沉箱滑模施工工藝及表面質(zhì)量問題預(yù)防方法

司家林

（廣州南華工程管理有限公司，廣州 510000）

1 工程概況

茂名港博賀新港區(qū)東區(qū)油品碼頭工程工作平臺預(yù)制沉箱采用C40鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，單個沉箱尺寸（長×寬×高）23.5 m×16.2 m×25.5 m，質(zhì)量約4 512 t。施工工藝采用滑模工藝，滑模平臺沿整個沉箱側(cè)壁水平上升綁扎鋼筋、澆筑混凝土。

2 大型沉箱滑模預(yù)制質(zhì)量控制要點

滑模工藝預(yù)制沉箱的特點是模板滑升與鋼筋綁扎及混凝土澆筑同步施工，沉箱質(zhì)量不僅受到各工序施工質(zhì)量的影響，各工序之間的質(zhì)量也相互影響，這一特點在大型沉箱的工程質(zhì)量和施工組織中更為凸顯。其中，模板工程和混凝土工程的質(zhì)量對沉箱質(zhì)量影響最大。

2.1 模板工程

2.1.1 底板平整度、側(cè)壁垂直度控制

按照設(shè)計的沉箱外形及尺寸，為保證沉箱的使用性能，在施工期間應(yīng)先控制底模板水平度，檢查方法為水平尺測量。

施工期間，滑模上的荷載應(yīng)保持平衡，防止出現(xiàn)堆載不均勻造成滑模平臺傾斜、沉箱側(cè)壁傾斜或開裂問題。沉箱側(cè)壁的垂直度控制方法為通過控制滑模垂直上升保持側(cè)壁垂直度。本工程沉箱體積大，千斤頂數(shù)量多達164臺，頂升幅度有差異，需協(xié)調(diào)各千斤頂頂升幅度，防止滑模傾斜導(dǎo)致沉箱側(cè)壁傾斜。解決方法是在爬桿鋼筋上每隔30 cm利用上述方法設(shè)置一道標記，在標記上口固定一個限位卡裝置，頂升較快的千斤頂接觸限位卡后停止上升，待后續(xù)所有千斤頂都接觸限位卡后，代表平臺達到水平，可以進行混凝土澆筑和下一個頂升行程。之后繼續(xù)重復(fù)限位卡安裝和滑模上升的流程。

除了控制平臺水平度，還需要保證平臺垂直上升不發(fā)生偏轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)。檢查方法是每隔2 h使用全站儀和激光器掃描沉箱側(cè)壁垂直度，若發(fā)生滑模平臺整體偏位，其垂直度發(fā)生偏移大于5 mm，則立即通知技術(shù)人員利用限位卡，使用千斤頂微調(diào)操作平臺。

2.1.2 模板滑升控制

1）初滑控制

澆筑前，應(yīng)在實驗室測定預(yù)制沉箱混凝土的強度-時間增長曲線，確定混凝土強度達到出模強度（0.2 MPa）的時間，在本項目中為2.67 h。初滑時要保證模板內(nèi)有一定高度的混凝土，模板內(nèi)最底部的混凝土應(yīng)達到出模強度。

2）正?；?/p>

滑?；俣戎苯邮艿交炷翝仓闆r的影響。每層混凝土厚度約為30 cm，混凝土出模強度為0.2 MPa，模板滑升速度可按式（1）計算：

式中，V為模板滑升速度，m/h；H為模板高度m，為1.2 m；h為每個澆灌層厚度，取0.3 m；a為混凝土滿層后，其表面到模板上口的距離，取0.10 m；T為混凝土達到出模強度所需的時間，根據(jù)本工程試驗室試驗統(tǒng)計的混凝土凝結(jié)時間，坍落度按（180±30）mm控制時，冬季施工時混凝土強度達到0.2 MPa的時長約為2.67 h，確定T為2.67 h，帶入數(shù)據(jù)計算得V=0.30 m/h。

沉箱的滑升速度按20~40 cm/h進行，泵送的每層混凝土（30 cm）滑出模板的時間約為2.7 h。在22~25℃情況下（茂名市電白地區(qū)11~12月份氣溫在13°~26°），其強度按實驗數(shù)據(jù)可達到0.2 MPa，可滿足要求。

