海上悬吊模法在板桩码头胸墙施工中的应用技术研究

张贵强 邱琨

中交二航局第二 工程有限公司

摘要：依托菲律宾八打雁港板桩码头胸墙施工实例，通过采用模板悬吊方案，对大定型钢模板整体吊装入水，制定适应锁口钢管桩墙的止水措施，分层浇筑胸墙，在水位变动区形成干施工条件，成功解决水下浇筑胸墙混凝土、安装胸墙施工模板难的问题，确保码头胸墙的质量，施工安全性高，施工效率高。

关键词：反吊模；锁口钢管桩；胸墙;水位变动区

在海上桥梁下部构件与码头上部构件现浇施工中，当构件底与海床距离较大时。常用传统方法有底模设置正向支撑系统与整体钢套箱。当结构物形状复杂时，比如对施工板桩码头锁口钢管桩胸墙，这些方法存在不适应的问题：1） 采用底模正向支撑，会破坏桩壁防腐涂层、底模主梁水下穿过桩，破坏钢管桩锁口结构，不可行； 2）采用整体钢套箱，受桩墙形状与锁口钢管桩预埋锚杆头的影响，操作上不易实现。

如果采用悬吊模法是最适合这种无法从底部实施正向支撑、且需要制定干施工措施的情况，这种方法已在类似条件结构物中广泛应用，具有可行性与优越性。但是对板桩码头锁口钢管桩胸墙这种桩基形状复杂的结构，采用悬吊模法时经常存在的难点如模板安装、模板防渗漏问题更加突出，施工很困难，需要研究悬吊模法在这种类似复杂结构物上的适用性与优越性。

本文结合菲律宾八打雁板桩码头胸墙施工实践遇到的困难，介绍成功采用悬吊大定型模板方法达到干施工条件保证胸墙施工质量、安全、进度的应用成果。

1. 工程概况

菲律宾八打雁港码头项目需新建75000吨级集装箱装卸码头。码头泊位长220m，结构型式为板桩结构。前墙桩基采用Φ1500锁口钢管桩形成岸墙，胸墙位于桩顶，胸墙全长237.12米，划分成为15段，中间标准段每段长15.1m，混凝土强度等级为C32，胸墙底标高+0.5m，底宽2.2m（护弦板部位底宽3.9m），顶标高+3.366m，顶宽4.1m，高2.866m。胸墙伸缩缝处+2.1m以上设计有传力杆。胸墙上包括锚杆预埋件、护轮坎、钢轨、线缆槽、橡胶护弦板、系船柱与其他附属设施。

图 2 胸墙设计断面

现场海面实际水位特征值：最高水位：+1.8m，平均潮水:+1.0m，最低水位:+0.3m。

2. 胸墙模板施工特点与难点分析

1. 胸墙厚度有2.866m,相对较厚，对模板支撑体系要求高。

2. 胸墙底标高为+0.5m, 绝大部分时间是海水中，高潮时可淹没胸墙下半部分。模板安装需带水施工，施工难度大。

3. 前桩墙由CT锁口钢管桩组成，模板安装后钢管桩锁口、底模、拉杆、桩内预埋锚杆位置均存在漏水点，止水难度大。

4. 为避免胸墙混凝土浇筑后前期接触海水，国内规范一般要求10天拆模，本工程要求模板28天拆模。拆模时间长对施工进度影响很大。

3. 胸墙施工方案

根据施工特点，采用悬吊模法施工为最佳方案，具体形式为在CT锁口钢管桩内预埋立柱支架与型钢梁形成两边悬臂梁，止水拉杆吊住模板的方法，结构安全可靠。

3. 1. 模板施工难点解决方法

对施工中存在的难点，采用以下方法：

1）对胸墙分两层浇筑，以降低对模板支撑体系的受力要求。下层浇筑到+2.17m，高度1.67m，上层浇筑到胸墙顶部+3.37m，浇筑高度1.2m，最后浇筑护轮坎、安装钢轨、橡胶护弦板、系船柱与其他附属设施。

2）采用两层浇筑只有下层受潮水影响，模板采用大定型钢模，将侧模与底模制作为一个整体，对模板底部浇筑封底混凝土，可为钢筋绑扎与混凝土浇筑提供干施工作业条件。

3）根据实际情况对各漏水点有针对性的水下封堵。

4）按要求的28天拆除模板，端模采用双层钢板模板施工，相邻段胸墙施工可按计划尽早拆除端模。

3. 2. 胸墙施工流程

胸墙施工具体流程：

桩芯混凝土浇筑、预埋模板系统立柱

安装主梁与分配梁

下层模板、拉杆安装

模板缝与钢管桩锁口止水

浇筑封底混凝土

抽水

下层钢筋绑扎与预埋件安装

浇筑下层混凝土

绑扎上层钢筋、安装预埋件

安装上层侧模

浇筑上层混凝土

拆除拉杆与分配梁

拆除立柱与主梁

拆除上层模板

拆除上层模板

拆除下层模板

图 3胸墙施工流程图

3. 3. 胸墙模板设计

胸墙下层模板采用整体钢模结构，下层胸墙模板系统主要由立柱支架、主梁、拉杆、侧模及底模组成。胸墙下层模板系统工作原理：利用预埋立柱支架作为整个底模系统的支撑，在其上端设置63工字钢主梁、25槽钢分配梁、拉杆吊住底部底模。

