重力式码头沉箱预制施工质量控制

重力式码头沉箱预制施工质量控制

孙鹏伟

中交第四航务工程勘察设计院有限公司广东广州510000

摘要：本文主要针对重力式码头沉箱预制施工的质量控制展开了探讨，通过结合具体的工程实例，对施工工艺及施工控制作了详细的阐述，并对工艺的应用作了系统总结，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。

关键词：重力式码头；施工；质量控制

所谓的沉箱，是一个有顶无底的箱形结构。其在重力式码头中有着关键的作用，因此，控制好重力式码头沉箱的施工质量尤为重要。施工方需要针对实际的施工情况，采取有效的技术措施做好质量控制。基于此，本文就重力式码头沉箱预制施工的质量控制进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。

1工程概况

某码头岸线长559.72m，码头顶面标高+5.5m，该工程共方沉箱28座，高度均为20.0m，分A、B、C型3种型号，各型号沉箱参数如表1和图1、图2所示。其中A、B型沉箱有前趾和后趾各1.0m宽；前墙外侧自顶部往下3.8m有宽0.2m的牛腿，前墙和侧墙内侧、隔墙和后墙内外两侧自顶面往下0.5m有宽0.20m的牛腿。C型沉箱有前趾和侧趾各1.0m宽，前墙和一面侧墙外侧自顶部往下3.8m有宽0.2m的牛腿，侧墙内侧、隔墙和后墙内外两侧自顶面往下0.5m有宽0.20m的牛腿。A、B、C型沉箱均0～15.0m高范围内砼设计强度C30；15.0～20.0m高范围内砼设计强度C35F350。

表1预制沉箱各参数

预制沉箱的模板均采用定型钢模板，底层模板采用蹲底工艺，塔吊配合支拆模板，混凝土罐车运灰，混凝土泵车打灰。南北分别布置4个台座，分别由1台16t塔吊配合施工。预制完成后通过横纵移台车进行顶推出运。

2施工工艺简介及施工控制

2.1施工工艺流程

根据该工程沉箱高度高、钢筋密度大和混凝土量大等特点，为了保证混凝土振捣质量、沉箱的尺寸和施工的可行性，根据规范规定并结合现场实际情况，沉箱预制采用分层预制的方式：各型号分层高度及各参数如表2所示。

表2预制沉箱分层各参数

沉箱底层施工工艺流程：底胎放线→底胎刷油、廊道盖板与砼接缝处铺塑料布→铺油毡原纸2层→绑轧钢筋→立芯模、安铁件→立外模→浇筑砼→冲毛→拆芯模→拆外模→清理打磨刷油→内模连接固定→拆卸圆台螺母、修补→养护。

沉箱顶层施工工艺流程：梅花形立1/2芯模→安工作平台→绑轧钢筋→安装预埋件→移工作平台→立后1/2芯模→立外模→浇筑砼→冲毛→提芯模→拆外模→清理打磨刷油→拆卸圆台螺母、修补→养护。

2.2各沉箱施工顺序安排

沉箱预制采用A型、B型沉箱交替依次预制，C型沉箱最后预制的施工顺序。

2.3模板工程

（1）模板设计

沉箱预制采用分层预制的施工方案、模板的结构形式为：外模由大型钢模板+横向螺栓拉杆+竖向桁架结构，由8片整体模板组合而成，外模上口采用M24对拉螺栓、下口采用M24高强螺杆+圆台螺母的模板安装工艺，外模竖向拼缝采用阴阳榫的工艺、片片相扣，相邻外模间设置压板螺丝用于防错台；内芯模采用定型钢模板+竖向桁架结构+芯模底盘马腿支撑工艺，1套模板共有芯模12个，每个芯模由4片芯模片通过底盘支架连接成整体，上口采用M24对拉螺栓、下口采用活动底盘顶丝、芯模片拼缝处采用钢插板+插板顶丝的模板安装工艺。沉箱模板如图4、图5、图6、图7所示。

图2C型沉箱底平面尺寸图（单位：mm）

图1A、B型沉箱底平面尺寸图（单位：mm）

图4沉箱模板拼装图

图5沉箱外模板结构断面图（单位：mm）

图6沉箱芯模底盘平面图（单位：mm）

图7沉箱芯模结构断面图（单位：mm）

（2）模板安装

清理干净将要预制沉箱的底胎，首先放线：将沉箱底平面的前墙、侧墙、后墙和各隔墙的位置线放样并延长到沉箱底平面外侧；其次底胎刷模板油，再在放好线的区域内铺上两层底胎纸（要求底胎刷油透过第一层底胎纸），然后安装底胎线绑扎沉箱钢筋，钢筋绑扎完成后依照底胎线安装模板。在安装模板前要求将模板打磨干净并均匀涂刷模板机油（要求涂刷厚度控制在0.3mm内，以湿润模板为宜），然后通过行走式塔式起重机安装模板，支模顺序为：先安装芯模后依次安装外模。模板安装完毕后，模板上口采用M24对拉螺栓连接固定好并预埋特制的圆台螺母、底层模板下口采用底层桁架顶丝工艺、上层模板下口采用M24×300高强螺杆连接圆台螺母的工艺。按照要求对模板的垂直度、各墙宽度、模板拼缝和整体对角线差等尺寸进行校核、找正和调整。

