倒“T”型素混凝土防浪墻一次成型工藝研究

魏玉濤，張 凱，直萬里

（漳衛南運河管理局，山東 德州 253009）

1 工程概況

衛河干流（淇門—徐萬倉）治理工程是國家“十四五”規劃確定的102項重大水利工程之一，總工期36 個月，總投資10.75 億元。工程治理范圍為衛河干流淇門—徐萬倉段（長183 km），共產主義渠淇門—老觀嘴段（長44.2 km）。工程對現狀堤防超高小于1.5 m 的部位采取土堤加培和堤頂加防浪墻2 種方式加高。從結構安全、施工工藝及后期運行維護等方面考慮優先采用土堤加培型式，對現狀堤頂硬化路面或不具備土堤加培條件的堤段選擇堤頂迎水側加防浪墻型式解決欠高問題。防浪墻為倒“T”型C25素混凝土結構，每10 m設1道變形縫，縫寬2 cm，采用聚乙烯閉孔泡沫板填縫；每隔50 m 設1 個30 cm×10 cm排水孔，排水孔略低于現狀路面。

2 總體思路

倒“T”型素混凝土防浪墻高1 500 m、寬900 cm，其中基礎高400 cm、寬900 cm，上部墻身高1 100 cm、寬300 cm。倒“T”型素混凝土防浪墻斷面，如圖1所示。傳統倒“T”型素混凝土防浪墻通常采用木模施工，分2次支模、2次澆筑，先支模澆筑下部防浪墻基礎，基礎澆筑完成后對防浪墻身與基礎連接處進行鑿毛處理，再支立防浪墻墻身模板進行澆筑成型。這種施工方法施工周期長，二次澆筑不利于整體穩定，且防浪墻墻身與基礎連接處的水平施工縫容易發生滲漏，影響防浪墻的擋水效果。而采用定制鋼模一次澆筑施工，存在投資成本高、定制加工時間長、轉場施工不便以及墻體懸模支撐復雜等問題[1-4]。

圖1 倒“T”型素混凝土防浪墻斷面

為了解決上述問題，組織開展了“木模實現倒‘T’型素混凝土防浪墻一次澆筑成型”的課題研究，經過多次論證試驗，總結形成倒“T”型素混凝土防浪墻木模一次成型施工工藝[5]。倒“T”型素混凝土防浪墻木模一次成型施工工藝具有以下特點。

（1）采用木模支護一次澆筑成型，無水平施工縫，提高了墻體的防水效果。

（2）采用定制槽鋼骨架對防浪墻上部懸模進行固定支撐，制作簡單，安拆便捷。

（3）與常規木模2 次支護澆筑相比，節省了工期；減少了鑿毛工序，杜絕了因鑿毛質量問題導致墻體結構不穩定情況的發生。

（4）與定制鋼模施工相比，省去了鋼模制作時間，降低了施工成本，解決了緊湊工作面下施工受限的問題。

3 支模設計

3.1 模板設計

防浪墻模板在混凝土澆筑過程中承受混凝土所產生的側壓力、澆筑所產生的沖擊和振搗所產生的荷載。模板的強度和剛度關系著混凝土澆筑過程的施工安全，同時也對成型后的外觀有重要作用。模板的選型、組合方式以及支模系統都是影響防浪墻施工的關鍵因素。鑒于成型后的防浪墻外立面無裝飾，為減少拼縫痕跡對外觀質量的影響，同時考慮施工的便利性和經濟性，最終確定采用12 mm 厚竹膠板作為模板面板，豎向內楞采用50 mm×100 mm 木方，水平外楞采用Ф48×3.5 mm雙鋼管。

3.2 支架設計

防浪墻基礎和墻身一次性整體澆筑成型，先進行防浪墻基礎部分模板安裝，然后進行墻身懸模安裝。墻身懸模依靠槽鋼骨架懸挑支撐，依據防浪墻基礎尺寸采用5#槽鋼加工而成，上部末端預留懸模支架用以安放墻體懸模。槽鋼骨架安裝在基礎模板兩側，通過Ф16三段錐形穿墻螺栓及內外楞固定，沿墻體方向按間距100 cm 布置。它承擔混凝土澆筑過程中對模板產生的全部水平力，根據混凝土側壓力分布確定布局，保證模板不發生水平位移。墻體懸模放置在模板支架上，通過Ф16 三段錐形穿墻螺栓及內外楞固定，模板安裝示意如圖2 所示。必要時，可在模板支架與建基面之間用Ф16 鋼筋頂撐支撐。模板安裝完畢后，先澆筑混凝土至防浪墻基礎高度并立即振搗，待下部基礎穩定后立即完成墻身混凝土澆筑。

