带腔体胸墙一体式模板设计及施工技术_黄江.pdf

11mm17mm9mm标题4mm4mm署名 811mm17mm9mm标题4mm4mm署名 8带腔体胸墙一体式模板设计及施工技术 黄江 中交四航局第三工程有限公司 摘 要：以尼日利亚莱基深水港项目码头建设工程项目作为研究案例，对带腔体胸墙模板的设计和施工技术进行研究分析，此次研究意在提高我国的港口码头施工水平，同时还能够为类似工程项目提供一定的参考。关键词：港口码头；胸墙；模板设计；施工技术在实际施工过程中,介绍带腔体胸墙一体式施工工艺,并针对该工程独特的结构制定了相应的技术措施,取得了较好的施工质量,为类似的工程提供了可借鉴的施工经验。本文结合尼日利亚莱基深水港项目码头工程项目中的施工技术,对其进行深入的研究分析,优化出带腔体大体积胸墙施工技术,意在提高胸墙的施工效率及施工质量。1.工程概况本文以尼日利亚莱基深水港项目码头建设工程项目作为研究案例,该项目中涵盖有2个泊位、1个码头及导航工程；其中,码头工程主要是设计桩基础施工、拉杆施工、锚墙施工、胸墙现浇。码头泊位总长度为680m,集装箱泊位与MOF（MOF是一个封闭元模型结构,它定义描述自身的M3模型）泊位部位的胸墙总计涵盖9段,胸墙部分的总长度设计为789.91m,胸墙的宽度设计为5.75m,胸墙的底部标高为+2.50m,胸墙的顶部标高设计为+5.45m,胸墙的厚度设计为2.95m。胸墙的顶部不需要额外地设置磨耗层。每段胸墙之间需要设置结构缝。2.模板设计为了有效强化胸墙部位的混凝土浇筑施工质量,尽可能减少结构缝的数量,设计出带腔体胸墙一体式钢模板,使用这种模板进行施工,可以有效地减少混凝土分层浇筑的层数,由原本的三层浇筑方式优化为两层浇筑方式,其中,墙体部位一次浇筑成型,面层一次浇筑成型。这种施工方式可以有效地提高施工效率,缩短施工工期,提升胸墙的施工质量,增强墙体结构的耐久性。一体式模板的结构组成主要包括：外侧模板、内侧模板、对拉螺杆、顶拉螺杆、面层模板、底部模板等。（1）荷载统计。新浇筑的混凝土对模板造成的侧向压力为：F 1=0.2 8 c t 0 V 0.5 0.28244120.5=38.014kN/m2；F2=cH242450/1000=58.8kN/m2；标准值G4kminF1,F238.014kN/m2；S 0（1.35G4k+1.4cjQ2k）则：S=1(1.350.938.014+1.40.92)=48.707kN/m2；正常情况下,模板受到的极限设计值为 Sk G4k 38.014kN/m2。F1、F2为新浇混凝土对模板产生的最大侧压力；c为混凝土重力密度,kNm-3；为混凝土坍落度影响修正系数；S为正常使用极限状态设计值；0为结构重要性系数；cj为可变荷载组合系数；Q2k为混凝土下料产生的水平荷载,kNm-2；k为抗倾倒系数；H为混凝土墙计算高度,mm；为模板及支架的类型系数；t0为混凝土初凝时间,h；V为混凝土浇筑速度,m/h。（2）钢面板验算。在计算面板时应该结合现场的实际施工情况进行确定,因大钢模通常都是将竖肋作为主要受力肋,横向肋仅仅向模板提供刚度支撑,加之,横向肋的数量比较少,可以按照建筑施工手册中推荐的方法进行计算。跨距与竖肋的间距相等,也就是取b=1m。那么Wbh2/6=100062/6=6000mm3,Ibh3/12=100063/12=18000mm4；h是指面板的厚度。3.施工技术3.1浇筑分段布置该项目中的胸墙总计有9段,每段胸墙的长度保持在39.6109.02m。为确保施工可行性,施工单位在综合胸墙的结构特点、结构段的长度、混凝土的浇筑方量、模板的长度等情况以后,选择采用分段浇筑方式进行施工。单次浇筑的长度大概为30m,最长浇筑长度为31.2m。3.2基坑开挖该项目中的桩芯浇筑过程中,直接在开挖的基础上设置作业面,通过精准的计算,胸墙开挖的底部宽度为5.25m,开挖的底部标高控制在44学术ACADEMICDOI:10.14125/ki.zjsy.2023.03.00111mm17mm9mm标题4mm4mm署名 811mm17mm9mm标题4mm4mm署名 8+2.3m,边坡设置为1 1。