可拆卸裝配式防浪墻研發與應用

范 軸

(上海市崇明區水務建設工程安全質量監督站，上海 202150)

傳統建筑行業發展過程中，長期以來面臨各種難以解決的難題，傳統的建造方式已經不能適應建筑行業的可持續發展的要求[1]。隨著國務院明確大力發展裝配式建筑，建筑行業快速轉型升級、綠色發展成為必然趨勢，“裝配式建筑”的創新研究及推廣在全國建筑行業范圍內掀起熱潮，各大企業、機構及在校課題研究全面鋪開，多省市先后出臺政策、并從金融、稅收等方面支持[2]，相應規范、標準也先后出臺[3]，為裝配式建筑的大力發展打下堅實的基礎，至2018年累計全國裝配式住宅達到2.6億m2[1]。然而，受制于水利工程本身的特殊性，在傳統的水利工程中的應用較少，且綠色裝配式建筑發展面臨著設計落后、技術標準體系不健全、產業不成熟、結構復雜、技術難度大、成本高等難題，制約著綠色裝配式建筑的大規模產業化發展。

為更好響應綠色裝配式建筑的號召，促進關乎民生安全的水利工程行業健康持續發展，借鑒目前在建筑及水利行業已取得的裝配式結構實施經驗[4- 7]，從防浪墻及防洪搶險結構方向著手，創新設計出一種可拆卸裝配式防浪墻結構，并成功應用于在水利工程建設實際中，結果表明在經濟及社會效益上效果顯著。

1 可拆卸裝配式防浪墻的設計方案

1.1 設計方案

可拆卸裝配式防浪墻適用于臨時性防浪墻及防洪搶險結構，同時也可運用于簡易永久性的防浪墻結構。可拆卸裝配式防浪墻是在傳統裝配式擋土墻的基礎上對結構設計、半剛性拼裝理念和拆卸可重復利用上進行了優化改造，即：針對于防浪墻的特殊性，在綜合考慮其結構簡單及斷面形式相對規整的特點，簡化預制的分塊設計，采用整體預制，拼接運用半鋼性連接的理念，用不銹鋼鋼板進行連接，后期回收可拆卸。結構如圖1所示，具體作法是：預制整體式防浪墻(1)由豎立側墻和平置的底板構成，側墻底部的底板向前后側伸出，預制整體式防浪墻(1)側墻及底板前后側邊緣安裝預埋螺桿(2)，在預制整體式防浪墻(1)的墻身頂部及底板前后側中的至少一側頂面邊緣設置預埋萬向吊環螺帽(5)，吊裝拼裝(1)通過預埋螺桿(2)以連接鋼板(3)鄰接拼裝，連接鋼板(3)以連接螺帽(4)緊固，相鄰二塊預制整體式防浪墻之間拼縫填充聚乙烯泡沫板及密封膠封縫(6)，預埋萬向吊環螺帽(5)可用塑料膜進行塞住封堵。

圖1 可拆卸裝配式防浪墻結構示意圖

1.2 技術特點

(1)采用整體預制可拆卸拼裝設計，防浪墻預制采用側墻及底板整體預制，整體結構簡單，對于臨時性工程在搭接縫隙部位不設置齒坎，直接采用平面式，預制的精度要求降低，整體質量易于控制，提高了預制的效率，且不受季節影響；

(2)預埋萬向吊環螺帽，螺帽上安裝萬向吊環，作為吊裝及拆卸的吊點設置，方便吊裝及拆卸，降低施工技術難度；

(3)相鄰二塊預制整體式防浪墻通過預埋螺桿以連接鋼板鄰接拼裝，連接鋼板以連接螺帽緊固，通過可拆卸式的鋼板連接，實現半剛性可靠連接，拼裝迅速快捷效果好，拆卸方便；

(4)施工效率高，能迅速實現多工作面施工，節省了人工及機械臺班，降低了成本，同時大大節約了工期；

(5)防浪墻控制在1m為單元的整體進行預制，對于堤頂寬度有限的條件可適用，在吊裝上僅用小噸位的吊車即可滿足；

(6)實現拼裝迅速且整體可拆卸，結合水利工程的特點，可重復利用，經濟效益發揮最大化，是解決裝配式建筑行業普遍面臨成本高的難題有效途徑。

1.3 技術效益

相比于現有裝配式建筑，能充分發揮其高效、質量易控制、施工簡便、安全可靠、經濟效益最大化的優勢，具體效益如下：

(1)該技術采用整體結構單元設計，以1ml墻身及底板整體澆筑為一個結構單元，兩段防浪墻采用平口分段，不設置凹口，對于臨時性工程在搭接縫隙部位不設置齒坎，直接采用平面式，相比于傳統的裝配式結構，整體結構簡單，預制的精度要求降低，整體質量易于控制，提高了預制的效率，不受季節影響，同時也節約了成本。

