小體積扭王字塊體預(yù)制施工工藝優(yōu)化

許騰飛

（中交水利水電建設(shè)有限公司，浙江 寧波 315200）

近年來，浙江沿海老舊海塘的防洪擋潮能力不斷下降，無法與高速發(fā)展的沿海經(jīng)濟(jì)帶對(duì)于海塘功能性的高標(biāo)準(zhǔn)要求相匹配，因此，海塘安瀾類項(xiàng)目不斷涌現(xiàn)，作為消浪平臺(tái)的重要組成之一，扭王字塊體也被大量使用。扭王字塊體是國(guó)內(nèi)外在防波堤、護(hù)岸、攔沙堤、導(dǎo)流堤等水工工程中廣泛應(yīng)用的具有空隙率高、消波性能好、塊體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、不易損壞等優(yōu)點(diǎn)的塊體。小體積扭王字塊體具有體積小、重量輕、便于安裝的特點(diǎn)，適用類似于本工程的運(yùn)輸和安裝條件有限的已建海塘加固項(xiàng)目。本工程在實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)，小體積扭王字塊體在預(yù)制過程中存在大量質(zhì)量通病，項(xiàng)目部針對(duì)缺邊掉角、砂斑、砂線、氣泡、頂面裂紋等表面缺陷的治理展開研究，通過分析影響小體積扭王字塊預(yù)制中各種質(zhì)量通病的因素，采取相應(yīng)的治理措施，收獲了較好的效果，為后續(xù)同類工程的開展提供了借鑒。

1 工程概況

臺(tái)州市循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)海塘提升工程位于臺(tái)州灣西側(cè)的椒江入海口。工程主要任務(wù)以提高海塘防洪擋潮能力為主，兼顧改善海塘沿線生態(tài)景觀環(huán)境。即通過將本標(biāo)段海塘的防洪擋潮標(biāo)準(zhǔn)由原50 年一遇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提高至100 年一遇，增強(qiáng)海塘防災(zāi)減災(zāi)能力，保護(hù)當(dāng)?shù)厝嗣裆?cái)產(chǎn)安全；同時(shí)，兼顧營(yíng)造濱海城市文化特色，改善和美化集聚區(qū)投資環(huán)境和人居環(huán)境。

本工程主要有扭王字塊體9 816 個(gè)，為單重1.5T 的B 型扭王字塊體，斷面最窄處僅為29cm，體積為0.652m3，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，重度γ ≥23kN/m3，抗凍等級(jí)不宜低于F50，抗?jié)B等級(jí)不宜低于W6；擬全部安排在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)，當(dāng)扭王字塊體強(qiáng)度達(dá)到70%時(shí)方可起吊，強(qiáng)度達(dá)到100%時(shí)方可運(yùn)輸安放，成品驗(yàn)收合格后由運(yùn)輸車運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)，安放時(shí)自下而上按照菱形定點(diǎn)規(guī)則安放。扭王字塊體的具體尺寸見圖1 和表1。

圖1 扭王字塊體正視圖

表1 B 型扭王字塊體部位系數(shù)和尺寸表

2 問題分析

本項(xiàng)目在前期扭王字塊體預(yù)制試驗(yàn)過程中出現(xiàn)不少表觀質(zhì)量通病，嚴(yán)重影響其美觀性。出現(xiàn)的問題主要有缺邊掉角、砂斑、砂線、氣泡、蜂窩和麻面，通過對(duì)混凝土拌制和澆筑、模板組裝和拆除、混凝土養(yǎng)護(hù)等主要工藝步驟進(jìn)行分析，歸納出以下幾點(diǎn)原因。

2.1 缺邊掉角現(xiàn)象原因分析

扭王字塊體在上、中肢邊角及中肢上部斜面處出現(xiàn)少邊倒角情況。

（1）拆模時(shí)，混凝土強(qiáng)度尚未達(dá)到要求，拆模過早，構(gòu)件容易產(chǎn)生損壞。低溫季節(jié)，混凝土強(qiáng)度增速較慢。

（2）模板設(shè)計(jì)不合理。本項(xiàng)目采用四拼法組合鋼模板，組裝時(shí)拼接處過多，養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，模板不能輕松拆除。工人素質(zhì)不高，拆模時(shí)使用撬杠生拉硬掰，兩邊模板脫模幅度不一致，同時(shí)，沒有進(jìn)行有效保護(hù)，導(dǎo)致端部邊角不同程度受損。

