長臂反鏟澆筑大體積混凝土施工工法

(湖北水總水利水電建設股份有限公司，湖北 武漢 430000)

大體積混凝土的特點為結構厚、體形大、鋼筋密、一次澆筑量大、施工時間長、施工工藝要求高、受環(huán)境影響大等。澆筑完畢后，由于體積過大，造成混凝土水化熱和溫度場梯度大，混凝土“內熱外冷”極易產生裂縫。

目前國內外常用的混凝土澆筑手段有泵送、起重設備入倉和膠帶機等，三級配及以上的混凝土泵送難以實現，起重設備入倉效率低，而利用長臂反鏟進行混凝土入倉工作，具有適應性強、效率高、操作簡單、成本低等特點，應用前景好。

1 概 述

湖北省洪湖東分塊蓄滯洪區(qū)位于洪湖市境內長江中游干流北岸，是洪湖分蓄洪區(qū)和長江中下游整體防洪系統(tǒng)中的重要組成部分，是處理城陵磯地區(qū)超額洪水，保障荊江大堤、武漢市和本地防洪安全的一項重要工程。

套口進洪閘是洪湖東分塊蓄滯洪區(qū)的一項重要控制性工程，閘址位于洪湖市龍口鎮(zhèn)以東2km，閘軸線位于長江干堤樁號461+062處。該閘主要工程任務是擋洪和進洪，非分蓄洪時擋長江洪水，分蓄洪時開閘進洪。該閘設計進洪流量為8000m3/s，為大(1)型工程。

套口進洪閘閘室為整體開敞式結構，閘室總凈寬528m，總寬605m，閘室共44孔，兩孔1聯(lián)，每孔凈寬12.0m，底板高程25.8m。閘室底板順流向長22.0m、單聯(lián)寬27.5m，底板厚2.0m(上游齒槽厚2.8m、下游齒槽厚3.0m)。每倉底板混凝土1258.6m3,合計混凝土27689.2m3。

2 施工工藝

2.1 施工工藝流程

長臂反鏟澆筑混凝土施工工藝流程見圖1。

圖1 長臂反鏟澆筑混凝土施工工藝流程

2.2 混凝土澆筑

土方開挖至設計要求的高程后，人工破除樁頭、清理出建基面，建基面通過驗收之后，進行墊層混凝土的澆筑，墊層混凝土澆筑完畢之后2～3d進行底板鋼筋的綁扎和底板模板的安裝，待倉位驗收合格之后進行混凝土澆筑，澆筑時底板上下游各布置一臺液壓長臂反鏟。邊澆筑邊振搗，采用插入式振搗器，保證混凝土振搗密實。

2.3 操作要點

2.3.1 施工準備

為方便閘室底板澆筑，首先，預留上游鋪蓋下游側9m塊位置作為閘室澆筑上游側施工便道；其次，對下游消力池進行局部開挖，靠近閘室底板側按1∶1坡比開挖至22.72m高程與閘室底板相接，在26.8m高程修建長臂反鏟作業(yè)平臺和下游側施工便道；另外，在左右岸連接段部位分別修建左、右側施工便道與上、下游施工便道連通，同時，在第8聯(lián)和第17聯(lián)用“工”字鋼和桁架搭設臨時便道與上下游側施工便道相接，以此形成閘室底板澆筑的環(huán)形施工道路。

自卸汽車相較于混凝土攪拌車而言，對施工道路平整度要求稍高。為盡可能減少運輸過程中水泥漿的損失，必須提前修整好施工道路。套口進洪閘下游臨時道路采用塊石路基，上鋪石渣，基礎較好，路面相對平整；上游臨時道路設在防滲鋪蓋基礎上，承載力滿足要求，上層鋪設20mm厚鋼板，接頭平順，路況良好，保證混凝土拌和物運輸過程中的均勻性和工作性。

采用8mm厚鋼板人工焊接成3m(寬)×5m(長)的集料斗，料斗高0.5～1.0m，可一次性集料7.5m3。澆筑時，把高度0.5m端置于自卸汽車卸料側，便于自卸汽車卸料；高度1.0m端置于長臂反鏟側，避免鏟料時溢撒。

2.3.2 混凝土運輸

混凝土水平運輸采用自卸汽車，上游距離稍遠配備3臺，下游配備2臺，保證混凝土連續(xù)澆筑的同時，避免自卸汽車長時間等待影響混凝土的和易性。

2.3.3 混凝土分層澆筑

自卸汽車將混凝土卸入集料罐后，由液壓長臂反鏟負責入倉。

混凝土入倉時，長臂反鏟的抓斗距離面層鋼筋不超過30cm，以避免傾落高度過大導致的混凝土離析。

混凝土鋪料采用臺階法。兩臺長臂反鏟從同一側開始向另一側鋪料，從中間往上下游方向鋪料每層臺階高度為50cm，寬2.5m。

混凝土反鏟入倉示意圖如下頁圖2、圖3所示。

圖2 混凝土反鏟入倉示意圖(側視)

