板樁碼頭胸墻工程中的懸吊模法施工工藝

李振羽，熊鵬飛

（中交第二航務(wù)工程局第三工程有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212021）

1 工程概況

以色列阿什杜德港21號(hào)碼頭改造工程位于以色列阿什杜德老港區(qū)內(nèi)。根據(jù)碼頭結(jié)構(gòu)形式和施工順序，分為西側(cè)半封閉區(qū)、東側(cè)封閉區(qū)以及碼頭中間部分（包含部分半封閉區(qū)和部分封閉區(qū)），其中半封區(qū)為管樁區(qū)，封閉區(qū)為板狀區(qū)。西側(cè)半封閉區(qū)胸墻5段，東側(cè)封閉區(qū)胸墻9段，中間段封閉區(qū)胸墻3段和中間段半封閉區(qū)胸墻3段，總共20段。

2 重點(diǎn)分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件，結(jié)合當(dāng)?shù)匾?guī)范要求，現(xiàn)澆施工具有如下重點(diǎn)；

（1）碼頭原胸墻結(jié)構(gòu)支撐于鋼管樁上，底模采用鋼抱箍支撐方案，抱箍的高程在水面以下，需要重點(diǎn)控制鋼抱箍的握裹力，確保有足夠的摩擦力，防止?jié)仓^(guò)程中抱箍下滑。

（2）西側(cè)胸墻底高程為+0.5m，澆筑過(guò)程中，重點(diǎn)加強(qiáng)胸墻底部振搗。

（3）東側(cè)胸墻底高程為-0.5m，在模板安裝過(guò)程中，加強(qiáng)底模的密封性處理，防止在施工過(guò)程中出現(xiàn)海水滲入。

（4）現(xiàn)澆預(yù)埋件主要有系船柱螺栓、橡膠護(hù)舷螺栓，需要加強(qiáng)預(yù)埋件位置及高程測(cè)量。

3 胸墻施工工藝

按施工特性，以懸吊模法作業(yè)為最優(yōu)措施，詳細(xì)形式為：將柱支撐和型鋼梁嵌入CT鎖定管樁內(nèi)，兩側(cè)形成懸臂梁，并用止水桿懸掛模板，該結(jié)構(gòu)安全牢靠。

3.1 模板施工難點(diǎn)解決方法

（1）將胸墻進(jìn)行上下分層澆筑，以減少模板支撐系統(tǒng)的荷載力要求。下澆筑到+2.17m，高度為1.67m，上澆筑至胸墻頂+3.37m，高為1.2m，最后澆筑擋輪桿，安裝鋼軌、橡膠弦板、系船柱等輔助設(shè)施。

（2）采取雙層澆筑，因澆筑受潮汐影響，將大型定型鋼模作為模板，側(cè)模和底模制成一體，模板底端澆筑封底混凝土，為鋼筋綁扎和混凝土澆筑的干施工條件打下基礎(chǔ)。

（3）按現(xiàn)場(chǎng)狀況，將每個(gè)漏水部位進(jìn)行水下封堵。

（4）根據(jù)規(guī)定時(shí)間28d后進(jìn)行拆模，端模選取兩層鋼模板進(jìn)行作業(yè)，鄰近段胸墻作業(yè)中，根據(jù)計(jì)劃及時(shí)進(jìn)行拆除端模[1]。

3.2 胸墻模板設(shè)計(jì)

胸墻下模板采取一體鋼模板構(gòu)造。下胸墻模板體系關(guān)鍵組成部分為：柱支撐、主梁、拉桿、側(cè)模和底模。胸墻下模板體系工作原理為：采用預(yù)埋柱支撐作為整體底模板體系的支撐，上端布置63工字鋼、25槽鋼分配梁、拉桿懸掛底模板。灌注樁芯混凝土?xí)r，將兩根200×150H鋼柱（弦護(hù)板處為4根）埋置于各根樁中，能提供充分的抗彎承載力。側(cè)模采取5mm鋼板，后框采取10槽鋼和底端25槽鋼支架搭接，側(cè)模板和底部模板形成一個(gè)整體模板。上胸墻可以在水面上正常建造，以下層模板為基礎(chǔ)，采取組裝鋼模板，組裝鋼模和下部鋼模通過(guò)螺栓搭接牢固，上部用拉桿對(duì)拉進(jìn)行固定。