(2)該技術采用可拆卸拼裝設計，逐塊吊放整體預制防浪墻組裝結構單元，在進行拼裝時過程中，相應的墻頂標高及兩墻之間的錯位差易于控制，拼裝迅速方便，施工技術要求不高，整體拼裝穩固，拼裝質量易于控制，同時節省了人工及機械臺班，大大節約了工期。

(3)預埋萬向吊環螺帽，作為吊裝及拆卸的吊點設置，螺帽位置位于墻頂及與整體重心堆成的底板位置，設計上降低了吊裝難度，螺帽上安裝萬向吊環，方便吊裝及拆卸，降低施工技術難度，安全可靠。

(4)相鄰二塊單元體通過預埋螺桿以連接鋼板鄰接和連接鋼板以連接螺帽緊固的拼裝設計，固定牢靠，單元間拼裝可調整的空間大，拼裝要求相比傳統的拼裝精度要求降低，施工工藝簡單，易于推廣和運用，同時實現半剛性可靠連接，拼裝迅速快捷且效果好。

(5)在拆裝時，松動螺帽，拆解連接鋼板，分離二塊單元體，剝離聚乙烯泡沫板及密封膠封縫，即可進行吊運回收進行重復利用，相比于傳統的裝配式采用注漿方式拼裝能實現拆卸方便，整體拆除完整性高，且易于施工，拆卸方便，可回收重復利用，節約了投資，經濟效益發揮最大化。

(6)防浪墻控制在1m為單元的整體進行預制，對于堤頂寬度有限的條件可適用，在吊裝上僅用小噸位的吊車即可滿足，施工簡便，施工條件要求不高，可實現多維度的運用和推廣。

(7)實現拼裝迅速且整體可拆卸，能迅速實現多工作面施工，可重復利用，結合水利工程的特點，在防洪搶險中能發揮獨特的優勢，同時也可運用于簡易永久性的防浪墻結構，在防浪墻及防洪搶險領域應用前景廣闊，具有很好的經濟效益和社會效益。

2 工程應用

2.1 工程背景

本文選取奉賢區南門港水閘改造工程的50年一遇防洪標準的圍堰，圍堰的1倉12m的放浪墻為實際應用案例。

2.2 結構設計

根據放浪墻的結構形式，對圍堰的防浪墻設計如圖2所示。

圖2 圍堰可拆卸裝配式防浪墻結構示意圖

2.3 施工工藝

2.3.1施工工藝流程如圖3—5所示。

圖3 防浪墻預制施工工藝流程圖

圖4 防浪墻拼裝施工工藝流程圖

圖5 防浪墻拆卸回收施工工藝流程圖

2.3.2施工準備

(1)結構分塊、分體預制

設計驗算防浪墻抗滑、抗頃以每ml為單位，因此分段大于等于1m對防浪墻結構穩定不會有影響。為最大程度提高預制化率，提高防浪墻預制對現場施工的便利性，采用全截面預制，因結構形式為Y型，為方便預制每一段以縱向1m分倉，以側面為底面睡倒式預制。

(2)模板設計與制作

防浪墻整體形狀為Y型，為了方便支模澆筑，模板設計為縱向預制。模板采用現場拼裝竹膠板模板，整體以縱向睡倒式支模，分為底板平面1塊，側模L型側板1塊，Y/L形側板2塊，模板之間采用螺栓連接固定，側面兩塊模板上下采用對拉螺桿固定，共26根對拉螺桿。

(3)吊裝設計與制作

裝配式防浪墻的起吊、轉堆、出運，共設置預埋吊點4個用于安裝，脫模起吊采用預埋的萬向吊環結合吊繩進行。預埋吊鉤和鋼絲繩使用卸扣連接，保證構件在吊裝過程中平穩可靠。

(4)裝配連接設計

預制分節防浪墻1m一節，對應的連接在墻身預埋螺桿4道，底板兩側邊設置連接螺桿各兩道，相鄰兩節之間采用6mm厚的不銹鋼板穿過螺桿連接，再用美工的圓頭螺帽擰緊連接，分節之間采用聚乙烯泡沫板分縫作為預留沉降縫，縫隙用聚氨酯密封膠封縫。預制防浪墻拼裝細部如圖6所示

