嘉陵江草街航電樞紐工程縱向混凝土圍堰施工技術

王立春，陳松濤

（中交一航局第三工程有限公司，遼寧 大連 116001）

0 引言

草街航電樞紐廠房工程圍堰主要包括上下游土石圍堰以及縱向混凝土圍堰，其中縱向混凝土圍堰主要包括土石方填筑、混凝土澆筑、預制混凝土聯系梁、止水、鋼筋制安、化學植筋、排水孔、石渣填筑、排水管鋪設等項目的施工。

縱向圍堰上游1～16號塊壩體施工，該段全長245 m（圖1），其中縱向圍堰上游1～5號壩體為實體，長80 m、寬8 m，采用C20W6F50混凝土澆筑；中間6～8號塊體為過渡段，長45m，寬度由13 m過渡到26 m，頂標高為212 m，采用C25W 6F50混凝土澆筑；下游9～16號塊體為“U”形段，長120 m，左右兩側分別為6.5 m、8 m厚C25W 6F50混凝土，中間“U”形槽內回填石碴。一枯期縱向圍堰1～16號壩塊已整體澆筑至184 m高程[1]。

根據合同工期要求，縱向圍堰從2006年11月初至2007年4月底混凝土澆筑全部結束，施工總工期為6個月，主要工程量包括混凝土6.7萬m3、鋼筋制安1 300 t、橡膠止水820 m、石碴回填5.5萬m3、植筋1 460 m、預制混凝土聯系梁53榀。

1 工程重點難點

圖1 縱向圍堰平面布置圖Fig.1 Layoutof longitudinalcofferdam

縱向圍堰地處江中心位置，需在左側戧堤截流之后才能組織施工，而4月底整體澆筑至212 m標高關系到擋水圍堰的形成，工期緊迫，外界干擾大，外形狹長且不具備布置大量設備的條件，工期壓力導致施工強度相當大。

要想完成好該工程，首先要了解其重點、難點，在施工過程中需特別注意：1）橡膠止水帶的連接形式確定；2） 15號、16號右壩塊的預應力錨索；3） “U”形槽兩側植筋；4） 混凝土的入倉方式；5）聯系梁的施工。施工中對以上問題所涉及的各種因素提前考慮、早作準備，計劃詳細、方案優化，以保證工程的整體進度。

2 施工方案的選定

2.1 模板

根據對混凝土外觀質量的要求，模板結構考慮從大片鋼模板和組合鋼模板中選擇。大片鋼模板具有保證混凝土外觀質量、可共用部分船閘等優點，但同時也有需要吊裝設備、占用存放場地、異形部分的適應性差、成本投入大、預埋鋼筋量多等缺點；組合鋼模板具有組合靈活、適應性強、支立方便、無需機械設備、成本投入小、預埋鋼筋少（可用φ12鋼筋作拉桿）等優點，其缺點為外觀質量比不上大片鋼模板[2]。

通過比較，結合現場沒有堆放模板場地、吊車設備與混凝土澆筑設備相互干擾等因素，組合鋼模板只要在混凝土外觀上加以控制，其優勢還是明顯的。

2.2 鋼筋連接方式

縱向混凝土圍堰鋼筋工程包括鋼筋制安1 300 t，鋼筋接頭近5萬個。結合工程的實際情況選擇合理的鋼筋連接方式將大大降低施工成本，提高施工的效率。

鋼筋連接最主要使用的方法有：綁扎搭接、搭接焊、閃光對焊、氣壓焊、直螺紋連接以及電渣壓力焊等。各種連接方法的優缺點詳見表1[3]。

表1 鋼筋連接方法比較匯總表Table 1 Com parison of steelbar connectionmethods

2.3 混凝土入倉方式

混凝土入倉方式投標時采用門機吊罐入倉，考慮到該方案設備要求高，且設備前期安裝與調試占時較多，一旦吊機出現問題將制約整個工程的進度等原因，后建議改為長臂挖掘機直接入倉。通過與設計單位溝通，同意將混凝土澆筑至頂層后一次性對“U”形槽進行回填改為混凝土澆筑1層槽內回填1層，從而實現了長臂挖掘機配合臥罐的高速混凝土入倉方式。

2.4 混凝土施工縫的處理

主要方式有初凝前鋼筋劃毛、終凝時壓力水沖毛和終凝后風鎬鑿毛3種。其中初凝前用鋼筋劃毛的方式不符合規范要求，在此不予考慮。壓力水沖毛一般選擇在混凝土剛剛終凝時用25～50 MPa的高壓水對施工縫面進行沖刷，直到骨料的外露面積超過1/3為止，在高溫天氣施工時可在混凝土澆筑完成后在施工縫面上噴灑緩凝劑，提高沖毛效果。風鎬鑿毛的質量比較好控制，但其成本高且施工速度很慢。本工程由于184 m標高以下為上一標段澆筑，故184 m標高的施工縫只能采用風鎬鑿毛方法，184 m標高以上的施工縫均采用高壓水沖毛方式，既保證了工程質量，又減小了工程成本，加快了施工進度。