（3）模板拆除

根据试验室压块强度确定模板拆除时间，在拆模过程混凝土强度能够保证表面、棱角和孔洞不受损破坏的情况下可以松卸螺栓；压块强度确定混凝土强度达到12MPa时方可拆芯模并支下层沉箱芯模。在拆除紧固螺栓的过程中，每片外模上下必须各留2根安全螺栓，等到塔吊钢丝绳带紧后才能拆预留的螺栓。

2.4钢筋工程

（1）钢筋制作

钢筋提料进场后按照规范要求对钢筋进行复检，复检合格后才进行钢筋的制作加工。钢筋根据设计要求、规范规定和沉箱分层层高进行加工，并进行编号堆放，要求钢筋搭接长度为40d，其中前后墙、侧墙和纵隔墙钢筋在钢筋加工区进行绑扎、再整体吊装进行绑扎，横隔墙的钢筋使用穿筋工艺施工，要求同一截面钢筋搭接率不得高于50%。

（2）钢筋绑扎

底板钢筋绑扎在放好线的沉箱底平面的基础上依次划好底板钢筋的控制线，根据控制线绑扎底板下层钢筋网片，固定好控制上、下层层距的钢筋板凳和支架，然后开始绑扎上层钢筋。由于沉箱前后均有大趾，因此在沉箱四角大趾处焊接一“U”型钢筋用于固定钢筋网防止钢筋整体往一个方向倾斜。所有底板钢筋全部按满点绑扎方式绑扎牢固。

墙体钢筋绑扎，外墙和纵隔墙钢筋均是在钢筋绑扎区铺平绑扎、水平筋布置在外侧、前后墙和纵隔墙钢筋网片平均布置12个钢筋支架（侧墙布置9个钢筋支架）、用φ12圆钢在每个架子上焊接牢固用作吊点，然后在用塔吊整体吊装，与下层外伸钢筋搭接绑扎。再在现场绑扎大角筋、八字角加强筋、转角加强筋等。钢筋绑扎必须严格控制间距和层距、横平竖直，钢筋交叉处采用梅花布点绑扎牢固，绑扎铅丝外露长度剪至1cm以内并向内摁倒，不得伸入保护层内。保护层垫块采用购买的合格的垫块，根据规范要求及施工情况安放保护层垫块，要求4个/m2，保证钢筋保护层厚度符合设计要求。

2.5混凝土工程

2.5.1混凝土浇筑施工工艺

混凝土浇筑工艺使用泵送工艺。混凝土在沉箱预制场2m3和1m3搅拌站进行搅拌，使用2～3台8m3混凝土罐车运输，通过混凝土泵车输送入模；使用φ50mm高频插入式振捣棒分层振捣；浇筑完成使用洒水养护。

2.5.2混凝土浇筑施工方法

沉箱混凝土施工过程中，为防止砂斑、砂线、麻面、气泡等质量通病等现象，采取了以下的施工措施进行施工。

（1）优化混凝土配合比设计，见表3，严格控制混凝土塌落度（140～160mm）。

表3混凝土配合比（单位：kg/m3）

（2）混凝土原材料进场后严格按照规范的要求进行检测，采用河砂，要求含泥量少、级配良好、细度模数控制在2.7～3.1；要求碎石质地坚硬、级配良好、针片状少、压缩指标不大于10%，粗骨料选用一级配，选用5～25mm的碎石。定期及时的对砼原材料进行检测，碎石动态的控制砼原材料的质量。

（3）沉箱混凝土的浇筑顺序为：底板砼浇筑，严格按照底板、大趾、隔墙、外墙的顺序进行，在大趾的模板上面每隔1.5m留一个φ200mm的振捣孔，对大趾混凝土进行有效的振捣，在底板与墙身的交接处先浇筑外墙后浇筑隔墙。并且浇筑砼时应分层下灰，厚度控制在50cm以内。