3）末滑

當模板上沿滑升到構(gòu)件頂標高下20 cm時，應(yīng)放慢混凝土澆筑和滑升速度，并調(diào)平模板及模板內(nèi)混凝土的平整度。

混凝土澆筑到設(shè)計頂標高時停止?jié)仓炷另敳磕ㄆ?，初凝前進行二次振搗，二次抹面，以防松頂。

根據(jù)混凝土的強度情況繼續(xù)滑升模板，直到模板與混凝土不再黏結(jié)為止，但不能滑空，要留有10 cm混凝土套在模板內(nèi)，以防整套滑動模板在風(fēng)力作用下或其他外界因素影響發(fā)生傾倒。末升時液壓操作手要經(jīng)常檢查，看滑升過程中混凝土頂部有沒有被拉裂，發(fā)現(xiàn)有被拉裂的趨勢馬上停止滑升，用槽鋼或鋼板把該部位壓密實，然后才繼續(xù)滑升。

末升全過程應(yīng)使用限位卡及時調(diào)平模板，并盡可能減少模板上的載荷，多余的鋼筋應(yīng)先行回收，非必要人員全部撤離。

2.1.3 模板質(zhì)量控制

滑模貫穿沉箱預(yù)制的全過程，模板的質(zhì)量直接影響到沉箱質(zhì)量。一旦開始施工，就難以再次對模板進行測量和修改，因此，需要在澆筑前，對模板進行尺寸和檢查，并保證模板錐度在3%~5%。

2.2 混凝土工程

與常規(guī)模板工藝相比，隨著模板的滑升，模板和入模混凝土的相對位置發(fā)生變化，這就要求混凝土有與滑模相適應(yīng)的性能。

1）混凝土凝結(jié)時間控制

在滑模施工中，混凝土配合比還需滿足滑模施工的特殊要求，在適當?shù)臅r間內(nèi)達到出模強度。根據(jù)GB/T 50113—2019《滑動模板工程技術(shù)標準》[1]，混凝土出模強度為0.2~0.4 MPa，混凝土出模強度過高可能引起拉裂，過低則導(dǎo)致起鼓、坍塌?；炷恋哪Y(jié)時間應(yīng)能保證澆筑上層混凝土凝結(jié)時下層仍處于塑性狀態(tài)，因此，混凝土配合比設(shè)計和施工中應(yīng)繪制混凝土強度增長曲線，控制混凝土初凝時間約在2 h，終凝時間在4~6 h，應(yīng)結(jié)合滑模施工要求考慮摻合料及外加劑的摻量[2]。

2）混凝土表面質(zhì)量

滑模工藝預(yù)制沉箱施工速度快，工序銜接緊密，一旦出現(xiàn)施工速度過快或過慢，混凝土的振搗效果、出模時間控制不當，混凝土出現(xiàn)表觀質(zhì)量問題的可能性將大大增加，需重視混凝土表觀質(zhì)量的控制。

3 主要施工工藝

沉箱底座1.35 m高部分為立?，F(xiàn)澆施工，墻身施工采用泵送滑模施工工藝。主要工序為：施工準備→底模鋪設(shè)→底座鋼筋綁扎→底座模板安裝→底座澆筑→底座模板拆除→滑升模板安裝→墻身綁扎鋼筋→墻身混凝土澆筑→模板滑升→末升→二次振搗→滑升到頂→模板拆除→養(yǎng)護。

4 滑模預(yù)制沉箱表面缺陷成因及防治

由于在施工過程中受到滑模工藝自身特點影響，預(yù)制沉箱表面混凝土普遍存在以下典型表觀缺陷：（1）混凝土面起鼓坍塌。（2）混凝土拉裂。（3）松頂。這些缺陷有各自的成因，需要在施工前做好預(yù)防措施、事后及時處理。

4.1 起鼓和坍塌及預(yù)防措施

4.1.1 缺陷成因

混凝土表面起鼓坍塌是指混凝土出模時未達到出模強度，出現(xiàn)因自重向下塌陷或軟弱混凝土向外膨脹的現(xiàn)象。因素導(dǎo)致：（1）混凝土坍落度偏大或模板滑升速度過快造成混凝土強度不足形成坍塌；（2）分漿不均勻或振搗不足造成出模混凝土強度不均勻[3]，進而造成軟弱部分混凝土起鼓甚至坍塌，主要表現(xiàn)為混凝土出模后局部強度不足。