（3）模板使用后未及時(shí)徹底清理水泥漿，使模板表面不光滑，扭王字塊體與模板之間存在較大的摩擦力和黏著力，導(dǎo)致拆模時(shí)邊角與模板相互作用，產(chǎn)生構(gòu)件邊角撕裂情況。

（4）拆模完成后，構(gòu)件的強(qiáng)度仍然相對(duì)較低，模板在吊模時(shí)與構(gòu)件發(fā)生碰撞，極易損傷邊角。

2.2 砂斑、砂線現(xiàn)象原因分析

構(gòu)件的下肢頂面、腰部和中肢上部容易出現(xiàn)砂斑、砂線。

（1）混凝土配合比中未添加減水劑，混凝土拌制時(shí)未提前測(cè)定砂石料的含水率，導(dǎo)致用水量偏多。

（2）混凝土澆筑完畢后頂面會(huì)產(chǎn)生泌水，水未及時(shí)排出，積聚在表面，沿混凝土與模板之間的縫隙往下流，形成砂線。

（3）混凝土在振搗過程中容易產(chǎn)生負(fù)壓，造成水被吸出；而混凝土拌和物中游離的水過多，也容易聚集混凝土空隙和氣泡，產(chǎn)生泌水。

2.3 氣泡、蜂窩和麻面現(xiàn)象原因分析

由于構(gòu)件結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，混凝土中的氣體傾斜面較多，傾斜面角度較小，沿傾斜面無法順利排出，因而易產(chǎn)生較多的氣泡、蜂窩和麻面。

（1）混凝土澆筑過程中沒有進(jìn)行合理分層，氣泡附著在傾面上，不能有效排出。

（2）脫模劑質(zhì)量欠佳，涂刷不均勻或局部漏刷，模板表面未處理干凈，存在的附著物導(dǎo)致混凝土表面被破壞，形成麻面。

（3）該扭王字塊體尺寸小，常用插入式振搗棒，部分范圍無法有效振搗，且模板傾面角度小，產(chǎn)生的氣體在傾面上附著并不斷融合，形成大的氣泡空洞和大量細(xì)空隙。

（4）振搗時(shí)間過長(zhǎng)引起混凝土離析，砂漿順著縫隙流走，造成石子裸露在外，形成蜂窩狀。

（5）模板使用多次后，上面的止?jié){條出現(xiàn)了破損或脫落現(xiàn)象，造成模板拼縫出現(xiàn)縫隙，局部出現(xiàn)淤泥流出現(xiàn)象。

3 工藝優(yōu)化

針對(duì)上述問題，項(xiàng)目部展開研究，通過查閱相關(guān)文件并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)對(duì)施工工藝進(jìn)行一定優(yōu)化，大幅提升了小體積扭王字塊體的表觀質(zhì)量。

3.1 工藝流程

扭王字塊體預(yù)制施工流程如圖2 所示，其部分工藝是循環(huán)往復(fù)進(jìn)行的，如從模板檢查到拆模整個(gè)過程，合理地分配模板、場(chǎng)地、人員等因素，能有效提高施工效率。

圖2 扭王字塊體預(yù)制施工工藝流程

3.2 配合比優(yōu)化

由于扭王字塊體的體積較小，有6 個(gè)肢體，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，同時(shí)，為防止砂線、砂斑的產(chǎn)生，混凝土必須達(dá)到以下幾點(diǎn)條件：一是坍落度大，流動(dòng)性好。二是含水率低。三是強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)配合比進(jìn)行對(duì)比分析（見表2），通過添加合適的外加劑可以減少水泥和水的用量，同時(shí)，增加混凝土的流動(dòng)性。

