大型船閘混凝土澆筑技術(shù)研究

王大華 李永森

(四川港航建設(shè)工程有限公司，四川成都 610041)

1 概述

船閘混凝土澆筑是船閘施工過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。相對(duì)于常規(guī)混凝土澆筑工程具有澆筑方量大、施工周期長(zhǎng)、施工措施復(fù)雜等特點(diǎn)。

為提升船閘混凝土的澆筑施工效率、改善現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量，一些學(xué)者和工程技術(shù)人員進(jìn)行了有針對(duì)性的研究，如陳松堯［1］、馬青春［2］、孫來(lái)成［3］、黃傳庚［4］、張志寧［5］從不同角度對(duì)船閘工程混凝土澆筑施工技術(shù)進(jìn)行了研究;韓輝［6］、謝凱［7］、彭哲海［8］、曹周紅［9］、劉青［10］、魏東［11］、童強(qiáng)［12］等依托具體工程對(duì)施工質(zhì)量控制技術(shù)進(jìn)行了研究，并提出了一些有針對(duì)性的改善措施;白新理［13］、齊建飛［14］、段亞輝［15］、張慶亮［16］、孫峰［17］、范洪浩［18］、涂偉成［19］等人分別對(duì)船閘混凝土澆筑施工時(shí)的溫度應(yīng)力、裂縫等病害情況及影響因素進(jìn)行了研究。

分析表明，現(xiàn)有研究成果雖在適宜的工況下取得了較好的工程建設(shè)效果，但研究主要針對(duì)船閘混凝土施工的某一環(huán)節(jié)，從工程施工全過(guò)程角度改善混凝土澆筑施工質(zhì)量的研究成果較少。同時(shí)，現(xiàn)有工程措施和技術(shù)成果中，尚存在環(huán)境影響降低、施工效率提升、施工結(jié)構(gòu)性能改善、施工工藝簡(jiǎn)化等問(wèn)題亟需解決。鑒于此，為彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，文章以工程為對(duì)象、工藝為核心，對(duì)大型船閘混凝土澆筑技術(shù)進(jìn)行了研究。

2 工程技術(shù)問(wèn)題及施工難點(diǎn)

2.1 臨時(shí)排水體材料消耗高

在船閘混凝土澆筑施工前，為減小降水對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工的影響，通常需要設(shè)置一定量的排水溝?，F(xiàn)澆混凝土排水溝作為一種臨時(shí)排水設(shè)施，雖可滿(mǎn)足施工排水的要求，但排水溝的施工養(yǎng)護(hù)周期長(zhǎng)、工序較多，且難以實(shí)現(xiàn)建筑材料的重復(fù)利用，工程造價(jià)總體偏高。

2.2 混凝土澆筑塔機(jī)穩(wěn)定性差

混凝土澆筑塔機(jī)雖為臨時(shí)工程施工設(shè)施，但由于其高度大、自重大，且常承受偏心荷載和風(fēng)荷載，其穩(wěn)定性控制常常是施工控制的要點(diǎn)。工程中常采用淺基礎(chǔ)的基礎(chǔ)形式，結(jié)構(gòu)抵抗偏心荷載的能力有限，難以動(dòng)態(tài)防控可能出現(xiàn)的病害。

2.3 模板支設(shè)難度大

模板支設(shè)是混凝土澆筑施工的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于船閘工程，其模板結(jié)構(gòu)承受的側(cè)向壓力較大，模板支撐體系的穩(wěn)定性常難量化，模板構(gòu)件的空間位置難以精確定位，易出現(xiàn)漏漿、爆模等問(wèn)題。

2.4 混凝土澆筑施工質(zhì)量不易控制

混凝土澆筑施工質(zhì)量受混凝土灌注施工工藝、混凝土配合比、現(xiàn)場(chǎng)施工振搗、保濕養(yǎng)護(hù)情況等影響顯著。相對(duì)于普通混凝土澆筑工程，船閘混凝土澆筑具有澆筑落差大、密實(shí)度不易控制、灌注導(dǎo)管移位難等難點(diǎn)。

3 施工工藝原理及特點(diǎn)

本技術(shù)的目的在于提供一種施工效率高、環(huán)境影響小、施工工藝簡(jiǎn)單、質(zhì)量控制方便的大型船閘混凝土澆筑技術(shù)，其工藝原理可概括為如下幾個(gè)方面。

3.1 裝配式排水溝提高效益

研究技術(shù)廊道排水溝澆筑采用專(zhuān)門(mén)的排水溝定型化模板，可大幅降低廊道排水溝混凝土澆筑施工的難度;同時(shí)，本技術(shù)可通過(guò)標(biāo)尺底板和標(biāo)尺立桿動(dòng)態(tài)控制廊道排水溝澆筑施工的速率。

3.2 塔機(jī)穩(wěn)定性組合提升

研究技術(shù)在塔機(jī)底部設(shè)置的預(yù)制承載板和橫向鋼梁，并通過(guò)預(yù)應(yīng)力拉筋對(duì)預(yù)制承載板、橫向鋼梁和墻頂套板施加張拉力，通過(guò)墻頂套板限制預(yù)制承載板的豎向移動(dòng);在底部承載體內(nèi)部預(yù)設(shè)連接體，在改善結(jié)構(gòu)體系受力的基礎(chǔ)上，降低連接體施工的難度。