3.3 下層模板受力體系驗(yàn)算

考慮到下部模板的安全性，有必要檢查模板應(yīng)力系統(tǒng)是否符合要求，檢查項(xiàng)目包括梁系總應(yīng)力、拉桿拉應(yīng)力、整體位移、豎向位移、泵送后封底混凝土拉壓應(yīng)力。通過(guò)Midas Civil計(jì)算胸墻模板的整體應(yīng)力，并計(jì)算了澆筑底部密封混凝土和澆筑下部混凝土后的最不利工況：

工況1：底部密封混凝土澆筑后，設(shè)計(jì)高水位，大浪高0.5m時(shí)泵水。

工況2：灌澆下胸墻混凝土?xí)r，設(shè)計(jì)低水位，大浪0.5m高，同時(shí)不考慮封底混凝土的功效，計(jì)算并驗(yàn)證出封底混凝土的最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力、梁系總應(yīng)力、拉桿拉應(yīng)力、整體位移都符合施工安全標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 施工模板制造

局部下胸墻模板長(zhǎng)15.1m，高2.8m。側(cè)模、底模、背架在現(xiàn)場(chǎng)加工場(chǎng)焊接成一個(gè)整體。端頭模板選取鋼板和角鋼進(jìn)行焊接，形成一個(gè)整塊。底模支架采用25雙拼槽鋼，側(cè)模采取5mm鋼板，橫楞選取7.5槽鋼，豎楞為16槽鋼，在安裝過(guò)程中，使用25拉桿和16拉桿上下拉動(dòng)。為滿足模板安裝需求，側(cè)模和底模應(yīng)切割豎直拉桿孔和預(yù)留螺栓孔，預(yù)留螺栓孔的直徑比螺栓直徑大2cm，這樣既便于螺栓頭的安裝，又能堵塞螺栓周圍的間隙；上下模板焊接的吊環(huán)用于吊裝作業(yè)，吊環(huán)為16圓鋼或者25圓鋼。對(duì)于底模，應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)樁墻的實(shí)際外墻輪廓線，并將底模的鋼板切割，使之與樁側(cè)的弧形輪廓精確匹配。封底混凝土澆筑完畢后，模板內(nèi)水壓應(yīng)保持平衡，側(cè)模板高出封底混凝土頂面5cm處應(yīng)預(yù)留平壓水閥。

3.5 半封閉區(qū)底模施工

3.5.1 樁芯混凝土澆筑

（1）管樁清理。管樁原泥面高程為-14.0m，利用掛籃懸掛在鋼管樁上，采用潛水泵將管樁內(nèi)水全部抽干凈，并檢查管樁底部高程，確認(rèn)完成后，通知質(zhì)檢員和咨工進(jìn)行驗(yàn)收。

（2）鋼筋籠安裝。樁芯鋼筋籠由外鋼筋生產(chǎn)廠制作成型，經(jīng)質(zhì)量檢驗(yàn)與咨詢驗(yàn)收達(dá)標(biāo)后便可應(yīng)用。鋼筋籠安裝前，應(yīng)將定位鋼筋焊接在鋼筋兩側(cè)，鋼筋籠安裝時(shí)，應(yīng)使用2根U8槽鋼穿過(guò)定位鋼筋，以保證鋼筋籠安裝位置精準(zhǔn)，澆筑完成時(shí)拆除槽鋼即可。

（3）樁芯混凝土澆筑。管樁清理驗(yàn)收合格后，灌澆樁芯混凝土。樁芯混凝土由泵車進(jìn)行澆筑，泵車前端加設(shè)一節(jié)14m長(zhǎng)鋼管，澆筑過(guò)程中，鋼管應(yīng)深入管樁內(nèi)部，并在澆筑過(guò)程中緩慢提升，保證給料口到混凝土面距離≤2m，防止混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象[2-4]。澆筑過(guò)程中不需要再振搗，僅做填充。澆筑完成后，在管樁頂部覆蓋土工布進(jìn)行頂部養(yǎng)護(hù)。

