方可運輸安放，成品驗收合格后由運輸車運送至現場，安放時自下而上按照菱形定點規則安放。扭王字塊體的具體尺寸見圖1 和表1。

圖1 扭王字塊體正視圖

表1 B 型扭王字塊體部位系數和尺寸表

2 問題分析

本項目在前期扭王字塊體預制試驗過程中出現不少表觀質量通病，嚴重影響其美觀性。出現的問題主要有缺邊掉角、砂斑、砂線、氣泡、蜂窩和麻面，通過對混凝土拌制和澆筑、模板組裝和拆除、混凝土養護等主要工藝步驟進行分析，歸納出以下幾點原因。

2.1 缺邊掉角現象原因分析

扭王字塊體在上、中肢邊角及中肢上部斜面處出現少邊倒角情況。

（1）拆模時，混凝土強度尚未達到要求，拆模過早，構件容易產生損壞。低溫季節，混凝土強度增速較慢。

（2）模板設計不合理。本項目采用四拼法組合鋼模板，組裝時拼接處過多，養護結束后，模板不能輕松拆除。工人素質不高，拆模時使用撬杠生拉硬掰，兩邊模板脫模幅度不一致，同時，沒有進行有效保護，導致端部邊角不同程度受損。

（3）模板使用后未及時徹底清理水泥漿，使模板表面不光滑，扭王字塊體與模板之間存在較大的摩擦力和黏著力，導致拆模時邊角與模板相互作用，產生構件邊角撕裂情況。

（4）拆模完成后，構件的強度仍然相對較低，模板在吊模時與構件發生碰撞，極易損傷邊角。

2.2 砂斑、砂線現象原因分析

構件的下肢頂面、腰部和中肢上部容易出現砂斑、砂線。

（1）混凝土配合比中未添加減水劑，混凝土拌制時未提前測定砂石料的含水率，導致用水量偏多。

（2）混凝土澆筑完畢后頂面會產生泌水，水未及時排出，積聚在表面，沿混凝土與模板之間的縫隙往下流，形成砂線。

（3）混凝土在振搗過程中容易產生負壓，造成水被吸出；而混凝土拌和物中游離的水過多，也容易聚集混凝土空隙和氣泡，產生泌水。

2.3 氣泡、蜂窩和麻面現象原因分析

由于構件結構相對復雜，混凝土中的氣體傾斜面較多，傾斜面角度較小，沿傾斜面無法順利排出，因而易產生較多的氣泡、蜂窩和麻面。

（1）混凝土澆筑過程中沒有進行合理分層，氣泡附著在傾面上，不能有效排出。

（2）脫模劑質量欠佳，涂刷不均勻或局部漏刷，模板表面未處理干凈，存在的附著物導致混凝土表面被破壞，形成麻面。

（3）該扭王字塊體尺寸小，常用插入式振搗棒，部分范圍無法有效振搗，且模板傾面角度小，產生的氣體在傾面上附著并不斷融合，形成大的氣泡空洞和大量細空隙。

（4）振搗時間過長引起混凝土離析，砂漿順著縫隙流走，造成石子裸露在外，形成蜂窩狀。

（5）模板使用多次后，上面的止漿條出現了破損或脫落現象，造成模板拼縫出現縫隙，局部出現淤泥流出現象。

3 工藝優化

針對上述問題，項目部展開研究，通過查閱相關文件并結合經驗對施工工藝進行一定優化，大幅提升了小體積扭王字塊體的表觀質量。

3.1 工藝流程

扭王字塊體預制施工流程如圖2 所示，其部分工藝是循環往復進行的，如從模板檢查到拆模整個過程，合理地分配模板、場地、人員等因素，能有效提高施工效率。

圖2 扭王字塊體預制施工工藝流程

3.2 配合比優化

由于扭王字塊體的體積較小，有6 個肢體，結構比較復雜，同時，為防止砂線、砂斑的產生，混凝土必須達到以下幾點條件：一是坍落度大，流動性好。二是含水率低。三是強度符合設計要求。對配合比進行對比分析（見表2），通過添加合適的外加劑可以減少水泥和水的用量，同時，增加混凝土的流動性。