圖3 混凝土反鏟入倉示意圖(俯視)

2.3.4 混凝土振搗

混凝土振搗時，振搗棒應垂直于混凝土表面并

快插慢拔均勻振搗，每次插入振搗的時間為20～30s，并以混凝土不再顯著下沉，不出現氣泡，開始泛漿時為準。

振搗器應插入下層混凝土5cm，加強上下層混凝土的結合。

振搗插入點間距為40cm，防止漏振。

振搗時不得碰撞模板、鋼筋和預埋件。

2.3.5 平倉收面

混凝土高程在面層鋼筋以下時，隨時鏟除黏附在鋼筋上的混凝土，防止其初凝。

混凝土鋪料到面層鋼筋上時，需鋪設10cm×10cm的限裂鋼筋網，采用人工平倉至設計高程。

收面時嚴格控制平整度，孔洞位置應采用混凝土原漿修補。

2.3.6 混凝土養(yǎng)護

混凝土收面完成后，立即用薄膜嚴密覆蓋表面，防止水分散失；閘室底板側面用養(yǎng)生布覆蓋保溫，防止內外溫差過大產生溫度裂縫。

用薄膜和養(yǎng)生布覆蓋，24h后在表面灑水養(yǎng)護21d。

2.3.7 溫度監(jiān)測

混凝土開倉后，實驗檢測員對出機口和倉內的混凝土分別進行溫度檢測，保證水化熱不超過限值，必要時合理調整施工配合比，降低水化熱。

混凝土澆筑過程中，每4h測量一次混凝土原材料溫度、混凝土出機口溫度以及倉內混凝土溫度和氣溫，并做好記錄。

混凝土澆筑完成后，對其溫度變化進行檢測統(tǒng)計，分析其溫度變化，為后續(xù)混凝土溫度控制提供數據依據。

測溫點布置如圖4所示。

圖4 單聯(lián)閘室底板混凝土測溫點布置圖 (單位：m)

3 資源配置

3.1 材料與設備

本工程需要自制兩個集料罐，用鋼板焊接而成，四周包裹10號槽鋼，保證強度要求。

混凝土原材料符合國家檢驗標準。不需要特殊材料，所需機具設備見表1。

表1 機具設備配置

3.2 勞動力組織

根據工程量和工期要求，為確保優(yōu)質、高效按期完成任務，投入施工經驗豐富的施工管理人員及技術人員，投入施工的主要技術管理人員5人，投入勞動力54人，勞動力配備見表2。

表2 勞動力配備

4 質量控制

為保證混凝土質量滿足設計要求，混凝土施工質量達到優(yōu)良，在混凝土施工過程中，必須嚴格按規(guī)范及設計要求，對混凝土倉面作業(yè)、混凝土澆筑過程中各主要環(huán)節(jié)進行全方位、全過程的質量控制，不斷提高混凝土施工質量。

4.1 混凝土澆筑準備作業(yè)質量控制

混凝土施工質量遵照規(guī)范和設計要求及投標文件要求執(zhí)行。

a.鋼筋施工。鋼筋加工必須嚴格按照設計圖和加工放樣單進行加工，加工后的鋼筋做好標識并堆放整齊，防止混亂。鋼筋的現場綁扎焊接，必須按照設計圖紙及測量放樣點進行施工。所有操作工人須進行技術培訓，做到持證上崗。

b.模板施工。做好模板設計，結合現場施工條件和建筑物特性采用牢固可靠、施工快速、成型質量好的模板。

各種模板出廠前嚴格檢查，按招標文件和規(guī)范要求對模板尺寸、表面平整度、表面光潔度進行檢查。模板安裝后，必須測放足夠精度的控制點以控制模板安裝質量。

c.預埋件。止水片、金屬結構埋件等埋設前，仔細檢查、核定，并做好標記和記錄。預埋件埋設時應加固牢靠，并加以保護。混凝土澆筑過程中，必須嚴格執(zhí)行工程師審批的施工措施，防止?jié)仓^程中移動和損壞預埋件。

d.倉面清理。混凝土澆筑前，使用壓力水將縫面沖洗干凈，并排干積水，縫面上的浮物、污染物，使用適合的方法進行處理。不得對混凝土內部造成損傷，壓力水的水壓及沖毛時間根據季節(jié)和混凝土標號隨時進行調整。

4.2 混凝土澆筑過程中質量控制

嚴格執(zhí)行倉面工藝設計規(guī)定，倉面澆筑工藝、施工設備資源、人力資源配置、混凝土澆筑順序圖、設計的標號、厚度、次序、方向、分層、開收倉時間等進行全面設計，報工程師批準后，方可開倉澆筑混凝土。施工過程中，不得隨意變動已批準的倉面設計。

a.混凝土運輸。采用自卸汽車運輸，并做好施工組織管理，加快混凝土入倉速度。

b.混凝土入倉鋪料。混凝土下料時，均勻鋪料、防止骨料堆積。

c.混凝土澆筑與振搗。混凝土澆筑時，根據混凝土級配、結構部位分別配高頻振搗棒或軟軸振搗棒，以確保振搗密實。模板附近進行二次振搗，以減少水氣泡，提高混凝土表面質量。