3 質量控制

3.1 細部處理

為了防止模板之間的縫隙在混凝土澆筑過程中造成漏漿，采用粘貼雙面膠條的辦法使兩塊模板能夠結合緊密，防止漏漿的產生。

止水帶的安裝前期是施工中的一道難題，因為冬天橡膠止水帶變得非常硬，模板支立完成后很難保證止水帶兩側與垂直伸縮縫對稱，經常出現止水帶中間的牛鼻子偏向伸縮縫一側。為了解決這一問題想了很多辦法，包括在兩側焊接支架、在澆筑時用特制鉗子拉直等，但不是成本太大就是施工中難以實現。最后的解決辦法是支模時將止水帶折成60°左右，用鐵絲綁在一側的模板上，這樣止水帶就不會兩邊擺動了，然后隨著混凝土澆筑的升高由下至上將鐵絲逐個解開并將止水帶扶成垂直模板，對稱下灰之后用φ70振搗棒將止水帶兩側振搗密實，通過實踐效果很好，既保證了質量，又節約了成本。

3.2 質量保證

1） 鋼筋制安

為了保證鋼筋制安的間距、保護層、位置等符合規范要求，采取了以下保證措施：

①為了保證鋼筋綁扎間距均勻，在施工時先在兩端的縱向主筋上每隔1個鋼筋間距進行1次水平鋼筋的放線，再在較高位置根據水平筋上標出的間距由中間向兩端綁扎1根水平筋，這樣既控制了整個鋼筋網的間距，又提高了施工效率。

②制作強度不低于該部位混凝土的墊塊，分散錯開布置足夠的混凝土墊塊以保證鋼筋的保護層厚度，墊塊與鋼筋綁扎牢固。兩排鋼筋之間采用短鋼筋加以支撐，以保證鋼筋位置的準確。

③由于縱向圍堰縱向主筋為φ32鋼筋，且主筋間距只有12.5 cm，這樣綁扎形成的鋼筋網本身就具有很高的剛度，很容易造成向內或向外偏斜且不易糾正。鋼筋傾向模板外側時，可以通過增加混凝土墊塊使鋼筋位置正確，鋼筋向內傾時有兩種辦法，一種是用鋼管頂撬的辦法將鋼筋網歸位，另一種是采用混凝土入倉的長臂挖掘機將鋼筋網撥到設計位置，再用鐵絲將鋼筋網綁在模板的縱肋上加以固定。

2） 頂口控制

由于組合鋼模板以鋼管為肋、φ12鋼筋作為拉桿造成模板整體剛度不高、柔性較大，而混凝土為四級配，且長臂挖掘機入倉方式沖擊較大，使拉桿向下變形彎曲，很容易造成模板中部向內凹。為了保證混凝土澆筑頂面的順直，采取了在內部增加鋼管頂撐、設置專門看模人員根據情況隨時調整拉桿螺絲的松緊，基本上解決了混凝土側面內凹變形的問題。

3.3 糾正措施

1）錯臺

錯臺主要集中出現在新舊混凝土的交界處，錯臺的出現不僅嚴重影響混凝土的外觀質量，隨之產生的漏漿還將影響混凝土的結構。施工過程中為了減小錯臺，從以下幾方面加以注意：

①保證模板的平直，已變形模板如沒有經過保養、糾正，嚴禁使用。

②支立模板前在老混凝土頂口處貼1層雙面膠，使模板和混凝土面結合緊密。

③模板安裝時確保模板與混凝土面之間沒有沙石進入，底口螺絲一定要緊到位，保證模板與混凝土結合處不留縫隙。

④在振搗過程中，邊角部位采用較小的φ70振搗棒進行振搗。

2）麻面

混凝土麻面是施工了一段時間后出現的問題，剛開始出現以為是工人漏振或者振搗不到位，可緊接著下一個倉面又出現了相同的問題，對此項目部從各方面分析產生的原因，得出的結論主要有以下幾方面：