圖6 預制防浪墻拼裝細部圖

2.3.3立模

支模前必須整平地坪，底膜支模前對地坪采用黃砂進行找平，底模安放后用水準靠尺測量，通過調整黃砂襯墊方式保證底模在同一水平面上，同時對底模進行固定。底模放置平整之后在底模上放線畫出防浪墻的整體側邊的輪廓線，以線為標準進行側模支模。

側模立模前檢查模板無變形，無開裂，模板表面的殘留混凝土及其他殘渣進行清理，保證平整光滑。模板清理干凈后，在模板上均勻、完整地涂刷模板油，不得撒、潑模板油，保證不積油。

模板連接處先將止漿條貼好，并保證其牢固不脫落，以防止漏漿。支模時，側模必須垂直安放，底部緊貼底模，不留縫隙，兩側幫包底模板緊貼底膜兩側止漿條后用螺絲栓緊。模板外側用鋼管或方木增加斜撐，側模各邊必須與外側模用對拉螺桿緊固，對拉螺桿上套入PVC圓管，方便拆除。

2.3.4鋼筋籠安放

為保證鋼筋骨架安放牢靠，鋼筋骨架安放首先對鋼筋骨架除按照設計圖紙綁扎之外，對主筋與箍筋間局部點焊牢固，若出現扎絲脫落、斷裂或者箍筋移位等情況必須重新綁扎和調整，扎絲端頭必須壓至鋼筋以下，不得伸入鋼筋保護層。鋼筋骨架放入模板后，底模及側模安放保護層墊塊。安放完成后檢查保護層厚度是否符合要求。預埋吊孔與鋼筋骨架相對位置必須準確，必須進行焊接加固。

2.3.5吊環螺帽、連接螺桿預埋

每個預制擋墻采用4個預埋吊點，吊點采用鋼筋焊接至主筋形成網片連接，牢固焊接，預埋吊點做好泡沫塞住，防止混凝土澆筑時塞住。另預埋的不銹鋼螺桿，放線準確，模板開孔準確，螺桿焊接至鋼筋上，同時對于下部的采用外圍同時加固保證螺桿的位置準確。

每段防浪墻(1m)共有4個吊點，吊點處采用長度為250mm的φ16HRB400鋼筋進行加固。

2.3.6混凝土澆筑

裝配式防浪墻混凝土澆筑采用分層澆筑，第一次下灰放料澆至1/2高度處，暫停一段時間，待混凝土先振搗一遍之后再下料上半截。振搗時，振搗棒不得接觸鋼筋和模板，且與模板必須保持5～10cm間距。振搗快插慢拔做到均勻振實，振搗以混凝土不再下沉，無顯著氣泡上升，表面平坦一致，開始浮現水泥漿為度。

2.3.7抹面收光

抹面收光必須做到“一毛二光”，首先要用木抹子將表面搓毛，并盡可能平整，然后用刮板將表面刮平，澆筑底板上層面及側面頂面必須刮平后才可收光。收光時間必須根據氣溫情況、混凝土情況掌握準確，并且必須做到兩次收光。

2.3.8拆模修補

待混凝土達到一定強度后，先拆除側模，后底模。側模拆除時，過程要求做好成品保護，以防止用力過大撞壞構件。拆模后，4個吊孔位置需塞上泡沫條，防止雜物掉入吊孔。若出現氣泡、麻面、棱角破損等情況，必須立刻修補。

2.3.9防護及貼牌

為防止運輸中磕碰，構件下部采用墊木墊平并用海綿墊起，邊角用定型的L型折角的高密度海綿包裹，防止碰撞損角。因防浪墻還需翻身，選擇合適位置做好構件標識，采用打印圖牌貼至于墻頂齊平的位置，內容包括防浪墻結構形式、構件編號、材料標號等信息。

2.3.10養護及吊運

構件拆模后，對于齡期小于28d的構件必須進行灑水養護。普通混凝土澆筑完畢，應在12h內加以覆蓋并澆水，澆水次數以能保證混凝土足夠的濕潤狀態為宜。澆筑時留好同條件試塊，起吊前壓同條件試塊，強度必須達到構件強度的75%以上方可起吊轉堆，構件采用30t載重平板卡車運輸，堆放的樣式跟預制時保持一致。

2.3.11構件翻身

防浪墻吊運至拼裝現場空地后進行翻身，起吊時先擰緊4個萬向吊鉤，再用卸扣連接鋼絲繩，起吊過程要求平穩，裝配式防浪墻對構件進行翻身。起吊周邊空地設置軟基面，用泡沫板加厚墊平，靠近上邊緣的吊索綁扎長度較下邊的吊索小，形成斜拉形式，首先拉緊鋼絲繩同時緩慢往上吊離地面50cm左右，起吊后然后旋轉是已設置的軟平臺上，一側先下到軟平臺上再慢慢下降，同時配合人員進行調平翻身，平整后再調整吊索長度，齊平后再起吊進行拼裝，同時拆除防撞條。