表2 配合比對比

3.3 模板優化

3.3.1 模板選擇

原方案采用四拼模板，在使用中存在以下幾點問題：一是組裝時拼接面多，模板必須進行嚴格編號。二是需要打設的螺絲孔位多，施工效率低。三是接縫過多，易出現錯臺等情況。四是拆模時不方便，容易損壞邊角。五是原模板重量較輕，在澆筑過程中會出現上浮情況。項目部根據這些問題對模板進行優化，改良后的組合鋼模板采用兩拼式結構，模板中肢端部開孔，同時，將板厚從2mm 改為3mm，提高整體重量。

改良后，模板具有以下優點：一是螺絲孔位為原來的1/2，接縫也減少一半，大大減少了錯臺和漏漿情況的發生。二是中肢處無接縫，不會出現砂線。三是預留孔洞處采用液壓千斤頂拆除模板，減少拆模過程中的破壞。四是模板重量增加，減少底部漏漿的產生。

3.3.2 脫模劑施工

采用噴涂式施工替代涂刷式施工，可有效解決部分邊角涂抹不到位的情況，同時，提高施工效率。

3.3.3 模板組裝

組合模板組裝要按照設計圖紙拼裝成整體，中間采用螺絲進行加固。模板在現場拼裝時，為保持模板的完整性，應控制相鄰板面之間的拼縫，避免出現漏漿現象。

3.3.4 底模板設置

硬化的水泥地面表面存在凹凸不平的地方，極易產生漏漿情況，項目部在模板底部鋪設一塊泡沫板，減少該類現象產生。

3.3.5 拆模

采用液壓千斤頂進行模板拆除，液壓頂通過豎向鋼板與底部模板相連接，使模板受力均勻，減少缺邊掉角情況。

3.4 混凝土澆筑優化

3.4.1 分層優化

小體積扭王字塊體的結構復雜，肢角過多，原來不合理的一次性澆筑會導致氣體附著在扭王塊的傾面處，無法順利排除，形成麻面。根據接觸面積最大的原則，將1.35m 的扭王字塊體分成3 層進行澆筑，每一層的厚度控制在50cm 以內，第1 層為下肢頂面、第2 層為中肢頂面、第3 層為到頂，如圖3 所示。

圖3 混凝土分層澆筑示意圖

3.4.2 澆筑場地優化

根據現場模板的數量和分層澆筑順序設計了一種較為合理的澆筑線路，即S 形走向，在每一層澆筑完成后及時振搗，并在初凝前循環澆筑。

3.4.3 振搗

采用長度50cm 的振搗頭代替70cm 的振搗頭，振搗更加充分，振搗直到混凝土的粗骨料無明顯下沉并開始泛漿，沒有明顯的氣泡排出為止。

3.4.4 抹面

澆筑混凝土后及時壓實、抹光頂板混凝土，壓面后保證扭王字塊體的表面與上部模板平齊。

3.5 修補

經過技術優化后，整體質量得到明顯改善，還存在少量不足之處，對仍存在的少量缺陷及時采用細水泥砂漿進行修補。

3.6 優化后效果對比分析

優化后，扭王字塊體肢體表面無明顯大氣泡，缺邊掉角、氣泡、蜂窩和麻面現象明顯減少，在強度不變的情況下，表觀質量得到顯著提高。

4 結語

綜上所述，隨著浙江省千億海塘安瀾工程的啟動，越來越多的海塘需要提升加固，扭王字塊體作為消浪常用的材料被廣泛應用于老海堤外坡面。通過對小體積扭王字塊體施工工藝流程的優化，能更好地掌握其技術要點，提高小體積扭王字塊體的表觀質量，保質保量地完成施工項目。目前，這個項目已經取得了不錯的成績，同時，也提供了寶貴的類似項目的經驗。