①組合模板用久之后出現變形，兩塊結合沒有以前緊密，混凝土振搗過程中容易出現漏漿從而產生麻面。處理措施是變形較小的通過粘貼雙面膠進行處理，變形較大的堅決廢除。

②對模板的清理、保養嚴格要求，嚴禁支立好的模板表面上還粘有混凝土塊等。

③振搗過程中邊角部位采用較小的φ70振搗棒進行振搗。

④設置專門人員及時對模板進行校正，防止頂層模板外脹導致底層模板與混凝土側面拉開。

3）收倉不平整，致使施工縫縫面凹凸不平

①若結構上沒有特殊要求，收倉面初凝前應及時振搗初平。

②在混凝土澆筑完成后，用木抹子將距側面10 cm范圍內的混凝土帶挫平，保證2次混凝土澆筑的結合縫平直。

③若混凝土初凝后才發現，則應鑿除收倉面上的混凝土棱角和松散混凝土。

4）因混凝土養護未跟上，產生表面龜裂或淺層裂縫

①對龜裂或淺層裂縫采取人工鑿槽處理，防止裂縫發展。

②為防止裂縫產生，混凝土收倉后及時加強養護。

4 過程進度控制

由于前期不具備施工條件，工程開工時間推遲到了11月26日，為了保證翌年4月底圍堰形成的目標，對工程施工方法進行調整，對施工方案加以優化，提高了施工效率，保證了工程進度。

1） 前期由于9～16號壩塊在184 m標高有大量2.5 m深的植筋，而鉆孔速度又非常慢，為了不因植筋而耽誤整個工程施工，前期將施工重點改為鋼筋量較少的1～4號塊體施工至設計標高。

2）前期184m標高植筋鉆孔采用手持液壓鉆進行，鉆孔效率為2.5 h/孔，4臺鉆機每天僅能鉆24孔，而每倉的設計鉆孔數量為45孔，明顯滿足不了施工要求。為了加快工程進度，從土石方作業隊調來2臺地質潛孔鉆機，大大加快了施工進度，900個孔僅用不到1周時間就全部完成了。

3）由于場地條件限制，縱向圍堰需在“U”形槽內澆筑混凝土，要進入“U”形槽必須從混凝土倉面上經過，道路通過混凝土倉面即意味著該倉面澆筑一次混凝土將徹底截斷進入“U”形槽的道路，在澆筑及混凝土強度達到之前這段時間內將停止槽內的混凝土澆筑。

為了保證工程進度，結合快到年底這一特定機遇，前幾層直接采用將道路往上回填，趕出“U”形槽內的澆筑進度。等到春節期間，再將過道這個倉突擊施工。

4）聯系梁為預制安裝，由于場內沒有預制場地，如果聯系梁放在209.5 m標高的混凝土頂面上預制，梁的預制和養護必將拖延工程工期。通過與設計單位溝通，將預制混凝土聯系梁改為回填后現澆聯系梁，既加快了工程進度，節約了工期，又減少了工程成本，提高了效益。

5 施工效率分析

1） 鋼筋焊接

電渣壓力焊接頭約為200個/（d·人） 的焊接效率，影響焊接速度的因素主要有：①接頭離作業面的高度（以0.5～1 m為宜）；②焊接鋼筋的重量（鋼筋的長度和直徑）；③電源的電壓（電壓過小會影響焊接的質量）；④鋼筋離焊接位置的距離（焊接前將鋼筋盡量轉移到焊接作業面附近）。

2） 模板支立

以縱圍的一個標準倉（15 m×6.5m×3.05 m）為例，1個班組支立1個倉面大概需要1 d的時間（其中包括模板拆除及保養），因為組合模板支立、鋼管的加固、螺桿的對穿及焊接、套筒螺桿加固及調節、倉面清理等一系列的工作雖然在1個倉內不能同時進行，但如果有足夠的倉面，就可對其進行流水作業，提高生產效率。

3） 混凝土澆筑

混凝土采用長臂挖掘機配合臥罐的方式入倉，通過統計62 551 m3混凝土的澆筑時間為2 659.5 h，因此長臂挖掘機的平均澆筑效率為23.52m3/h。其中14號右第3層、5號第3層的澆筑效率均超過50m3/h，澆筑速度快的原因主要有：①作業倉面比較大，適合連續施工；②挖掘機所處的作業面高于倉面，形成由上往下的澆筑模式，節約指揮調整的時間；③使用斗容9m3的大車進行混凝土運輸，減少倒車卸料的時間；④混凝土運輸道路條件較好，作業面較少能夠保證混凝土的及時供應。

6 經驗總結

6.1 鋼筋下料

考慮施工的可行性：結合混凝土的分層厚度，考慮每個作業面的施工可行性，電渣壓力焊接頭離混凝土面小于20 cm時將不能進行焊接，接頭離作業面大于150 cm或焊接鋼筋的質量超過25 kg時都將造成焊接困難，甚至產生危險。

