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码头工程沉箱施工方案探讨

摘要:沉箱预制是一个主要分项工程,其预制质量直接影响码头的整体质量。本文结合湄洲湾沉箱码头工程的实践,对大型沉箱预制方案、施工中存在问题及解决措施、质量控制等进行探讨.
关键词:沉箱 预制 监理
沉箱预制是沉箱码头墙身结构分部工程的一个主要分项工程,其预制质量直接影响到码头的整体质量和单位工程的质量评定等级。随着水运事业的发展、深水泊位建造日趋增多,沉箱预制逐渐向高大发展。因此,如何做好大型沉箱预制、加强质量控制监理就显得尤为重要。本文结合沉箱重力式码头工程的施工监理实践,对大型沉箱预制、施工中存在问题及解决措施、质量控制监理等浅谈自己的看法。
1 概况
湄洲湾码头工程泊位长304m,陆域纵深310m,码头面标高+8.20m,码头前沿水深-13.75m,满足停靠3.5万t级集装箱船和5万t级散货船的要求。码头结构型式为沉箱重力式结构,如图1所示。
 
沉箱分K1和K2两种型式,K1型尺寸为7.2m×7.2m×15.75m,K2型尺寸为7.2m×7.2m×12.20m。两种型式基本相同,均为带底板、前趾结构,纵横隔墙将沉箱分为4个腔,吊孔离底板9m,共52块。K1型48块,每块重量为478t,砼量191m3,钢筋28.6t。
2 预制方案简介
2.1 沉箱施工工艺流程
根据沉箱的高度高、壁薄、钢筋密度大、砼量大等特点,为保证砼振捣质量及沉箱外观尺寸,在现场分3层预制。K1型3.75m、6m、6m;K2型3.75m、6m、2.45m。
施工工艺流程如下:
底模施工→ 绑扎钢筋→ 支模板并加固→ 浇砼→ 拆模→ 养护。
2.2 模板设计
K1、K2型沉箱最高为15.75m,底板厚0.5m,吊孔离底板9m,底板砼30m3,往上海1.0高砼量10.5m3。考虑浇筑强度决定砼与模板分层:
第一层:砼3. 75地模0.10m高,配外模板3.85高,内模3.25m高;
第二、三层:砼6.00高,配外模板6.00m高,内模6. 00m高。
单块模板最重4 .75t.考虑流水作业模板的周转,第一层模板制作二套,第二层二套,第三层一套。模板采用定型组合钢模板,在施工现场组合拼装成大块模板,并在外侧纵横面架设纵横向肋,用φ16对拉螺栓加固,为方便螺栓回收利用预埋φ18硬塑管,轨道式塔吊吊装和拆模板。
2. 3 钢筋加工
钢筋按施工图中尺寸、型式在加工车间(现场)加工,并进行编号存放,编号应与施工图中尺寸编号一致,便于监理和质检员检查,然后运至现场进行绑扎。
2.4 砼拌制
砼拌制采用一台50m3/h强制式搅拌楼搅拌,砂、石料、水均由电子计量,由一台60m3/h拖泵输送。
2.5 分层预制的依据
《重力式码头设计与施工规范》(JTJ290-98)规定:"沉箱的混凝土宜一次浇筑完成。对于需分层浇筑的大型沉箱,其施工缝不宜设在水位变动区(即设计高水位减1.0m至设计低水位减1.0m之间)和底板与立墙的连接处。"该规定说明沉箱是可以分层预制施工的。
2.6 分层高度的确定
第一层底板以上高 3.75m,考虑3个方面:
(1)《水运工程混凝土施工规范》(JTJ268)规定施工缝位置"与底板相连的墙体,其水平施工缝宜留置在距底板大于1.0m高的位置。"
(2)结构图中吊孔中心位置在距底板9.0m处,如果第一层太低,则第二层便须增高,给砼入仓、振捣增加难度。
(3)一次60多m3砼的浇筑量其劳动强度比较适中,第二节6.0m高施工后,施工缝正好在吊孔以上0.75m处,满足吊孔结构受力要求。而且自底板以上每上升1.0m,砼量增加10.5m3左右,这种薄壁结构浇筑60多m3砼一般所需的时间约为6~7h,操作人员可达到满负荷工作。