4.1.2 預(yù)防措施

改進方法有控制混凝土坍落度、控制模板滑升速度、控制混凝土分層厚度、振搗和表面處理?；炷撂涠鹊挠绊懸蛩剌^多，主要通過控制原材料含水率、適當添加外加劑的方法使混凝土坍落度穩(wěn)定。模板滑升速度取決于混凝土分層澆筑的厚度和達到出模強度的時間。澆筑過程中，應(yīng)保證混凝土分層厚度適當，嚴格按照澆筑順序澆筑，充分振搗，保證出模混凝土強度一致?？傊?，需要將控制澆筑的混凝土達到分層均勻，強度均一，強度增長至出模強度需要穩(wěn)定時間，與模板的提升速度相適應(yīng)。

3）解決方案

輕度混凝土坍塌，可采用同一標號或高一級的混凝土或水泥砂漿修補、抹面。如果坍塌范圍較大，要在保持混凝土不粘模的情況下放慢滑升速度，同時在坍落部位處將混凝土修復(fù)后，在滑升模板下口安裝接長模板，以阻止混凝土的坍落及增加此部分混凝土的出模強度[4]。對于更大范圍的坍塌，應(yīng)采取脫模?；拇胧?，根據(jù)具體狀況另行修復(fù)。

4.2 拉裂的成因及預(yù)防措施

4.2.1 缺陷成因

混凝土拉裂是滑模工藝產(chǎn)生的典型表面質(zhì)量缺陷，對混凝土拉裂的成因有以下兩種解釋：（1）混凝土澆筑后，模板向上滑升，與入?；炷廉a(chǎn)生摩擦阻力。若混凝土強度尚不足以抵抗滑動摩擦力及混凝土和模板間的黏結(jié)力，模板滑升將造成混凝土應(yīng)變，嚴重時隨模板向上運動，在表面形成拉裂[5]。（2）入模后的混凝土抗變形能力隨時間延長先增大后減小，逐漸硬化，基本失去抗形變能力。在混凝土抗拉能力較大的一段時間內(nèi)滑升模板，混凝土不易被拉裂，即最佳滑升時間段，并通過試驗證明這段時間與混凝土達到出模強度的時間接近[6]。（3）施工平臺荷載不均、混凝土局部強度差異過大、模板錐度過大造成的偏位和壓力，也有可能造成拉裂的產(chǎn)生。

4.2.2 預(yù)防措施

施工前應(yīng)根據(jù)各工程的特點、混凝土量的大小和氣溫條件等，合理選擇混凝土配合比和選擇攪拌、運輸、澆筑等設(shè)備，保證分漿均勻、供料連續(xù)穩(wěn)定，控制混凝土強度增長至出模強度的時間與滑?；俣认嗥ヅ淝覐姸炔町愝^小。當施工平臺和模板發(fā)生偏移時，糾偏應(yīng)緩慢，不能操之過急。每提升一個澆筑層高度，應(yīng)全面檢查出?；炷恋馁|(zhì)量。

4.2.3 解決方案

1）出現(xiàn)的表面缺陷為裂縫，根據(jù)JTS 202—2011《水運工程混凝土施工規(guī)范》，寬度為0.2~0.5 mm的縱深或貫穿裂縫，應(yīng)采用環(huán)氧樹脂、甲凝及其他灌漿材料進行壓力灌漿修補；寬度大于0.5 mm時也可以采用水泥灌漿。

2）裂縫寬度在0.2 mm以下，深度不大，且已停止發(fā)展的表面裂縫，應(yīng)清潔表面后，用環(huán)氧樹脂漿液或膠泥封閉，或采用沿裂縫鑿U形槽，用環(huán)氧樹脂漿液或膠泥封閉，必要時再貼玻璃纖維布。

3）若出現(xiàn)較為嚴重的裂縫，應(yīng)考慮鑿除缺陷部分混凝土，重新支模澆筑。

5 結(jié)語

保證滑模預(yù)制沉箱的質(zhì)量，控制要點為模板工程和混凝土工程，且需要考慮兩者性能和施工過程的相互適應(yīng)，防止起鼓坍塌、拉裂、松頂?shù)然９に嚨牡湫突炷帘碛^缺陷。本工程通過保障混凝土質(zhì)量、模板操作和施工組織設(shè)計確保沉箱質(zhì)量可控，應(yīng)在工程中因地制宜，對難點進行具體考慮和控制。另外，還有底模平整度和沉箱側(cè)壁垂直度的控制，以及其他一些混凝土常見的質(zhì)量問題。