接頭分散布置：配置在同一截面內的受力鋼筋接頭截面積與受力鋼筋總截面積的百分比應滿足規范要求。

對混凝土施工的影響：由于混凝土采用長臂挖掘機入倉的方式，在下料時應注意鋼筋高出模板的高度不會對混凝土入倉造成太大的影響。

考慮鋼筋的損耗：電渣壓力焊每個接頭基本要損耗鋼筋2～3 cm，綁扎搭接時還要考慮搭接長度等。

減少接頭：每個接頭的費用一般都比較高，在考慮上述問題情況應下盡量減少接頭的數量。

減少無用料：鋼筋長度一般為9 m，斷料時應考慮工程中同型號鋼筋的各種長度及數量，減少無用料。

斷料的區分：不宜對一個倉內差別不大的鋼筋進行多種斷料，也許針對每條鋼筋都進行合理的斷料能產生最小的浪費，但在施工時很容易將各種鋼筋混淆，從而導致更大的浪費。

6.2 鋼筋連接方式選用原則

加工廠中應優先采用閃光對焊，不能采用閃光對焊時也可采用電弧焊，鋼筋的交叉連接采用綁扎或接觸點焊。

施工現場豎向或斜向（傾斜度在1∶0.5范圍內）鋼筋的焊接宜采用氣壓焊或電渣壓力焊，也可考慮采用機械直螺紋連接。

施工現場橫向鋼筋的連接宜采用氣壓焊或機械直螺紋連接。

直徑22 mm以下的鋼筋接頭可采用綁扎接頭，但軸心受拉、小偏心受拉和承受地震荷載的構件中不得采用。6.3 電渣壓力焊

電渣壓力焊在施工中一般采用工地常見的電弧焊機提供電源，采用高錳、高硅、低氟類型的“HJ431”焊劑。在焊接過程中應注意以下幾點。

1） 焊劑使用前，恒溫250℃烘焙1～2 h；焊劑回收重復使用時應除去熔渣和雜物。

2）電源電壓對接頭的質量影響較大，若電源的電壓降大于5%時不宜進行焊接。

3）陰雨天或潮濕環境不宜進行焊接。

4）兩焊接鋼筋的直徑相差一般不宜超過兩個等級。

6.4 模板支立

本工程采用組合鋼模板，為了提高混凝土的觀感質量應盡量選擇大片組合鋼模。本工程根據倉面實際情況，主要采用P6015和P1015兩種模板，其中P1015用鉆孔穿套筒螺桿進行加固，另外還有5 cm陽角模板進行兩垂直面的連接。

選擇大片組合鋼模一方面減少了混凝土面的凸痕，提高了混凝土觀感質量，另一方面節約了模板支立時間，1塊P6015的面積相當于2塊P3015，工作效率得到提高。

6.5 止水帶粘接

止水帶采用硫化粘接工藝，硫化接頭儀器包括模具和控制箱2部分，模具內設有與控制箱相連接的電熱元件，模具的界面形狀與止水帶的外形結構相適應，模具的中間部位設有測溫孔，硫化粘接過程中通過溫度計進行調整。

連接過程主要包括止水帶接頭處的清理與加工、模具預熱、預填混煉膠、加壓升溫硫化等幾步。在通電加熱約0.5 h后，中間的混煉膠發生硫化作用使2條橡膠止水帶粘為一體。

由于廠家只配備1個技術員進行硫化粘結，根本滿足不了實際工程需求，對此專門安排2名工人配合其作業，專業人員只需對關鍵部分進行把關即可。

6.6 施工縫沖毛

針對不同季節和氣溫狀況，應先對沖毛開始時間及沖毛水壓等數據通過典型施工確定，對縫面進行沖毛處理時混凝土抗壓強度不得低于2.5 MPa；按射流與混凝土表面接觸的寬帶狀軌跡自左向右進行掃描，且應有少量重疊；沖毛槍宜距混凝土面 10～15 cm，沖毛槍角度 70°～75°；必須完全清除混凝土表面的水泥乳皮；大石外露1/3粒徑左右。

[1]中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司.重慶市嘉陵江航運開發草街航電樞紐工程施工圖設計[R].2005.Power China Chengdu Engineering Co.,Ltd.Construction drawing design of Chongqing Jialing River shipping development Caojie navigation-power junction lock project[R].2005.

[2] 顧勇新.清水混凝土工程施工技術及工藝[M].北京：中國建筑工業出版社，2006.GU Yong-xin.Construction technology and process of bare concrete engineering[M].Beijing:China Architecture&Building Press,2006.

[3]GB 50010—2002，混凝土結構設計規范[S].GB 50010—2002，Code for design ofconcrete strucyures[S].