见图1。3.3混凝土垫层施工当基坑开挖作业完成以后,使用抽砂泵完成降水。在基坑内测量放线出胸墙的边线与轴线,然后开始浇筑混凝土垫层1。混凝土垫层的顶部标高应为+2.5m,垫层的宽度应宽于胸墙宽度0.40m,也就是6.1m,宽出胸墙部分用来安装模板,因开挖以后发现地质为砂质土,地基承载能力较为薄弱,所以本文建议垫层采用20cm厚的C20商品混凝土2。3.4模板制作与安装模板构件的技术参数。严格按照设计图纸要求,该项目中的胸墙结构相对比较复杂,需要提前预埋部分预埋件。由于胸墙中设计有管沟,无法一次浇筑成型,所以选择使用分层浇筑作业方式。施工单位配备的施工机械设备与施工班组能够单次浇筑30m的长度,所以混凝土浇筑分段的长度应该确定为30m。简单而言就是,第一次浇筑混凝土由标高+2.5m至+4.95m,首层模板前侧与后侧模板的高度为2.45m,模板的长度为5m,总计需要制作6段,总长度30m。管沟侧向模板高度为1.7m,模板的长度为13.9m,底部模板的宽度为1.6m,模板的长度为13.9m。第二层混凝土浇筑由+4.95m浇筑至+5.45m的标高,侧向模板的高度为0.7m,每段模板的长度为5m,总计分为6段,总长度为30m。竖向设置2条对拉螺栓,对拉螺栓的间距控制为1.5m,对拉螺栓的横向间距为1m。每块模板之间使用螺栓进行连接,使用橡胶条做封堵处理,避免混凝土浇筑过程中出现漏浆现象3。模板限位安装。当模板安装完成,且对拉螺杆及螺栓全部拧紧之后,在侧向模板的外侧设置预制梁,预制梁的尺寸为1m1m,梁体的长度为7m,单根预制梁的质量大概为18t。为了进一步降低施工成本,施工单位选择使用临时栈桥预制梁。第二层选择使用规格为50mm钢管对模板进行限位,钢管焊接的具体情况可以参照图2信息所示,预制梁需做凿孔处理,并加装钢管。起重能力验算。模板安装过程中,需要进行吊装的最大载重为预制梁,吊装过程中,选择使用100t的履带吊,并配备39m长的扒杆,扒杆倾斜的角度为70。主要吊索具 验 算。准备2根28mm钢丝绳,2个12t的卸扣,钢 丝 绳 的 夹 角 设 置 为 3 0。由 此可以计算出 钢 丝 绳 的破 断力为：P=D20.5=2820.5=392kN；在 这 种 状 态 下,单 股 钢 丝 绳 的最 大 受 力则应该 为:F=GK/N/cos=1801.1/4/0.86657.2kN。其中,D2为附加吊（D是吊的拼音头字,用它尚可）筋2根；G为吊索的自重,取值为180kN；K为动力系数,取1.1；N为钢丝绳股数,取值为N=4；为钢丝绳与地面夹角。安全系数为：破断力/单股受力=392/57.26.85倍,符合安全作业管理规范的基本要求。3.5钢筋加工与绑扎及连接胸墙部位使用的钢筋全部在加工厂进行加工,钢筋加工成型以后,使用汽车吊吊放在平板车上,运输至施工现场,由现场施工人员进行绑扎。钢筋保护层使用混凝土预制垫块,垫块的强度等级为C50。主筋接头选择使用套筒进行连接,丝头使用套丝机进行加工,在丝头表面涂抹黄油,避免丝头出现锈蚀现象。在使用套筒连接钢筋之前,需保证钢筋表面平整,不得出现“马蹄状”断面,套丝以后,其与套筒之间应该连接牢固,不得出现松动现象。在安装接头过程中,可以使用扳手对其进行拧紧处理,丝头应该设置在套筒的中间部位。箍筋接头可以选择搭接方式进行处理,箍筋的搭接长度至少为35d,胸墙底部的钢筋接头面积控制在钢筋安装总面积的25%以内。因胸墙部位采用的是分层浇筑混凝土施工技术,这就意味着钢筋也需要分层进行绑扎。在绑扎钢筋过程中,丝头应该朝向钢筋笼内侧弯曲。当钢筋加工完成以后,如若未能够及时施工,应该分类进行堆放,且设置支垫物,并做好标记。