16.5m高闸室墩墙结构一次浇筑成型施工技术

◎范一超 上海市水利工程集团有限公司

1.工程概况

南门港水闸闸室顺水流向总长27m，垂直水流向总宽31.6m，为三孔，净宽分别为6m、12m、6m，总净宽24m。闸室采用钢筋混凝土整体坞式结构，墩墙混凝土强度等级为C35，闸室底板面高程-0.50m，闸室边墩顶部厚1.5m，根部厚2.2m，中墩厚1.6m，边墩排架顶高程为11.0m，中墩排架顶高程为16.0m，排架宽6.79m。

本项目中墩16.5m高度、边墩11.5m高度，胸墙、检修平台、人行桥、电缆沟、牛腿等结构均随墩墙同步一次性浇筑成型，无水平施工缝。创下了上海地区水利工程墩墙一次性混凝土浇筑高度新记录。

2.墩墙一次浇筑成型应用思路

一次浇筑成型对比分批浇筑成型的优点是：整体浇筑时间接近，混凝土结构形成的物理形态是完整的整体，各项技术指标更加均匀、一致；其次不会有分批浇筑成型的层间施工缝，混凝土成型后表面更加光滑平顺，外观质量更有保障，且施工缝处理不好极易产生渗漏；第三，支架、模板、钢筋均一次成型，施工工序更简化，能明显缩短工期，生产、管理成本更低；分批浇筑到顶，上层砼浇筑时会受下层已浇筑砼一定外在约束，一次浇筑到顶避免了该约束的出现从而降低了裂缝产生的机会[1]。

本项目有通水节点要求，工期紧张，经过多次方案对比探讨，为加快施工进度，确保通水节点目标，最终确定水闸墩墙采用一次浇筑成型方案。

笔者所在公司类似泵闸项目15.8m高砼墙体一次浇筑到顶成功，为本项目一次浇筑成型提供了丰富的施工实践经验。

3.一次浇筑成型施工技术难点分析

3.1 对模板支撑系统要求高

砼一次浇筑成型，短时间内砼上升高度较高，混凝土侧压力大大提高，对模板支撑体系强度、刚度及稳定性要求相应提高，能否支护出稳定、牢固、准确的模板是高砼墙体一次成型成败的关键。

3.2 清水混凝土观感质量要求高

墩墙墙体为清水混凝土，对混凝土表面的观感质量要求高，一次浇筑成型因高度超出常规其控制难度更大。

3.3 混凝土浇筑过程控制要求高

（1）混凝土初凝时间控制。若混凝土初凝时间过短，出现突发状况时，容易出现施工冷缝；若初凝时间过长，会导致下层混凝土强度上升慢，对模板的侧压力持续时间长，增加模板支撑系统出现问题的风险，因此必须将混凝土初凝时间控制在合理范围内。

（2）混凝土入仓冲击力控制。混凝土泵送入仓时对模板的冲击力非常大，下落的自由高度越高对模板的冲击力越大，同时据现场试验混凝土自由落体高度过高会发生离析现象，且混凝土浆易粘附到模板及钢筋上，造成麻面，影响外观质量。因此，混凝土在入仓时须采取相应措施降低自由落体高度。

（3）吊模部位防侧冒控制。胸墙、检修平台、人行桥、电缆沟、牛腿等结构均随墩墙同步一次性浇筑成型，导致吊模较多，处理不当极易出现混凝土侧冒。

（4）混凝土浇筑速度控制。根据混凝土对模板侧压力公式可知，混凝土浇筑速度越快，模板受到的侧压力就越大，出现问题的风险就越大，因此必须严格控制好混凝土浇筑速度。

3.4 大体积混凝土温控及养护措施要求高

闸室墩墙一次浇筑成型，单次砼浇筑量大，砼发热也相对集中，且受高温季节影响，施工难度大，混凝土内外温差及养护措施控制不到位极易形成裂缝，对水闸整体质量造成重大影响。因此应采取综合性的温控及养护措施，控制砼内外温差等。

图1 墩墙模板对拉螺杆结构图

图2 水间墩墙满堂支撑架剖面图

4.模板支撑系统控制措施

4.1 模板支撑系统布置

墩墙模板采用122＊244＊1.5cm竹胶板。墩墙侧模支撑采用对拉螺杆+方木+双拼钢管的固定方式；对拉螺杆采用带止水环的M16对拉螺杆，布置间距61×61cm，螺杆均采用2个山型卡和2个螺母加强固定；竖向次楞采用35mm×85mm方木，布置间距30.5cm；横向主楞采用φ48＊3.5双拼钢管，布置间距61cm。

墩墙间梁板底模采用扣件式满堂脚手架支撑，梁板底立杆支撑方式采用可调托座形式。脚手架钢管采用φ48＊3.5钢管，脚手架步距1.5m，有梁板段跨距0.4m，无梁板段跨距0.8m，脚手架设置纵向、水平向剪刀撑，每一闸孔内满堂支撑架均在支架四周与侧模围檩进行对称连接，进一步提升了整个支撑系统的稳定性和刚度。

4.2 模板支撑系统验算

各部位模板支撑系统均按照要求对强度、刚度、稳定性等进行复核验算，确保安全性。墩墙侧模主要复核模板（面板）、次楞、主楞等抗弯强度、刚度及对拉螺杆轴向拉力，梁板底模主要复核模板（面板）、次楞、主楞、水平钢管等抗弯强度、刚度、抗剪强度、支座反力及扣件抗滑、可调托座支座反力、立杆稳定性等。

