新型遮弹层施工方法的应用

1 工程概况

某项目油库区规划建设多座埋地式储油罐，储油罐设置在外围防护层内，防护层由钢筋混凝土保护层、砂层以及最外层厚度为 2.6 m 遮弹层（bulletproof layer，ZDC）组成。其中 ZDC 做法主要分为水平向 ZDC、竖向 ZDC 及穹顶 ZDC。油库防护工程示意如图1 所示。

图1 油库防护工程示意图

水平向 ZDC 为油罐裙边、通道以及罐体上方的防护，做法为 0.4 m C100 自密实高性能混凝土+2.2 m 厚的花岗岩毛石堆砌，内部其余空隙用 C100 自密实高性能混凝土浇筑。

竖向 ZDC 用来连接不同标高段的水平向 ZDC，做法为 2.6 m 厚的花岗岩毛石堆砌，内部其余空隙用 C100 自密实高性能混凝土浇筑。

穹顶 ZDC 为罐室穹顶正上方的防护，做法为 0.4 m厚膜袋混凝土+2.2 m 厚的花岗岩毛石堆砌，内部其余空隙用 C100 自密实高性能混凝土浇筑。

此次施工的 ZDC 有别于传统的钢筋混凝土防护设计方案，采用的是高强高性能自密实混凝土结合花岗岩堆石的设计方案。该设计方案在防护效力、经济性均优于传统钢筋混凝土遮弹层。但是 ZDC 施工时不能使用传统钢筋混凝土施工方案，模板支设、材料搬运等均存在较多困难。此外，项目地质复杂、施工周期较紧，均给本次施工带来了极大的难度与挑战。

为了解决 ZDC 施工中遇到的一些实际困难，确保现场作业施工可以顺利进行，施工团队通过试验以及项目实际施工情况，决定在施工时采用 HDPE 膜+土袋围堰结合膜袋混凝土的施工方法，如图2 所示。最终有效解决了 ZDC 施工中存在的问题。

图2 ZDC 示意图

2 ZDC 模板施工

2.1 模板施工方法

ZDC 侧模板采用 HDPE 膜+土袋围堰的形式布置，土袋围堰搭设于 ZDC 施工范围外边线，搭设的高度根据现场情况控制在 3 m 以内，上口宽至少保证 1 m，下底宽至少保证 2.4 m。HDPE 膜铺设于土袋围堰边，上翻至土袋围堰上口 500 mm，下翻至土袋围堰下底 500 mm。土袋中宜装填不渗水的现场土方，装土量宜控制在土袋容量的 1/2～2/3 之间，袋口应缝合。围堰迎土面的坡比为 1∶0.5～1∶1。围堰中心空隙部分可填筑场地土。在土袋堆、码放的时候，上下层的土袋应做到相互错开缝隙，尽量堆码密实、稳定。堆码前，必须对堆放土袋场地进行清理工作，如图3 所示。

图3 HDPE膜+土袋围堰施工示意图

2.2 HDPE膜＋土袋围堰模板施工流程

测量、定位、弹线 → 平铺 HDPE 膜，使 HDPE 膜下翻≥0.5 m →堆码底层一、二层土袋 → 人工修坡调整 → 土袋空隙及下脚口回填场地土密实 → 堆码底层三、四层土袋 →……→堆码顶层土袋→土袋围堰人工修坡调整→复核顶层标高→土袋空隙回填场地土→HDPE 膜上翻，上翻至围堰上口≥0.5 m 位置。