表2 配合比對(duì)比

3.3 模板優(yōu)化

3.3.1 模板選擇

原方案采用四拼模板，在使用中存在以下幾點(diǎn)問題：一是組裝時(shí)拼接面多，模板必須進(jìn)行嚴(yán)格編號(hào)。二是需要打設(shè)的螺絲孔位多，施工效率低。三是接縫過多，易出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)等情況。四是拆模時(shí)不方便，容易損壞邊角。五是原模板重量較輕，在澆筑過程中會(huì)出現(xiàn)上浮情況。項(xiàng)目部根據(jù)這些問題對(duì)模板進(jìn)行優(yōu)化，改良后的組合鋼模板采用兩拼式結(jié)構(gòu)，模板中肢端部開孔，同時(shí)，將板厚從2mm 改為3mm，提高整體重量。

改良后，模板具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是螺絲孔位為原來的1/2，接縫也減少一半，大大減少了錯(cuò)臺(tái)和漏漿情況的發(fā)生。二是中肢處無接縫，不會(huì)出現(xiàn)砂線。三是預(yù)留孔洞處采用液壓千斤頂拆除模板，減少拆模過程中的破壞。四是模板重量增加，減少底部漏漿的產(chǎn)生。

3.3.2 脫模劑施工

采用噴涂式施工替代涂刷式施工，可有效解決部分邊角涂抹不到位的情況，同時(shí)，提高施工效率。

3.3.3 模板組裝

組合模板組裝要按照設(shè)計(jì)圖紙拼裝成整體，中間采用螺絲進(jìn)行加固。模板在現(xiàn)場(chǎng)拼裝時(shí)，為保持模板的完整性，應(yīng)控制相鄰板面之間的拼縫，避免出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。

3.3.4 底模板設(shè)置

硬化的水泥地面表面存在凹凸不平的地方，極易產(chǎn)生漏漿情況，項(xiàng)目部在模板底部鋪設(shè)一塊泡沫板，減少該類現(xiàn)象產(chǎn)生。

3.3.5 拆模

采用液壓千斤頂進(jìn)行模板拆除，液壓頂通過豎向鋼板與底部模板相連接，使模板受力均勻，減少缺邊掉角情況。

3.4 混凝土澆筑優(yōu)化

3.4.1 分層優(yōu)化

小體積扭王字塊體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，肢角過多，原來不合理的一次性澆筑會(huì)導(dǎo)致氣體附著在扭王塊的傾面處，無法順利排除，形成麻面。根據(jù)接觸面積最大的原則，將1.35m 的扭王字塊體分成3 層進(jìn)行澆筑，每一層的厚度控制在50cm 以內(nèi)，第1 層為下肢頂面、第2 層為中肢頂面、第3 層為到頂，如圖3 所示。

圖3 混凝土分層澆筑示意圖

3.4.2 澆筑場(chǎng)地優(yōu)化

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)模板的數(shù)量和分層澆筑順序設(shè)計(jì)了一種較為合理的澆筑線路，即S 形走向，在每一層澆筑完成后及時(shí)振搗，并在初凝前循環(huán)澆筑。

3.4.3 振搗

采用長(zhǎng)度50cm 的振搗頭代替70cm 的振搗頭，振搗更加充分，振搗直到混凝土的粗骨料無明顯下沉并開始泛漿，沒有明顯的氣泡排出為止。

3.4.4 抹面

澆筑混凝土后及時(shí)壓實(shí)、抹光頂板混凝土，壓面后保證扭王字塊體的表面與上部模板平齊。

3.5 修補(bǔ)

經(jīng)過技術(shù)優(yōu)化后，整體質(zhì)量得到明顯改善，還存在少量不足之處，對(duì)仍存在的少量缺陷及時(shí)采用細(xì)水泥砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。

3.6 優(yōu)化后效果對(duì)比分析

優(yōu)化后，扭王字塊體肢體表面無明顯大氣泡，缺邊掉角、氣泡、蜂窩和麻面現(xiàn)象明顯減少，在強(qiáng)度不變的情況下，表觀質(zhì)量得到顯著提高。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著浙江省千億海塘安瀾工程的啟動(dòng)，越來越多的海塘需要提升加固，扭王字塊體作為消浪常用的材料被廣泛應(yīng)用于老海堤外坡面。通過對(duì)小體積扭王字塊體施工工藝流程的優(yōu)化，能更好地掌握其技術(shù)要點(diǎn)，提高小體積扭王字塊體的表觀質(zhì)量，保質(zhì)保量地完成施工項(xiàng)目。目前，這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績(jī)，同時(shí)，也提供了寶貴的類似項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)。