3.3 混凝土灌注精細(xì)控制

研究技術(shù)在負(fù)壓溜槽的卸料口部位設(shè)置槽口調(diào)節(jié)車(chē)，可對(duì)卸料口的位置和高程進(jìn)行精確控制。

3.4 滑移升降模板結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化

研究技術(shù)中船閘模板布設(shè)結(jié)構(gòu)可借助下層混凝土對(duì)其提供支撐，并采用拔桿對(duì)船閘模板進(jìn)行提升和校位;在承載橫梁上設(shè)置圍檁斜撐和圍檁限位槽，可對(duì)豎向圍檁的位置進(jìn)行精確控制;在船閘模板與水平圍檁之間設(shè)置連接定位板，與承載橫梁之間設(shè)置底部撐板和側(cè)擋板，可提升模板定位的精度。

4 施工工藝流程與操作要點(diǎn)

4.1 施工工藝流程

大型船閘混凝土澆筑施工工藝流程如圖1所示。

4.2 操作要點(diǎn)

1)借助模板吊裝環(huán)將組裝完成后的排水溝定型化模板吊裝至排水溝槽道內(nèi)，通過(guò)內(nèi)模撐板控制廊道內(nèi)模的橫向?qū)挾?，進(jìn)行廊道排水溝澆筑，并使標(biāo)尺底板與廊道排水溝澆筑面平齊，根據(jù)標(biāo)尺立桿的讀數(shù)控制廊道排水溝的澆筑位置，見(jiàn)圖2。

2)在底部承載體上依次設(shè)置板底找平層、下層承載板、橫向鋼梁和預(yù)制承載板;在下層承載板上設(shè)置地錨螺栓;在橫向鋼梁與預(yù)制承載板之間設(shè)置預(yù)應(yīng)力拉筋;使塔機(jī)通過(guò)底部的塔底連接板與地錨螺栓連接牢固，見(jiàn)圖3。

3)在負(fù)壓溜槽與外側(cè)土體之間設(shè)置高程調(diào)節(jié)體和槽口調(diào)節(jié)車(chē)，與外側(cè)土體相接處設(shè)置槽底找平層，兩端設(shè)置進(jìn)料口和卸料口。

4)在已澆筑的下層混凝土和上層混凝土內(nèi)均設(shè)置內(nèi)置螺栓，并使內(nèi)置螺栓與內(nèi)置螺桿和內(nèi)置錨板連接;在承載橫梁與內(nèi)置螺栓之間設(shè)置連接端板和橫梁螺栓，與豎向圍檁之間設(shè)置圍檁調(diào)位體、圍檁限位槽和圍檁斜撐，與船閘模板之間設(shè)置底部頂壓體、底撐板和側(cè)擋板;在豎向圍檁與船閘模板相接處設(shè)置橫向圍檁和橫向撐板，并在橫向撐板上設(shè)置與連接定位板相接的撐板掛板;在承載橫梁的下部設(shè)置懸撐桿，并在懸撐桿與承載橫梁之間設(shè)置橫梁撐桿和撐桿豎板;在懸撐桿與下層混凝土之間設(shè)置懸桿連接體;解除橫梁螺栓和懸桿連接體對(duì)承載橫梁的約束后，通過(guò)第一拔桿和第二拔桿同步提升承載橫梁，見(jiàn)圖4。

圖1 大型船閘混凝土澆筑施工工藝流程圖

圖2 廊道排水溝施工結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 澆筑塔機(jī)布設(shè)結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 混凝土澆筑施工結(jié)構(gòu)示意圖

5)在外側(cè)土體的頂部設(shè)置頂部固化層;在頂部固化層的上部設(shè)置底座支撐體，在底座支撐體上依次設(shè)置底座找平體、測(cè)試底座和測(cè)試立桿;在灌漿管內(nèi)側(cè)設(shè)置保護(hù)管和測(cè)試管，在測(cè)試管的底部設(shè)置橡膠滑塊，在保護(hù)管的外側(cè)設(shè)置管側(cè)填充體，并使橡膠滑塊的下表面與底部注漿體連接;保護(hù)管與頂部固化層之間設(shè)置校位底板和板側(cè)校位體;在測(cè)試管的頂部設(shè)置測(cè)桿連接體，并使測(cè)桿連接體與測(cè)試橫桿連接，測(cè)試橫桿通過(guò)測(cè)試儀器與測(cè)試立桿連接。

5 結(jié)語(yǔ)

受諸多不確定性因素影響，大型船閘混凝土澆筑施工質(zhì)量和工期一直是工程施工控制的難點(diǎn)。文章針對(duì)大型船閘混凝土澆筑施工的實(shí)際情況，進(jìn)行了有針對(duì)性的技術(shù)研究，得到了以下結(jié)論:

1)基于工程技術(shù)問(wèn)題及施工難點(diǎn)，進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，形成了一套較為完善的大型船閘混凝土澆筑施工技術(shù);結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)，對(duì)該技術(shù)的工藝原理進(jìn)行分析論述。

2)結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)研究技術(shù)的施工工藝流程和關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，闡明了研究技術(shù)的工程適用性和工程應(yīng)用價(jià)值。