在浇筑桩芯混凝土时，在每根桩预埋两根200×150H型钢立柱（护弦板处是4根），可提供足够的抗弯及承载能力。侧模采用5mm钢板，背架采用10槽钢与底部25槽钢托架相连，侧模与底模形成整体模板。

上层胸墙可在水上正常施工，模板以下层模板为基础，采用组合钢模，与下层钢模螺栓连接固定，顶部采用拉杆对拉的方式固定。吊模只用应用下层胸墙施工，本文后续内容均为对下层胸墙施工论述。

图 4 胸墙下层模板断面

（无橡胶护弦加宽，桩中断面情况）

图 5 胸墙下层模板底托架平面图

3.4 下层模板受力体系验算

考虑到下层模板安全性，需验算模板受力体系是否满足要求，验算项目包括：整体梁系应力、拉杆拉应力、整体位移、竖向位移、封底混凝土抽水后拉压应力。

采用MIDAS civil对胸墙模板做整体受力计算，考虑对封底混凝土浇筑后与浇筑下层混凝土两种情况的最不利工况进行计算：

工况1：封底混凝土浇筑完、设计高水位、且在较大浪0.5m高时抽水；

工况2: 浇筑下层胸墙混凝土时、设计低水位、浪高0.5m、且不考虑封底混凝土的作用。

经计算复核，封底混凝土最大主拉应力与最大压应力、整体梁系应力、拉杆拉应力、整体位移均满足施工安全要求。

3.5 施工模板制造

一段下层胸墙模板长15.1m，高2.8m。在现场加工场对侧模、底模及背架焊接形成整体。端头封头模板另外采用钢板与角钢焊接形成整块。底模托架为25双拼槽钢，侧模采用5mm钢板，横楞采用7.5槽钢，竖楞采用16槽钢，安装时上下采用25与16拉杆对拉。

图6模板背部加工图

为适应模板安装要求，对侧模与底模需切割竖直拉杆孔、锚杆预留孔，锚杆预留孔直径应控制在比锚杆直径大20mm，既可方便安装锚杆头，也可堵塞锚杆四周缝隙；焊接顶部与底模吊环用于吊装，吊环采用16或25（靠构处）圆钢。

对底模，应测量现场桩墙实际外壁轮廓线，切割底模钢板以准确匹配桩侧面的弧形轮廓。

图7 底模切割图

浇筑封底混凝土后需保持模板内水压平衡，应在侧模高于封底混凝土顶面50mm处预留平压水阀。

3. 施工质量控制技术

1. 底模轮廓线的确定

底模圆弧面根据实际测量尺寸仍易出现偏差，易造成了返工到陆上重新切割的情况。为一次安装成功侧模与底模，加快模板安装效率，割底模圆弧线时，对底模轮廓底多切割10mm，使底模圆弧形板尺寸为负误差，模板安装后底模与桩墙身之间的将形成缝隙，采用装有干水泥砂浆的土工布条形带进行封堵，土工布袋里的水泥与砂遇海水后会慢慢固结堵住缝隙，可确保顺利堵塞全部底模缝隙，避免涨落潮与波浪力对堵塞物造成破坏，使模板安装效率得到提高。

2. 模板之间的止水

为确保模板之间的止水，胸墙端模通过螺栓与侧模、底模连接，连接处安放遇水膨胀橡胶止水条，该止水条具有良好的止水效果，拧死螺栓后可保证密贴。端模与锁口交叉处，应切割端模交叉部分再安装端模。

3. 模板拉杆安装

模板拉杆包括竖向、底部横向拉杆，先安装竖向拉杆再安装底部横向拉杆，最后安装顶部横向拉杆。由于在水中安装存在一定操作难度，拉杆安装由潜水员与模板工配合进行，全部拉杆应套上PVC管穿过模板内，其中底部横向拉杆在桩间锁口处穿过，锁口处在水下提前割孔，对拉螺杆通过此孔对拉固定模板。

拉杆孔套管与模板间隙可导致浇筑封底混凝土漏浆，应注意对竖向拉杆套管与模板间的孔用土工布条堵塞。

4. 堵塞桩预埋锚杆头与模板之间缝隙

封底混凝土浇筑3天后进行模板内抽水，如仍有漏水及时采用堵漏砂浆封堵。对+1m处的锚杆与侧模之间的缝隙，应在低潮位，使用堵漏砂浆将缝隙在外侧堵住，在锚杆穿过模板外侧四周抹上10cm宽的堵漏砂浆倒角，可有效防止海水进入模板与混凝土漏浆。