2.3.12拼裝施工

(1)基槽開挖和墊層施工

為防止不均勻沉降，基槽開挖后將仔細壓實整平。墊層施工時，采用水準儀控制頂面標高，保證頂面標高誤差在3mm以內，墊層結構采用混凝土墊層，墊層提前做好標高復查，預留2cm采用水泥拌合砂作為墊層，作為可調節的標高，與預制防浪墻底標高貼合，將吊裝的各節的位置在墊層上畫出邊界線，同時在墻頂標高位置用線打出相應的標高，吊裝過中保持。

(2)構件拼裝

構件采用30t履帶吊吊至拼接位置后，按照劃線的位置吊放，待整體位置基本吻合后下放至墊層標高以上10cm位置，同時保持吊起力，粗調底板邊線至劃線位置，再調整墻頂標高至設置的墻頂標高線位置；完成后用水準靠尺檢測墻頂水平及墻側垂直度，再對整個結構進行微調，多次復測和校核使其在設計允許偏差內，完全下放，吊裝到位后復測各項指標，同時復測相鄰單元之間的指標，滿足后取下吊環后再進行下一塊。在進行拼裝時過程中，控制相應的墻頂標高及兩墻之間的錯位差，完成后貼低發泡聚乙烯板，完成后進行下一節防浪墻拼裝，下節拼裝中除結構自身的標高、垂直度和軸線偏差控制外，還要控制校核相鄰墻之間的偏差，在設計允許范圍內之后方可進行下一節的拼裝。

(3)鋼板及螺帽固定

拼裝后對伸縮縫進行封膠處理，完成后用已加工完成的鋼板穿過預埋的螺桿位置，同時調整鋼板的角度及位置，使其在兩相鄰的墻中間，邊線與墻軸線平行，用固定螺帽進行固定，使鋼板與墻面貼合緊密，完成整體的拼裝。

2.3.13接縫處理

防浪墻每1m設一變形縫，縫寬20mm，縫內填充料采用厚度為20mm的低發泡聚乙烯板，變形縫外露部分用聚氨酯材料嵌縫。變形縫盡量與砼鎮腳、護面結構、素砼格埂和路面伸縮縫對齊，聚乙烯泡沫板及密封膠采用雙面膠貼與一側已安裝的防浪墻一側固定住，在下一單元吊裝中盡可能貼合緊密，保證整體效果。

2.3.14拆除及回收

在拆裝時，先松動螺帽，拆解連接鋼板，再分離二塊預制整體式防浪墻，并剝離聚乙烯泡沫板及密封膠封縫，再進行吊運回收進行二次利用。

2.4 實施效果

12節單元的防浪墻從現場堆場轉運至安裝現場，再到墻身翻身，再到組裝拼接完成，整個拼裝過程持續時間僅4h，拼裝效率極高，拼裝質量易于控制。拼裝施工工藝簡單，拼裝完成即可發揮防浪墻的功能，無需考慮隔倉澆筑及等強的時間，節省了成本和工期，大大提高了工程實施效率，為之后主體結構的實施爭取近2個月工期；尤其是汛期到來前圍堰到頂發揮防汛功能時間提前，為整個海岸線的防汛任務減輕了壓力，體現出了其獨有的優勢，也充分發揮了裝配式建筑的產業化和高效的優勢，具有很高的推廣及運用的價值。

臨時圍堰在水閘主體結構施工完成后，通水前進行拆除，拼裝的防浪墻拆除相比于傳統的混凝土現澆結構及現有的擋墻裝配形式，無需破碎或破壞原單元結構，拆除可保留完整的結構體，回收后可重復利用，節約了整體的投資。實施效果如圖7所示：

圖7 防浪墻拼裝施工效果圖

3 結語

本文結合防浪墻結構特點與預制裝配式技術的優勢，研發了一種可拆卸裝配式新型防浪墻結構，工程實踐運用表明，該防浪墻結構簡單，吊裝方便，運用半剛性連接的理念拼接，拼裝快捷，連接可靠，結構強度高，整體質量易保證，拆卸方便，施工得到簡化，可重復利用，降低施工技術難度，施工效率提高，節約工期，實現工程經濟效益最大化，在防浪墻及防洪搶險領域應用前景廣闊，可供類似工程借鑒及推廣。