2.3 模板控制要求以及标准

（1）满足 ZDC 各部分形状尺寸和相互位置的准确，且模板应满足构造简单，便于石块堆放及混凝土的浇筑、养护等要求。

（2）安装位置、标高、限位要绝对准确，模板的接缝要严密，用双面进行拼缝，不应漏浆。并且土袋围堰下的场地土封口要严密、牢固、严禁漏浆，以防“烂脚”。

（3）土袋围堰从一侧开始堆码，先放前 2 层，人工堆放调整，再放第 2 排，依次逐排堆码。顶层土袋铺完后，用水准仪测量模板标高，使用场地土进行标高校正。

（4）土袋围堰及 HDPE 膜必须具有足够的强度、刚度和稳定性；模板系统的设计要合理，施工过程的控制要严格，防止混凝土施工时出现鼓出及“爆模”。施工时模板就位要准确，保证 ZDC 断面尺寸正确。

3 ZDC 混凝土施工

3.1 堆石混凝土施工方法与要求

（1）现场测量确认好堆石混凝土结构施工尺寸后，在结构周围堆设土袋围堰，一次堆设围堰高度≤2 m。围堰堆设完毕后，开始敷设在围堰内侧敷设 HDPE 膜，同时保证膜体上翻围堰 0.5 m 以上。上述施工内容完成后，对HDPE膜+土袋围堰进行检查验收，确保 HDPE 膜的完整性。堆石优先挑选粒径为 400～600 mm 石块，将其堆入已经验收完成的 HDPE 膜+土袋围堰模板内，形成堆石体，一次堆设高度≤2 m。堆石堆设完成后，进行 C1OO 高强度自密实混凝土浇筑施工，待混凝土初步凝结之后进行覆膜养护，如图4 所示。

图4 堆石施工示意图

（2）在进行花岗岩堆放前，需对基层进行清理，将基层上的虚渣清除干净。堆放花岗岩时要结合现场实际情况安排人工对堆石情况进行调整。堆放花岗岩时要控制堆放缝隙的大小，不应产生过大孔隙。同时堆放花岗岩块石时要严格控制好块石粒径，避免因过多碎石渣堵塞孔隙，从而影响自密实混凝土流动。

（3）为保证堆石混凝土的质量，选用的堆石料应保证清洁，不得含有泥块和其他类型的软石块。堆石料在运输至施工现场前应在料场进行冲洗。到达施工现场后避免周转，宜采用自卸车运输的方式直接入仓，现场施工条件不满足或者存在较大困难可采用挖机、抓斗挖机等其他方式入仓，但使用该类设备时应保证避免对成品堆石料产生损伤。堆石料入仓时，可具有一定的随机性。位于模板附近的石块粒径应选用粒径较小的石块，为避免堆石料尖锐部分对 HDPE 膜造成损坏，堆放完成的最终状态宜上部堆石与模板之间有≥10 cm 的空隙作为确保整个完成面的厚度。

（4）在竖向 ZDC 分段浇筑过程中，为保证上下段 ZDC 施工处的有效搭接，前一段混凝土不应浇筑至与模板齐平，应浇筑至顶部块石下 5～20 cm。

（5）C100 高强度自密实混凝土浇筑入模时，应避免扰动已完成浇筑的混凝土，浇筑方法宜采用后退法。混凝土浇筑前应结合浇筑面实际情况设计浇筑路线并且需对堆石表面进行简单平整以便施工人员行走。浇筑时，应选择合适的浇筑顺序，保证各个浇筑点之间连续性，不宜超过 2 m。在HDPE 膜附近浇筑及穹顶 ZDC 浇筑时，可放慢浇筑速度、减小混凝土入仓落差。

3.2 膜袋混凝土施工方法与要求

（1）膜袋混凝土施工质量对整个 ZDC 模板质量具有重要影响。在膜袋正式充填前将所有膜袋呈湿润状态又不可产生积水。填充膜袋时，先泵送一次水泥砂浆，以润滑管道，然后立即进行混凝土充填的工作。充填混凝土时的顺序应由下而上，依次并且连续地进行，每个膜袋充填的间隔时间≤30 min。膜袋混凝土充填过程中，铺布人员应特别注意膜袋袋体之间的衔接工作，下层膜袋应在上层膜袋充填完成前铺设完毕。相邻膜袋之间的连接控制宜预先缝合好。

