新工艺条件下提高袁冲暗涵混凝土施工质量的研究

(1.湖北水总水利水电建设股份有限公司，湖北 武汉 430000;2.湖北大班项目管理有限公司，湖北 武汉 430000)

1 前 言

鄂北地区水资源配置工程是湖北省主导建设的最大水利工程，也是我国172项全局性战略性节水供水重大水利工程之一，其中位于老河口市的袁冲暗涵工程长8.85km，采用双孔箱涵结构，过流净断面尺寸为2×4.5m×5.5m(孔数×宽×高)，设计流量38m3/s，15m/节。袁冲暗涵属调水工程的咽喉，挖深较大，且下穿李湾河、红腰河，高边坡膨胀土地质情况复杂，占线长、尺寸大。根据暗涵度汛计划、布置特点、施工长度等综合考虑，将4.5km长的暗涵划分为四个工区，主要采取整体钢模台车配合龙门布料机的新工艺进行施工。

受施工条件及工艺限制，容易产生伸缩缝及施工缝漏水，混凝土离析，腋角部位振捣的气泡、麻面缺陷和其他质量通病，不但影响了美观,还给工程质量留下了隐患，直接关系到通水以后的运行安全问题，在此背景下，对新工艺条件下袁冲暗涵混凝土的浇筑质量存在的问题展开QC课题研究，提出了合理的预防和治理措施，完善了施工工艺，提高了工效，确保了暗涵混凝土的施工质量。

2 暗涵整体钢模台车配合龙门布料机新工艺

暗涵工程施工具有作业面长、基坑作业、管身结构统一等特点，龙门式布料机可通过龙门架的横向移动与卸料车，实现二维平面固定位置布料，同时龙门式布料机具有轨道式行走、连续作业、成本低廉的优势。为此我们选择了整体钢模台车配合龙门式布料机的新工艺进行施工。

整体钢模台车配合龙门布料机施工现场布置见图1。

图1 布料机施工现场布置典型示意图(单位：cm)

3 暗涵混凝土施工质量存在的主要问题研究

受施工条件及工艺限制，暗涵容易产生伸缩缝及施工缝漏水、混凝土离析严重、腋角气泡多、麻面缺陷和其他质量通病，不但影响了美观,还给工程质量留下了隐患，主要问题分析如下。

3.1 伸缩缝、施工缝漏水

为防止不均匀沉降，暗涵混凝土伸缩缝止水采用两片铜止水重叠、SR填料止水井的竖直止水方式，具体见图2。

根据暗涵结构特性，暗涵分底板、边墙顶板两次浇筑完成，施工缝位于底八字脚以上50cm，具体分缝见图3。

图3 底板混凝土浇筑断面 (单位：cm)

受填充工艺条件限制，SR填料井不容易被充填饱满，止水木盒子容易形成渗漏通道；墙身钢筋密集，容易造成施工缝凿毛不彻底、未清理干净、砂浆铺筑不好，伸缩缝、施工缝少数有漏水情况。

3.2 受料高度大，容易产生离析

采用门式布料机进行布料浇筑的混凝土垂直高度约8～12m，特别是底板混凝土，高差达11m，钢筋密集，高落差容易产生混凝土离析、骨料集中等问题，降低混凝土密实性，形成渗漏通道，难以保证混凝土质量。

3.3 暗涵腋角部位容易产生气泡、麻面缺陷

底腋角部位采用定型钢模板浇筑成型，定型模板加工时，因底腋角处的阳角未采用整板机械压制成型，而是采用焊接方式打磨后成型，混凝土浇筑后，模板表面清理较困难，存在清理不到的死角；同时，在混凝土浇筑过程中，虽采取了先浇底腋角边墙、后浇底板的方式以实现混凝土振捣排气，但排气效果较差，混凝土成型后，表面气孔较多。

暗涵下部底腋角混凝土虽然通过振动排除了大多数的气体，但是下部底腋角角度较大，且有水平模板块，加之钢模整体密封性好，底腋角模板位于混凝土斜上方，受混凝土自身的塑化性能影响，混凝土在浇筑时不能与底腋角模板很好地黏合。相反，若振捣过于频繁，和易性变高，由于吊模施工振捣高差与重力原因，会使混凝土流失而下沉，气体不能及时排除出混凝土内部，从而最终在混凝土内部和混凝土与钢模板之间的结合面上(即混凝土表面)形成空隙、气泡、麻面缺陷。暗涵底腋角模板及混凝土浇筑断面见图4。

图4 暗涵底腋角模板及混凝土浇筑断面

3.4 整体钢模台车布料机工艺浇筑的其他问题

采用整体钢模台车配合龙门布料机的施工工艺，在浇筑过程中使用常态混凝土，减小了水化热和温差，避免了暗涵混凝土墙身裂缝的发生，浇筑质量和进度相比泵送混凝土都有提升，但混凝土浇筑过程中依然会产生施工缝错台和拆模后暗涵混凝土表面出现麻面、气泡、色差、漏浆等问题，影响暗涵混凝土的表观质量。

4 暗涵混凝土施工质量控制措施

4.1 伸缩缝、施工缝漏水控制措施

铜止水根据墙身高度采用整体一次加工成形，避免了焊接和因焊接工艺造成的缺陷问题，保证了质量；SR填料井采用千斤顶挤压成型，止水盒内填充采用电镐改的冲击锤挤压，保证充填饱满，亦加快了施工进度；伸缩缝、施工缝少数有漏水情况，采取暗涵外部打磨后，刷聚氨酯防水涂料，贴防水卷材的办法堵住通道。千斤顶挤压SR填料成形见图5。