3 施工中存在的问题及解决措施
(1)拆除第一块沉箱第一层模板后,发现沉箱前趾斜面气泡太多,并且有部分砂线。
原因分析:前趾斜面模板全封闭,砼振捣因难,振捣不密实,气泡未排出。
整改措施:
① 将前趾斜面模板开4个空窗口,便于砼振捣;
② 用降低水灰比,减少砼坍落度克服水线等缺陷;
③ 强调模板涂脱模时要均匀,拆除后对模板表面进行清理;
④ 顶面处砼采用二次振捣,要在砼初凝前再振捣一次,克服表面松顶、粘皮的现象。
(2)第一、二块沉箱底部有部分麻面、漏浆现象。
原因分析:底模地脚螺栓产生偏移,出现跑模现象。
整改措施:
①固地脚螺栓,每30cm长打一个地脚螺栓,加密一排撑杆;
②在距模板底10cm左右,增加一排地脚螺栓,增加一排撑杆;
③底层砼浇筑完毕后,在浇筑墙身砼时适当控制砼浇筑速度,每隔15min泵送一次砼,加强砼振捣,在砼面超过85cm以后,再按正常进行浇筑;
⑤ 浇筑砼中,必须在模板工值班,随时检查模板支撑情况防止漏浆现象。
(3) 第一、二块沉箱表面气泡较多。
原因分析:砼分层下料不均匀,振捣不密实,振捣时间不够,气泡未排出,停在模板表面形成。
整改措施:
① 每侧下料点分4处下料,分层厚度控制在40cm以内;
② 在振捣分间距振捣,每隔30cm振捣一次,棒头插入下层砼10cm,振捣时间控制在15s左右,并用手电筒仔细观察砼振捣时表面气泡出现的情况,适当调整振捣时间,至排除气泡为止;
③ 在刷脱模剂时脱模剂要刷均匀。
(4)在预制初期,因粘聚力较大,沉箱起吊时不同程度上破坏了底模。
原因分析:
①底模上涂刷的脱涂剂主要成分是矿蜡、滑石粉和柴油。这种脱模剂涂刷方便,不污染钢筋和砼,在内外模板上效果较好,但在底模上,涂刷后先要绑扎钢筋和立模,间隔时间长,涂刷不均或较薄,则效果较差;
②外模与底模间的缝隙是用海绵堵塞止浆。当贴不紧时砼流入间隔,沉箱与底模侧壁粘结在一起。
整改措施:
①采用黄机油作底模脱模剂,然后铺一层砂,在砂上铺编织布作隔离。沉箱起吊后,应立即撕掉编织布,以保证沉箱底面与块石基床的摩擦系数;
②底模是在原有盐业码头砼面层上,凿毛后用红砖砌成方框,水泥砂浆抹平,然后浇10cm厚砼压光抹平形成的。底模四周增加预埋槽钢和螺栓加固。
(5)受施工场地限制,沉箱一半在水下储存,一半直接吊运安装。正常情况下2~3d预制一层,养护14d后就要起吊。
措施:为了满足起吊时对强度的要求,采用具有减水性质的泵送剂,以提高砼的早期强度,在预制初期,选用强度较稳定的砼配合比,试验了不同龄期的砼试块抗压强度(与沉箱同条件养护),以确保起吊日期的强度。从积累3d砼龄期的砼试块抗压强度来看,基本上达到设计强度的70%。砼的28d抗压强度远远高于设计强度C30Mpa。
(6)砼倾落高度超过了规范要求的2m
措施;
① 为防止砼离析,考虑沉箱壁厚较薄,拉盘与对拉螺杆多,设溜槽、串筒困难,选用软管下到模板内进行浇筑。
② 通过掺加适量的粉煤灰来改善砼的和易性,浇筑砼分层厚度控制在40cm内(允许厚度50cm),用插入式振动棒振捣,插入下层5cm以上,保证上下层砼结合成整体。
4 质量控制
在预制52个沉箱过程中,监理自始至终研究施工方案,严格把好原材料、工序质量关,做典型施工。在施工初期中出现问题认真对待,分析原因,及时要求整改。监理除在浇砼前,对模板、钢筋、支架的稳定性、牢固性、预埋件位置准确性进行检查外,着重抓好以下几个要点的检查和控制:
(1)对模板设计进行认真审查,除对平整度、缝隙处理、上下层错牙等审查外,特别注重对模板的刚度和整体稳定性进行复查,并提出审查意见,监督实施,以保证沉箱的外形尺寸控制在允许范围内,为确安装缝宽不超出允许值提供必要的条件。
(2)沉箱分3层预制,钢筋分3次绑扎,这涉及到接头的处理。规范规定受拉区钢筋接头可以采用绑扎形式,也可以采用焊接形式。为了使质量更优良,对于纵横隔墙和左右侧壁,按规范要求钢筋进行绑扎,而对于前后壁有吊孔的两侧,钢筋接头全部采用焊接形式。
(3)保证施工缝质量:
①施工缝顶面凿毛处理和增插短筋,接缝处采用高一强度等级的砼与下层砼面结合,提高其抗拉强度;
②顶层砼减少粉煤灰,降低水灰比,减少坍落度,采用二次振捣,克服砼表面松顶现象;
③施工缝处上下层模板之间用泡沫板止浆。
(4)因沉箱壁薄、钢筋密度大,因此应按规范控制石子粒径和水灰比。在砼中添加泵送剂,改善砼的流动性,外加剂依配合比规定由专人用固定容器配加,搅拌时间不少于1min。严格砼倾落高度,分层厚度,振捣间距,振捣时间,保证上下层砼结合成整体,定区定人振捣,谨防漏振,加强旁站监理。
5 体会与整体浇筑相比,分层浇筑的优点如下:
(1)砼振捣质量有保证。采用8m长振捣棒,棒头可以直接从模板顶端伸入到砼底部。同时,人也可以直接看到砼振捣的程度,不会造成漏振质量事故。
(2)钢筋绑扎位置精确度高,纵向钢筋不会变形。采用绑扎或焊接接头尺管会浪费一定数量的钢筋,但根据规范施工,不会影响结构质量。
(3)可以进行流水作业,一次性投入模板等周转材料少,工程进度可以提高。
(4)工人劳动强度适中,可以避免由于人的体力劳动强度过大而造成的人为安全、质量事故。
施工实践说明,本工程沉箱分层预制进度快,质量好,优良率达98%,获二航局优质砼奖,并树为我省同类预制构件的样板,受到省、市级各有关部门一致赞扬。
 

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