3.5.2 抱箍安裝

（1）抱箍。管樁直徑為1016mm，綜合考慮樁頂加強(qiáng)厚度2cm，鋼抱箍直徑為1056mm，鋼抱箍背帶厚度為12mm，內(nèi)襯5mm橡膠條，增加與管樁的摩擦力。

（2）抱箍安裝。①初始安裝。采用吊車將兩邊抱箍吊至一起，在陸地將其拼裝成一個(gè)整體，并在兩側(cè)支腿處頂部點(diǎn)焊2塊鋼板進(jìn)行臨時(shí)固定，安裝上螺栓，確保抱箍在起吊過(guò)程中不會(huì)發(fā)生變形，此時(shí)抱箍處于未擰緊狀態(tài)；②最終安裝。利用吊車將抱箍下放至水面附近，拆除臨時(shí)支撐，將抱箍緩慢放置設(shè)計(jì)位置（-0.3m），設(shè)計(jì)位置需根據(jù)原有胸墻高程進(jìn)行調(diào)整；③抱箍擰緊。通過(guò)潛水員，利用扭矩扳手，將抱箍螺栓擰緊至設(shè)計(jì)扭矩。鋼抱箍擰緊前檢查抱箍的位置及抱箍與管樁是否夾緊，如果發(fā)現(xiàn)未夾緊，應(yīng)拆除后重新調(diào)整橡膠墊片位置，再進(jìn)行安裝。

3.5.3 底模安裝

（1）沙盒安裝。在鋼抱箍支撐上方，安裝1個(gè)尺寸為310mm×280mm×20mm的沙盒，用于放置小沙袋，最后用于脫模。

（2）縱梁安裝。縱梁采用4根型號(hào)為IPN360的槽鋼。在陸地先將槽鋼焊接成雙拼槽鋼，然后分別將焊接好的2組槽鋼放置在沙盒上，槽鋼中間采用對(duì)拉桿拉緊，每根對(duì)拉桿間距為2000mm。

（3）橫梁安裝。橫梁采用100mm×100mm的木方按照20cm的間距鋪設(shè)，木方的上表面與原有胸墻底高程差約2cm左右。利用鐵絲將木方與主槽鋼進(jìn)行擰緊固定。

（4）竹膠板安裝。底模選用2cm厚的竹膠板作為混凝土支撐面。把竹膠板平鋪于橫梁上，利用鐵釘將其與橫梁固定。竹膠板固定后，通知現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量人員復(fù)核高程，合格后，放出胸墻前沿線，用于控制鋼筋綁扎。竹膠板和原始胸墻接觸部位利用泡沫膠密封，避免出現(xiàn)漏漿。

（5）走道板安裝。在海側(cè)安裝已加工好的走道板，走道板的寬度為60cm，護(hù)欄采用4cm×4cm的方鋼焊接而成，高度為1m，護(hù)欄橫向采用雙層鐵鏈或者采用2cm×2cm方鋼焊接成型。

3.5.4 封閉區(qū)底模板施工

封閉區(qū)碼頭胸墻施工底高程為-0.5m，采用整體式桁架行走系統(tǒng)施工，底模平面示意圖如圖1所示。

圖1 底模平面示意圖

桁架行走系統(tǒng)安裝就位后，安裝外側(cè)模及底模，將側(cè)模和底模作為一個(gè)統(tǒng)一體，加強(qiáng)模板的密封性，在底模與板樁接縫處安裝止水橡膠帶，通過(guò)密封拉桿將側(cè)模底模系統(tǒng)與板樁緊密貼合，然后安裝兩側(cè)端模，端模與側(cè)模和板樁連接處安裝止水橡膠條，保持端模等水密封性。底部澆筑0.3m封底混凝土，形成干作業(yè)環(huán)境，再繼續(xù)后續(xù)工作。施工過(guò)程中，應(yīng)時(shí)刻檢查底部的水密封性，并在胸墻端部設(shè)置集水井，用于收集、排出在施工過(guò)程中由于滲水等產(chǎn)生的水。