（4）混凝土振捣：使用φ50mm高频插入式振捣棒振捣，底板振捣呈梅花布点，墙体按顺序布点，振捣棒应垂直插入、快插慢拔、上下抽动，将砼中气泡排出，直到砼没有明显的下沉，表面出现浮浆止，振点间距控制在50cm左右，每个振点20～30s左右。在振点上层混凝土时振捣器应插入到下层砼中5cm。

（5）各层沉箱接茬处的混凝土需要冲毛处理，使新旧混凝土间的结合良好，保证混凝土密实不渗水。砼浇筑前应该浇筑一层水泥砂浆（比原有混凝土标号高），用于湿润混凝土接茬面，提高砼接茬质量；砼浇筑完成后采用高压水冲毛的工艺处理接茬面，冲毛前首先将砼面抹面压实，冲毛时间应该根据施工环境温度确定，控制在混凝土初凝后终凝前进行。混凝土浇筑完成后喷涂一层砼缓凝剂在表面，当混凝土大体凝固后表面3～5cm范围内砼未完全凝固，这时采用高压水冲毛，将砼软弱层和浮浆冲掉，碎石处于半裸状态、并不得松动，冲毛后要求将模板上的余灰清理干净。

2.5.3混凝土养护

拆除模板后应立即对沉箱混凝土进行养护，沉箱混凝土养护使用高压泵喷水保湿养护、间歇性洒水养护的方式进行，并以保持混凝土表面湿润为宜，一般养护14～21d便可。

2.5.4缺陷处理

对沉箱表面有缺陷的混凝土要及时进行修补，要求在沉箱拆模24h内完成，修补用的混凝土和水泥砂浆要比混凝土原有标号一致。

3工艺总结

3.1沉箱预制施工工艺小改进

本次预制的沉箱是该沉箱预制场所预制的最重的方沉箱，重量达到2，800t，已近乎半潜驳出运的上限，施工采用分层浇筑的方案。根据模板计算和现场实际，模板的刚度和强度均满足施工的要求，模板的一些细节处理也比较成功。

（1）沉箱外模桁架下悬杆由原先的单根[10改为对抱的[10，较大的增强了沉箱外模的刚度，且比较有效的解决了外观质量“面包格”的问题；

（2）沉箱外模四角由原先的直角拼缝改为R50mm的圆角拼缝，提高了止浆效果、更利于四角的成品保护、更加美观；

（3）沉箱芯模底盘顶丝由固定的改为活动的，有效的解决了原先顶丝使用寿命短的问题，且更加便于施工、有利于拆除芯模；

（4）沉箱外模的工作平台下降到预埋圆台螺母的位置之下，这样有效的提高了安装模板的工作效率，且改善了预埋圆台螺母的工作条件、使施工人员操作时更加有安全保障。

3.2质量通病的治理措施

由于预制沉箱分层高度达到5m，且沉箱表面积非常大，在施工过程中不免出现一些质量通病问题，如蜂窝、麻面、气泡多等问题。在施工过程中我们也采取了一些措施，达到了不错的效果。

3.2.1蜂窝麻面

（1）形成原因：模板孔眼、接缝、芯模插板和马腿处附近浆液在振捣过程中溢出，由此而形成空隙或泛砂等问题；粗骨料粒径偏大，导致混合料不能完全填充钢筋保护层从而气泡较多；配合比中砂率偏小，粗骨料含量大；振捣半径过大、振捣时间不足或漏振；下灰高度太高。

（2）处理方法：提高模板的拼装精度、在模板孔眼、芯模插板和马腿处采取有效的止浆措施，如特制一些橡胶圈用于马腿处止浆等；加强振捣手的技术交底和培训，提高振捣质量；优化施工配合比，及时检测混凝土原材料的质量。

3.2.2气泡较多

（1）形成原因：脱模剂太黏，导致气泡被吸附在模板表面难以随振捣而跑出；浇筑层厚度太大，导致气泡溢出通道过长。

（2）处理方法：采用稀释剂，使用模板机油中添加柴油的方式，能够降低隔离剂稠度，有效的减少封闭气泡的吸附力；控制刷油厚度，以湿润模板表面为宜；适当延长混凝土的振捣时间，用于帮助气泡溢出；严格控制浇筑层厚度并适当调减；合理使用适量的减水剂，增大混凝土的和易性。

4结语

综上所述，为确保重力式码头沉箱的施工质量，施工方必须从基础工程抓起，每道工序必须严格把关，并要及时采取措施做好施工质量的控制工作，以保障沉箱的施工质量，从而为重力式码头的运行发展带来帮助。

参考文献：

[1]东景洁.重力式码头沉箱预制及安装施工质量控制研究[J].科技与企业.2013（12）.

[2]马玉臣.重力式码头沉箱预制施工质量控制[J].中国水运.2011（09）.