3.6垫块制作及安装该项目中的垫块主要是分为两种类型：马蹄形垫块,这种垫块的长度为75mm,强度等级为C45；方形垫块,这种垫块的长度为150mm,图1 基坑开挖图图2 胸墙模板侧视图珠江水运 2023 034511mm17mm9mm标题4mm4mm署名 811mm17mm9mm标题4mm4mm署名 8强度等级为C45。胸墙部位的侧向使用的是马蹄形垫块,这样设计可以降低垫块外露面积；胸墙底部的钢筋使用方形垫块作为保护层。3.7预埋件安装护舷预埋件安装。各段胸墙内均需要设置橡胶护舷,这种预埋件结构组成非常简单,主要由U形环、套筒螺杆构成,所有的预埋件提前埋设在前期指定部位,并对预埋件进行加固,然后开始浇筑混凝土。在设计模板过程中需要兼顾预埋件的安装位置,安装预埋件的模板需要提前设置预埋孔洞,孔洞的尺寸应该与预埋件的尺寸保持一致；在安装模板过程中,应该对模板的位置进行调整,避免预埋件的位置不符合设计图纸。当预埋件安装完成以后,应该对其标高进行检查,在检查合格以后,开始对其进行加固处理。系船柱埋件安装。这种预埋件是定位螺杆,由于螺杆的直径相对比较大,质量比较重,为了提高安装精准度,应该先将预埋件与定位板组合为一个整体,确保螺杆的间距满足设计图纸要求。3.8大体积混凝土抗裂措施该项目中的胸墙一次浇筑高度为2.45m,浇筑宽度为5.5m,单次浇筑最长段的长度为109m。大体积胸墙部位的混凝土,其表面的热量散失的速度明显超过混凝土内部热量散失速度,这种现象会导致混凝土的内外部温度产生一定的差异,混凝土内外温差过大会导致混凝土表面产生裂纹。为了避免混凝土出现裂缝,施工单位在混凝土中预埋冷水管,通过冷水循环降低混凝土内外部的温差。如若混凝土的厚度未超过3m时,则需要设置单层冷水管即可。当混凝土达到初凝强度以后,施工人员可以启动冷水系统,严格把控混凝土的温度,保证混凝土内外部的温差差异控制在15以内,在这种情况下即可停止水冷却作业；如若混凝土内外温差超过25时,再次启动水冷却系统。3.9混凝土浇筑当模板安装完成,且质量验收合格以后,施工人员才能够开始浇筑混凝土,在浇筑混凝土之前,施工人员应该对支撑系统、模板、预埋件、钢筋进行全面的检查,并将模板表面的杂物清理干净。混凝土由混凝土搅拌站运输至施工现场,通过泵送的方式输送至浇筑部位。胸墙部位采用的是两层浇筑方法,第一层浇筑至管沟的顶部即可停止浇筑,第二层浇筑至胸墙的顶部即可停止浇筑。混凝土浇筑过程中,应该均匀分浆,将混凝土的分层浇筑厚度控制在3040cm。使用插入式振捣设备对混凝土进行振捣,从模板的边缘部位向中间部位进行振捣,振捣设备移动的间距控制在振捣作业有效半径的1.5倍以内。振捣过程中,避免振捣设备触及模板、钢筋、预埋件。振捣设备应该以垂直状态插入至混凝土内,严格按照快插慢拔、上下抽动的基本原则进行作业。振捣设备插入混凝土中的深度控制在50100mm比较合适,确保下层混凝土与上层混凝土能够连接为一个整体。当二层混凝土浇筑完成以后,需要对混凝土表面做抹平处理。4.效果分析首层混凝土由标高2.5m浇筑至标高4.95m部位,单次浇筑混凝土的最大方量约为440m3,需要在15h以内完成浇筑作业。第二层混凝土由标高4.95m浇筑至标高5.45m部位,单次浇筑混凝土的最大方量约为80m3,需要在3h以内完成浇筑作业。（1）施工时间：分为两个施工班组,白班施工班组与夜间施工班组,单次浇筑混凝土的时间为15h。（2）泵送设备：天泵,作业效率为60m3/h。（3）搅拌设备：搅拌机,容量为2m3,作业效率为120m3/h。根据以上介绍的施工条件来看,施工现场单次浇筑混凝土的方量为440m3,约需要15h,则混凝土施工的效率为：4401530m3/h。施工单位配备的天泵工作效率：60m3/h30m3/h；2m3搅拌机：120m3/h30m3/h,由此可以发现,天泵与搅拌机的施工性能均满足实际施工的需求。（4）运输设备：施工单位选择使用容量为9m3的罐车运输混凝土。按照搅拌机的搅拌能力2m3进行计算,一辆罐车容量的混凝土大概需要5min,按照1km运距计算,由搅拌站运输至施工现场的时间大概为5