圖2 模板安裝示意

4 施工工藝

4.1 施工工藝流程

施工工藝流程如下：施工準備→槽鋼骨架加工→模板定位→防浪墻基礎模板及槽鋼骨架安裝→墻身模板安裝→防浪墻混凝土澆筑→混凝土養護→成品保護。

4.2 操作要點

4.2.1 施工準備

組織技術人員認真查看設計圖紙，準確領會設計意圖，對施工人員進行技術交底。根據防浪墻尺寸和施工需求進行材料準備，清查材料的規格、質量、數量等是否符合要求。對施工機具進行維護檢查、試運轉，保證機具處于良好的工作狀態。清理現場，先用挖掘機開挖至基礎底部標高以上約20 cm處，然后人工挖除保護層。

4.2.2 槽鋼骨架加工

槽鋼骨架采用5#槽鋼。槽鋼骨架加工前，先根據防浪墻基礎尺寸、竹膠板厚度、方木尺寸以及模板加固方式等，繪制槽鋼骨架大樣，如圖3 所示；然后將5#槽鋼依據大樣圖進行切割分段并進行組裝焊接。槽鋼焊接采用J422 焊條，為保證槽鋼骨架堅固穩定，焊工必須持相應等級焊工證才允許上崗操作，焊縫分布均勻，保證焊透、無焊瘤、熔合良好。

圖3 槽鋼骨架大樣

4.2.3 模板定位

模板放線定位前將基底面清理干凈，確保無積水、雜物，保證基面平整、穩定。首先引測防浪墻結構尺寸控制線，并以該控制線引出模板的內線、邊線以及外側控制線，準確的“三線”是模板安裝和校正的基礎。然后按照設計圖紙測量放樣，放好結構尺寸邊線和控制點，模板安裝過程中應經常校正邊線，以保證各部位尺寸符合圖紙要求；用水準儀將水平標高從水準點引測到基槽內，用以控制模板安裝高程。

4.2.4 基礎模板及槽鋼骨架安裝

防浪墻基礎模板安裝在承載力滿足設計要求的建基面上，基礎模板采用12 mm厚竹膠板，以木方和鋼管作楞，橫向內楞采用50 mm×100 mm 木方，豎向外楞采用Ф48×3.5 mm 雙鋼管和槽鋼骨架。將竹膠板按防浪墻圖紙尺寸進行下料，與木方橫楞加工成定型模板以增強模板的剛度，按螺栓放置間距鉆好預留螺栓孔，按區段進行編號進行堆放，堆放在通風良好并有適當遮蓋的場所。加工完成后，按測定好的結構尺寸邊線和控制點依據編號進行拼裝，拼裝要穩固牢靠、接縫嚴密，保證澆筑時不漏漿。模板固定采用Ф16 三段錐形穿墻螺栓，間距按50 cm 布置，利用內置錐形螺母對模板進行內撐固定，外側采用豎向Ф48×3.5 mm 雙鋼管外楞和槽鋼骨架對穿墻螺栓進行緊固，槽鋼骨架間距按100 cm布置。

4.2.5 墻身模板安裝

防浪墻墻身模板同樣采用12 mm厚竹膠板，以木方和鋼管作楞，豎向內楞采用50 mm×100 mm 木方，橫向外楞采用Ф48×3.5 mm雙鋼管。防浪墻墻身模板安裝時，需利用下部槽鋼骨架進行懸挑固定。首先根據邊線按編號順序拼裝防浪墻一側模板，模板放置于槽鋼骨架外露鋼板上，用線錘校正模板的垂直，并用方木進行斜撐固定，以保證防浪墻模板垂直穩定。一側模板拼裝固定完成后，將Ф16三段錐形穿墻螺栓插入預留的螺栓孔中，并按防浪墻墻身寬度調整好內側錐形螺母間距。然后拼裝另一側模板，拼裝時將對應穿墻螺栓插入相應螺栓孔中，兩側模板拼裝完成后采用Ф48×3.5mm 雙鋼管作橫向外楞進行緊固。緊固完成后對防浪墻順直度和垂直度進行調整，調整完成后對墻身模板進行斜撐固定完成安裝。

4.2.6 混凝土澆筑

混凝土澆筑前，對支架、模板、對拉螺栓進行檢查校正。混凝土澆筑采用商品混凝土，通過溜槽進行卸料。防浪墻混凝土分層進行澆筑，先澆筑下部基礎混凝土，待下部基礎混凝土穩定后且未初凝前及時澆筑上部混凝土，防浪墻墻身混凝土以30 cm的層厚逐層澆筑。混凝土振搗時振動棒快插慢拔，移動間距不應超過振動器作用半徑的1.5 倍，與側模保持50～100 mm 的距離，插入下層混凝土50～100 mm。每一處振動完畢后，應邊振動邊徐徐提出，對每一振搗部分必須振搗到該部分混凝土密實為止，密實的標志是混凝土停止下沉，不再冒出氣泡，表面呈現平坦、泛漿。同時，保證逐點移位，按順序進行，不得遺漏，做到均勻振實。