5. 锁口堵漏

钢板桩锁口为CT型，锁口内设计为灌入碎石，海水可从锁口涌入模板内，应对锁口顶部1m范围内采用浇筑混凝土密封处理。

解决方法是由潜水员使用橡胶止水条将C锁口顶部1m侧面缝隙塞住，浇筑封底混凝土前先浇筑锁口顶部混凝土，再浇筑模板封底混凝土。对于端模处的锁口，还应堵住与锁口横切处的缝隙，外侧采用小块钢板点焊固定端模与壁桩围住端模与锁口交叉缝，与锁口混凝土同时浇筑，用于封堵端模锁口、锁口与模板之间的缝隙。上层胸墙端模拆除时，趁低潮在钢管桩锁口处进行必要的切割后再拆除端模。

图 8 锁口在端模位置的封堵示意图

6. 端模不在桩锁口处时的处理方法

由于钢管桩在轴线上的存在累计偏位，导致部分设计胸墙伸缩缝不在锁口处而是在钢管桩内，端模会出现与钢管桩交叉的情况。这种情况直接在端模与钢管桩交叉处的止水较难，可增加一小段侧模与底模延长胸墙模板至外侧最近的锁口处用于形成干施工条件，然后在设计伸缩缝位置安装端模，由锁口处的端模支撑设计位置的端模，形成两道端模的结构，等到第一层胸墙混凝土浇筑完成后，可拆除外侧端模安装下一道胸墙侧模，内侧端模在下一道胸墙形成干施工条件前用于阻止海水进入胸墙混凝土。

7. 钢筋绑扎存在的问题

钢筋绑扎包括胸墙钢筋绑扎、锚杆头预埋、护弦板螺栓预埋、系船柱螺栓预埋及各种孔洞的预留等。胸墙的钢筋根据混凝土的分层浇筑，分成两次绑扎。胸墙钢筋由人工在模板内绑扎钢筋。

模板内绑扎钢筋带来的困难是局部钢筋绑扎空间非常有限，比如桩与胸墙岸侧模板间距非常狭窄小。

解决办法是在锁口钢管桩之间与钢模形成的三角区，由多名施工人员分别在每个三角区处进行同步传递与绑扎钢筋，可解决钢筋绑扎的操作困难的问题。

8. 相邻段侧模安装防止海水进入已浇筑的混凝土

胸墙施工采用连续浇筑，为安装相邻段侧模，需拆除上一段端模，胸墙端部混凝土前期会接触海水，影响混凝土质量。

解决办法是在浇筑混凝土前，在封头模板内侧紧贴安放、固定2mm钢板。在安装下一段胸墙侧模前，将封头模板移除，留下内侧2mm钢板临时贴在胸墙混凝土端面以避免海水进入混凝土，胸墙模板形成干施工条件后，再拆除上一段胸墙端头2mm钢板进行后续工序。

3. 结语

1. 利用型钢预埋桩内、拼接而成的悬吊模受力系统，形成悬臂挂架结构确保了胸墙模板结构可靠稳定，并且采用潜水员在水中辅助安装拉杆，使模板在水中安装施工成为可行。

2. 对侧模与底模整体制作与安装，既提高了模板安装效率，也减少了止水点数量，降低了止水难度。

3. 对底模与桩间、模板与端模连接处、钢管桩锁口上部、穿过锚杆与模板拉杆等漏水处采用有效且易操作的止水措施，成功的解决了因CT锁口钢管桩墙复杂带来止水的难题，确保模板能形成干施工条件，降低了混凝土浇筑难度，确保了混凝土浇筑质量。

4. 端模采用双层钢板的形式，既保证了与后一道胸墙模板施工正常衔接，也使端头模板拆除后仍满足防止混凝土早期接触海水的规范要求，保证了混凝土耐久性质量要求。该模板施工方法也可克服拆模时间要求长的问题。

在本工程CT锁口钢管桩墙、水位变动区现浇胸墙施工难度大，但是采用悬吊大定型钢模施工胸墙的方法，并制订有效且有针对性的模板结构与止水措施，仍具有可行性与优越性，可保证施工混凝土质量，施工效率高，综合效益明显，可为类似板桩码头施工提供参考。

参考文献：

[1] 郑志伟,胡湘坤，张浩，王闯，海外深水板桩码头胸墙施工技术[J]. 水运工程,2015(8):506.

[2] 傅瞿鸥，杨志君，唐水玲.大型组合钢模板混凝土施工工艺在码头胸墙施工中的设计与应用[J]. 港口科技, 2010(4).

[3] 郭生昌,刘冰.逆向支撑底模反吊在水中防撞墩台施工中的应用[J]. 水运工程,2017（11）：536.

[4] 高平原.港口工程低水位混凝土干法施工技术研究与应用[D].吉林：吉林大学，2016.

[5] 刘冰.底模反吊方案在水中墩台施工中的应用 [J].交通世界,2017（17）：431.

[6]张海军.重力式码头胸墙施工技术实例分析[J].中国水运,2013(9).