（2）膜袋充填时，操作人员之间应配合得当。前一只膜袋充填完成前另一只膜袋的灌口应准备完成。当前只膜袋充填完成后，操作人员和下个灌口操作人员应互相配合，缓慢将软管从前一只膜袋灌口拔出，换至另一只膜袋的灌口填充。软管拔出后应快速将膜袋混凝土灌口扎紧以防混凝土溢出。膜袋混凝土施工时不得一次性将膜袋填充饱满，在灌注混凝土接近饱满时，应暂停 5～10 min，待膜袋中的水分析出后，再灌注混凝土至饱满。

（3）为保证填充膜袋的速度且保证前后快速衔接，在铺设下一个膜袋时，必须用细绳将每个膜袋的灌注口扎牢扎紧，并且做好醒目标识，以减少施工人员寻找灌注口的时间。开始填充膜袋混凝土前应仔细检查混凝土泵是否存在问题，灌注时必须保证混凝土泵运行的可靠性。混凝土泵一旦产生堵管现象时，应及时处理，避免因混凝土泵堵塞造成膜袋填充不饱满。

3.3 钢筋混凝土垫层施工方法与要求

（1）为保证泵送管内清洁，避免杂物混入，在正式泵送商品混凝土前，应先使用清水从管道中泵出，以达到湿润和清洁管道的作用。然后再放入纯水泥浆或 1∶1～1∶2 水泥砂浆进行泵送。完成上述内容后方可开始泵送商品混凝土。

（2）在进行混凝土泵送过程中，为避免吸入空气造成泵送管道堵塞，泵送时需要注意控制料斗里面的混凝土厚度，不宜降低到 200 mm 以下。若当发生堵塞时，应立即将泵反转运行把混凝土退回料斗口内，待除去空气后再进行混凝土泵送。泵送混凝土入模时，不得对着一个点成堆浇筑。常用混凝土浇筑顺序有分层浇筑法和侧堆浇筑法 2 种。现场应结合施工情况选择合适浇筑方式，宜优先选择分层浇筑的方式。混凝土浇筑时应由操作人员将端部软管均匀进行移动，做到各个区域布料均匀；同时控制每层混凝土浇筑的厚度，使每层的厚度控制在 20～30 cm。

（3）在混凝土分层浇筑时，操作人员应根据现场情况及时用插入式振动器进行混凝土振捣工作。振捣时应当进行分层，并且振捣的时间不宜过长，避免造成混凝土离析现象。在进行混凝土泵送时，场地内根据施工经验每台泵车宜配备 3～4 台振动器，其中 1～2 台备用，根据现场情况进行调整。当混凝土坍落度不同时，振捣次数以及遍数也应不同。坍落度＞15 cm 时，仅需振捣 1 次即可；当坍落度＜15 cm 时，应适度增加振捣次数，至少振捣 2 次以上。振捣方式以机械振捣为主，人工捣固为辅，捣固时间控制在 15～30 s 为宜。振捣时应注意避免碰撞钢筋，避免对钢筋造成损坏。

4 结 语

此次 ZDC 施工方法，具有大大减少模板消耗量、提升施工效率等优点，同时也解决了拱形堆石结构施工不便的问题。通过此次 ZDC 的施工，可以得到以下经验。

（1）对于此类采用堆石混凝土的新型遮弹层，结合实际施工情况，考虑使用 HDPE 膜+土袋围堰组成新型模板体系，代替传统模板体系将更有优势。

（2）采用 HDPE 膜+土袋围堰组成新型模板体系时，应注意 HDPE 膜的搭接以及土袋填筑的密实度。

（3）对于采用此类堆石防护结构，当结构存在拱形时，应优先考虑使用膜袋混凝土作为堆石支承结构。

通过本次 ZDC 的施工，对此类型防护结构的施工方法有了新的创新以及经验，可以为今后同样的防护工程施工提供极具价值的施工经验。