4.2.7 混凝土養護

薄壁混凝土表面非常容易因失水造成裂縫，影響防浪墻的外觀質量、擋水能力和耐久性。因此，要對混凝土表面進行覆膜養護，保持濕潤。拆模前在模板上灑水養護并加蓋氈布保濕，達到養護期限后拆除模板。拆模后必須立即清潔模板，保持模板表面干凈。

4.2.8 成品保護

混凝土澆筑完成后，嚴格按照規范要求的時間進行拆模。拆除模板前，先退出穿墻螺栓的兩端扣件；拆除模板時，輕拆輕放，模板不得磕碰混凝土結構；拆模后，繼續用氈布覆蓋以保護混凝土外觀，防止灰塵和后續施工污染。

5 質量控制

5.1 槽鋼骨架質量控制

（1）槽鋼骨架制作前需確定模板加固形式，并對防浪墻結構尺寸熟悉了解，根據防浪墻尺寸繪制槽鋼骨架大樣圖。

（2）根據防浪墻墻身模板支架重量確定槽鋼骨架分部間距，防止承載力不足導致骨架變形。

（3）槽鋼骨架切割加工必須嚴格按照大樣圖尺寸進行，保證加工成品滿足支模要求。

（4）槽鋼骨架焊縫應分布均勻，保證焊透、無焊瘤、熔合良好、無焊接缺陷，保證槽鋼骨架堅固穩定，有變形、裂縫，嚴重銹蝕等缺陷時嚴禁使用。

5.2 模板安裝質量控制

（1）模板進場時，對模板外形尺寸、板面平整度、模板的強度和剛度進行檢驗。

（2）及時校正或加固變形的模板、更換損壞或變形構配件，特別是當木模板的板面發生扉邊及方木發生翹曲變形時。

（3）模板安裝就位前，必須對每一塊模板進行復測，無誤后方可安裝模板；模板的安裝允許偏差符合相關規范要求。

（4）模板支立后，拉水平、豎向通線，對模板進行校正，保證墻身平順。

（5）模板接縫嚴密，要加密封條防止跑漿。

（6）模板組合拼裝時，模板縫、方木接合縫二縫要錯開，嚴禁二縫合一，方木加固要與模板拼縫垂直設置。

5.3 混凝土澆筑質量控制

（1）混凝土澆筑前，認真檢查螺栓、斜撐是否松動；混凝土澆筑過程中，模板工應隨時檢查模板、支架等穩固情況，如有漏漿、變形或沉陷應立即處理。

（2）混凝土澆筑過程中，應隨時監視混凝土下料情況，下料不得過于靠近模板、嚴禁直接沖擊模板，機具不得撞擊模板。

（3）澆筑混凝土應振搗密實，但應避免過振，每一位置的振搗時間以混凝土不再顯著下沉、不出現氣泡、開始泛漿為準，然后徐徐提出，不留空洞。

（4）澆入倉面的混凝土應隨澆隨平倉，不得堆積，不得使用振搗器平倉。

（5）混凝土澆筑期間，如果發生表面泌水較多，應及時清除，并研究減少泌水的措施，嚴禁在模板上開孔趕水，以免帶走灰漿。

6 效益分析

6.1 工期效益

采用木模一次成型工藝施工是利用定制槽鋼骨架對防浪墻上部懸模進行固定支撐，達到防浪墻一次澆筑成型效果。相較于定制鋼模施工，一次木模成型施工安拆簡單、支撐容易，既節省了施工時間，又節省了定制鋼模制作時間；相較于傳統木模二次澆筑法施工，節省了施工縫鑿毛工序及二次澆筑施工時間。采用木模一次成型施工工藝，大大縮短了施工工期。

6.2 經濟效益

以100 延米防浪墻為單位進行模板成本分析，定型鋼模防浪墻施工成本為13.238 萬元，木模板兩次支模施工成本為4.408萬元，而采用木模一次成型施工成本為4.208 萬元，每100 m 防浪墻模板成本對比詳見表1。相較于定制鋼模施工和傳統木模兩次澆筑法施工，采用木模一次成型法施工大大降低了施工成本，具有較好的經濟效益。

表1 每100 m防浪墻模板成本對比

6.3 社會效益

采用木模一次成型法施工安拆簡易、支撐容易，所需設備、材料的體積、重量較輕，人工即可搬運，不需要較大的工作面，減小了場地對施工的影響，非常適用于這種兼有社會交通道路功能的堤頂道路、施工機械設備不宜長期占用的施工區域，減小了施工難度。同時，成功地解決了混凝土施工縫的問題，提高了混凝土整體性，保證了擋水效果。

7 結語

防浪墻施工質量的好壞直接影響堤防安全和工程外觀質量，采用木模一次成型施工工藝，有效解決了混凝土水平施工縫的難題，既降低了成本，又節約了工期。同時，采用木模一次成型法施工操作簡單、靈活快速，在水利工程建設中有非常廣闊的推廣應用前景。