混凝土澆筑過程中，表面泌水過多時應及時排除，不允許帶走灰漿，以保證內外混凝土水膠比相同，以免出現表面色澤不一現象。

d.嚴格控制施工過程中的模板變形，保證立模的準確度和穩(wěn)定性，確保混凝土外形輪廓線和表面平整度滿足要求。

4.3 混凝土澆筑事后質量控制

混凝土澆筑完畢后及時進行養(yǎng)護。一般情況下，使用灑水養(yǎng)護，以保持混凝土表面水分。混凝土養(yǎng)護期時間，嚴格執(zhí)行規(guī)范的養(yǎng)護時間，不少于21d。

混凝土拆模后，應檢查其外觀質量。有混凝土裂縫、蜂窩、麻面、錯臺和模板走樣等質量問題或缺陷時應及時按照規(guī)范及要求處理。

4.4 成品保護

所有混凝土工程最終驗收前，安排專人加以維護及保護，以防損壞。

當氣溫降到冰點以下，齡期短于7d的混凝土必須覆蓋合格的保溫材料作為臨時保護。

混凝土強度達到2.5MPa后，方可進行閘墩混凝土的準備工作。

在已澆筑完成的閘室底板混凝土表面搭設腳手架或者模板支架時，立桿必須鋪設墊片或者混凝土墊塊，以防立桿損傷混凝土表面。

5 安全措施

5.1 安全技術措施

認真貫徹“安全第一，預防為主”的方針，依據國家有關規(guī)定、條例，結合施工實際情況和工程的特點，組成專職安全員、班組兼職安全員以及工地安全用電負責人參加安全生產管理，執(zhí)行安全生產責任制，明確各級人員的職責，抓好工程的安全生產。

5.2 安全管理措施

建立完善的施工安全保證體系，加強施工作業(yè)中的安全檢查，確保作業(yè)標準化、規(guī)范化。

振搗和照明用電線路連接必須合乎用電規(guī)范，一機一閘，做好絕緣和接地處理。嚴禁使用護套線、碘鎢燈等存在安全隱患的設備器具。

夜間施工時，所有作業(yè)人員必須身穿反光服，保證良好的辨識度。

運輸道路兩側放置反光筒，倉面四周搭設防護欄桿，并拉好警戒帶。

液壓長臂反鏟旋轉半徑內嚴禁站人，防止被機械碰傷。

機械設備操作要嚴格按機械設備安全操作規(guī)程執(zhí)行，操作人員要密切注意周圍人員情況，安全第一。

各崗位負責人均配備無線對講機，保證施工過程中能夠有效溝通。

密切關注天氣情況，避開雨雪和高溫天氣澆筑，保證安全。

5.3 惡劣氣象應急措施

預置棚布，若遇下雨、雪，采取在閘墩插筋上邊澆邊遮蓋的辦法，及時對新澆筑混凝土進行遮蓋，防止混凝土被雨水沖刷；

濃霧天，澆筑倉面、混凝土運輸車出料口中、混凝土攪拌站之間通過現有的對講機、移動電話等通信設備，加強信息溝通，保證施工安全及供需平衡；

大風及其他惡劣氣象，應根據情況，對混凝土及時覆蓋，采取保溫或者升降溫措施，避免混凝土性能受到影響。風力超過6級時停止施工作業(yè)。

5.4 機械設備應急措施

混凝土澆筑時，機械設備維修人員現場值班，以便對出現的問題及時處理；出現重大問題時，非當班人員也必須出勤協(xié)助；

確保備用的汽車混凝土運輸車及備用發(fā)電機組隨需隨用。

6 效益分析

經過現場施工總結，液壓長臂反鏟施工具有對道路適應性強、行走方便、鋪料靈活快捷、施工周期短等特點。雖然前期需要一定投入，但是液壓長臂反鏟施工適用范圍廣，安裝拆卸成本極低，后期維護費用較低，設備利用價值高。

采用液壓長臂反鏟負責混凝土入倉，大幅度縮短了施工周期。經實際測算，單聯(lián)閘室底板混凝土澆筑周期縮短約10h，節(jié)省了勞動力成本、機械成本；并大大降低了質量安全事故發(fā)生的可能性。

套口閘工程采用自卸汽車配合液壓長臂反鏟進行混凝土施工，保證了混凝土施工的安全、質量和進度，提高了經濟效益。

7 結 語

應用液壓長臂反鏟澆筑混凝土底板后，通過明確施工范圍，優(yōu)化施工組織、施工流程等，對采用液壓長臂反鏟進行混凝土施工形成規(guī)范化、標準化的施工管理體系，使施工質量和施工安全得到有效控制。大大降低了工人的勞動強度，設備配備少，材料消耗少，經濟效益顯著，為其他項目采用該成果提供了較好的實踐經驗，豐富了混凝土澆筑手段，具有良好的應用前景和社會效益。