3.5.5 模板拆除

側(cè)模在混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa以后（或者24h后）拆除，拆除過(guò)程中，不得硬砸猛撬，拆除下來(lái)的模板及時(shí)清理模板表面，并集中堆存好[5-6]。底模在混凝土滿足最高抗壓強(qiáng)度70%后才能進(jìn)行拆除（一般養(yǎng)護(hù)周期為7d）[7-8]。在拆模時(shí)，利用吊車吊住底模系統(tǒng)，卸除固定裝置，將底模連同桁架系統(tǒng)整體吊出。起吊時(shí)，防止底模系統(tǒng)翻轉(zhuǎn)。

4 施工質(zhì)量控制技術(shù)

4.1 模板之間的止水

為保證模板間的止水效果，將胸墻端模板和側(cè)模板、底模板通過(guò)螺栓連接，在連接部位放置遇水膨脹橡膠止水條，這個(gè)止水條具備優(yōu)良的止水作用，擰緊螺栓后能保障密封性。在端模和鎖口的交叉位置，安裝端模前將端模交叉部位進(jìn)行切割。

4.2 模板拉桿安裝

模板拉桿包含垂直拉桿和底部水平拉桿，先安裝垂直拉桿，再安裝底部水平拉桿，最后安裝頂部水平拉桿。由于水下安裝操作困難，拉桿的安裝需潛水員和模板工合作完成，所有拉桿均用PVC管套住并通過(guò)模板，底部水平拉桿通過(guò)樁間的鎖口處，鎖口處在水下提前割孔，應(yīng)預(yù)先開孔，拉螺絲從孔中穿過(guò)，固定模板。

拉桿孔套管與模板間隙可導(dǎo)致澆筑封底混凝土漏漿，注意用土工布條封堵垂直拉桿套和模板之間的孔。

4.3 堵塞樁預(yù)埋錨桿頭與模板之間縫隙

底部密封混凝土澆筑3d后，泵送模板內(nèi)的水，若還有漏水，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行堵塞。對(duì)于+1m處的地腳螺栓與側(cè)模間的間隙，低潮時(shí)在外側(cè)用堵砂漿進(jìn)行封堵，通過(guò)模板的地腳螺栓外側(cè)加10cm寬的封堵砂漿倒角，可避免海水流入模板及混凝土砂漿滲漏。

4.5 鎖口堵漏

鋼板樁鎖孔為CT型，鎖孔設(shè)計(jì)為填充礫石，海水通過(guò)鎖孔流入模板，鎖孔頂部1m之內(nèi)通過(guò)澆筑混凝土進(jìn)行封堵。解決方案是由潛水員利用橡膠密封條堵住C鎖孔頂部1m的側(cè)隙，澆筑封底混凝土前，先灌注鎖孔頂部混凝土，然后灌注模板封底混凝土。針對(duì)端模位置的鎖孔，必須封堵和鎖孔橫切部位的間隙，用小鋼板點(diǎn)焊牢固端模、墻樁周圍端模及鎖孔橫縫，與鎖孔混凝土同時(shí)澆筑，以密封鎖孔及鎖孔與模板間的間隙。拆除上胸墻端模時(shí)，趁低潮在鋼管樁鎖口處進(jìn)行必要的切割，再拆除端模。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該項(xiàng)目水位變化區(qū)CT鎖定鋼管樁墻和現(xiàn)澆胸墻施工難度較大，但采取懸掛大型定型鋼模板的方式進(jìn)行胸墻作業(yè)，且制定高效、有目的性的模板構(gòu)造和止水方案，仍然是可行和有利的，能有效保證施工混凝土質(zhì)量，提高項(xiàng)目施工效率，可為同類板樁碼頭施工項(xiàng)目提供參考。