图5 千斤顶挤压SR成形施工

4.2 受料高度大产生的混凝土离析处理措施

结合工程实际，我们提出了采用鱼刺式串筒、橡皮串筒等方式进行缓冲，改善了离析问题。

暗涵最大高度7.9m，布料机高度12m，布料小车至暗涵底板上层钢筋高度达10.5m，施工过程中在上、中、下位置设3节鱼刺形缓冲串筒，末端设1节橡皮溜筒；在混凝土垂直运输过程中，“鱼刺”筒、橡皮筒可有效减缓混凝土的垂直下落速度，有效控制混凝土的骨料离析(见图6)。

图6 鱼刺串筒展开

4.3 暗涵腋角部位容易产生气泡、麻面缺陷处理措施

4.3.1 模板、振捣优化

为了确保腋角部位混凝土浇筑过程中气泡能够及时排出，底腋角及水平部位模板表面张贴透水模板布，同时在腋角及止水部位混凝土浇筑过程中及时加强振捣，在模板外侧用橡皮锤进行人工振捣，并在混凝土初凝前进行二次复振，保证混凝土外观质量。

此外，对面板的清理打磨不够容易使气泡在钢板凹陷处聚集，使混凝土表面产生密布的气眼；使用的脱模剂不合适或面板未清理干净都容易使气泡聚集形成更大的气泡。

4.3.2 优化施工工艺及方法

在混凝土浇筑过程中，采取先浇底腋角边墙、后浇底板的方式，即先浇筑底板(预留30cm左右最后浇筑)，接着浇筑边墙腋角，最后再浇预留的底板部分混凝土；同时腋角部位采用小型振捣棒从上方斜45°向下插入，与模板平行，沿模板插捣混凝土，确保做到分层下料、分层捣固，以实现混凝土振捣排气。

混凝土布料采用“纵向分段、竖向斜分层”的浇筑方法，纵向按照不同受料点位置分段进行施工，竖向严格按照30～50cm分层布料振捣。布料时先由一端的底腋角处开始进行底腋角铺底浇筑，到相邻受料点位置后再由先浇筑的一端开始进行斜分层浇筑，在将近另一端时，为避免端部混凝土产生蜂窝等不密实现象，应改从另一端向相反方向投料进行合龙。采用该方法浇筑时，一气呵成连续浇筑，混凝土外观会较为美观，既可避免产生施工缝，又可以避免混凝土在振捣过程中因流动过大而造成离析。

4.3.3 优化配合比和引气剂的使用

施工中严格控制混凝土中粗骨料级配,优化混凝土配合比，降低水灰比，增加适当的引气剂，减小气泡的产生。

通过现场浇筑试验，结合聚羧酸高效减水剂的标准要求，确定了三种外加剂引气成分调整的参数：十二烷基硫酸钠含量1400g/t、葡萄糖酸钠含量40000g/t、聚羧酸外加剂掺量0.8%(聚羧酸高效外加剂以20%浓度溶液掺入混凝土)，调整后现场基本无大气泡集中现象，混凝土含气量稳定。

调整后的聚羧酸外加剂能够改善混凝土拌和物的和易性，经现场检测混凝土的含气量为3.7%～4.2%，且保持稳定，基本已消除原有混凝土拌和物中存在的明显大气泡集中现象。

4.4 整体钢模台车布料机工艺浇筑的其他问题处理

为了确保腋角部位混凝土浇筑过程中气泡能够及时排出，底腋角及水平部位模板表面张贴透水模板布，同时在腋角及止水部位混凝土浇筑过程中及时加强振捣，在模板外侧用橡皮锤进行人工振捣，并在混凝土初凝前进行二次复振，保证混凝土外观质量。

4.4.1 浇筑工艺主要质量问题分析

整体钢模台车配合布料机浇筑混凝土的其他问题主要表现在以下几个方面：ⓐ混凝土表面有粘模现象，外露钢筋头、管件头，表面蜂窝、麻面、气泡密集；ⓑ混凝土浇筑分层处存在明显水纹，颜色不均匀；ⓒ两模混凝土之间有错台、挂帘、浮顶、烂根情况；ⓓ支撑不牢靠，端头模加固不牢靠，台车模板整体上浮，有漏浆和跑模、胀模现象；ⓔ木模板接缝过大，平整度差；ⓕ表面缺损、非受力钢筋露筋、表面裂缝、层间缝渗水等。

4.4.2 浇筑工艺质量问题原因分析

整体钢模台车配合布料机浇筑质量问题见图7。

图7 暗涵混凝土质量问题成因

4.4.3 成立QC课题小组，分析常见病原因并制定对策

成立质量巡查小组，开展提高混凝土质量的QC小组活动，从“人机料法环”入手，消除混凝土浇筑中的常见质量通病，具体原因及对策见表1。

表1 台车布料机浇筑混凝土常见病原因及对策

续表

5 结 语

在鄂北地区水资源配置工程袁冲暗涵混凝土施工过程中，针对暗涵施工特点、现场条件和整体钢模台车配合龙门布料机新工艺的应用，展开新工艺条件下暗涵混凝土浇筑质量问题QC课题研究，有效解决了垂直止水渗漏、腋角气泡、混凝土离析等问题，并针对模板台车施工条件下的混凝土质量控制，提出了解决应对措施，改进了施工工艺，满足了工程实际所需，确保了工程质量，由于该项目质量控制有力，“提高暗涵混凝土外观质量”QC小组活动获得了2017年度水利工程优秀质量管理小组成果二等奖，目前正在进行水利工程大禹奖的申报。本次QC小组活动树立了良好的企业品牌形象，取得了较好的社会效益，其成果和经验可供类似工程参考。