以闸室中墩对拉螺栓强度验算为例，如表1。

表1 间室中墩荷载组合计算表

S承＝γ0×(1.3G4k+γL×1.5Q4k)=1.35×(1.3×29.64+1.4×1.5×2)＝57.69kN/m2；

采用M16对拉螺栓，轴向拉力设计值Ntb=24.5KN；

对拉螺栓横向验算间距m ＝max[610，610/2+80]＝610mm；

对拉螺栓竖向验算间距n ＝max[610，610/2+80]＝610mm；

N＝0.95mnS承＝0.95×0.61×0.61×57.69＝20.393kN≤Ntb＝24.5kN；

则对拉螺栓满足抗拉要求。

5.清水混凝土观感质量控制措施

为确保墩墙的观感质量，对清水混凝土模板拼缝进行精心设计，保证横竖禅缝通顺一致，同时对拉螺栓全部按61cm×61cm的间距进行设计，将对拉螺栓孔进行封堵处理后，形成的修补孔排列规则对清水混凝土面起到了很好的装饰效果[2]。

模板在施工前按部位进行编号，墩墙侧模先按模板拼缝图在硬化平台上将模板按编号拼装成大块模板，相连模板间贴专用双面胶防止漏浆，拼接时对齐固定好，不留错台，大块模板检查合格并清理干净木屑、污物后，吊装就位，侧模底部再抹一层高标号砂浆进行密封，防止浇筑时底部漏浆。模板安装过程中结合木枋、钢管等对模板安装水平与垂直方向进行加固，拉通线、线坠进行校核，随时校正、加固，模板安装到顶部时，各支撑、螺栓必须调整好，保证上口不变形、不移位。

图3 间室中墩模板分缝图

6.混凝土浇筑过程控制措施

6.1 砼初凝时间控制措施

经过计算混凝土从搅拌站发料到一层浇筑完成的时间约3h，取1.5-2倍作为砼初凝时间（约4.5-6h），针对浇筑时气候条件开展试配工作，通过调整外加剂掺量精确控制砼初凝时间。

6.2 混凝土入仓冲击力控制措施

闸墩浇筑时采用串桶下料，降低混凝土的自由落体高度，每道墩墙根据混凝土的流动性情况布设串桶，沿长度方向各挂设3排串筒。因仓内钢筋、对拉螺栓、加固钢筋等布置的非常密集，串桶必须轻便、移动安装容易，单节管筒直径上大下小，成截头圆锥体状，高约1m，彼此用挂钩连接接长，串筒底始终保持与新浇混凝土面1m左右。

6.3 吊模部位防侧冒控制措施

吊模部位因两侧结构有高差，混凝土浇筑时有压力差，在吊模洞口提前覆盖钢丝网，减缓混凝土侧冒的侧压力，钢丝网安放时间不可过早，防止生锈后破裂无用；同时在浇筑至吊模部位时，可在低处结构浇筑完成后间隔15～20分钟（混凝土初凝前）待混凝土上升部分强度后再继续向上浇筑；对于部分吊模洞口较大的牛腿部位，可在浇筑到牛腿位置时，优先浇筑牛腿，再浇筑墩墙，并对已浇牛腿顶面进行模板封闭，防止砼上冒。

6.4 混凝土浇筑速度控制措施

根据验算对拉螺栓的最大拉力值，反算混凝土最大浇筑速度V=(G4k/0.22γct0β1β2)2=0.955m。墩墙混凝土浇筑按分层上升，浇筑速度保持均匀，每层厚度控制在0.5m～0.955m之间。

为更好的控制分层厚度，墩墙浇筑分层以水平对拉螺杆为分层标志线，第一层浇筑厚度为0.915m，其余每层浇筑厚度为0.61m，根据分层厚度提前计算好每层浇筑方量，浇筑期间与搅拌站沟通好发料速度。随着浇筑上升，可按情况适当延长每层浇筑时间，保证砼新浇层下第二层至第三层砼初凝，上升部分强度，减少砼对模板的侧压力，保证模板系统的安全稳定，浇筑时可由工人插入振捣棒确认下层初凝情况。

7.混凝土温控、养护措施

针对该项目靠近海边以及大体积砼的施工特点，联合砼供应商进行混凝土配合比的优化设计，在满足设计强度、抗渗要求前提下，减少水泥用量，以减少砼水化热。

闸室墩墙冷却水管采用φ48钢管，管壁厚2.0mm，为确保冷却效果，单段冷却水管控制长度不超200m，布置间距不超1.2m。根据温度监测反馈的数据，控制冷却水的开关及流量，做好外部养护保温工作，控制好混凝土内外温差，减少温度裂缝的出现。当温度急剧升高或内外温差接近25摄氏度时，及时开启冷却水，并加大流量；当温度趋于平缓并逐步下降时，缩短冷却水开启时间，同时减小流量。

在混凝土顶面覆盖塑料薄膜保湿、土工布保温，控制混凝土表面降温速率。在墩墙侧面木模外包裹遮阳布，并适当延长侧模拆除时间，考虑到模板拆除时间过晚会导致模板颜色浸入混凝土，在浇筑3天内将加固模板的螺杆松掉，木枋、钢管拆除；7天后开始依次拆除侧模及割除螺杆，割除螺杆时预留最外排螺杆挂土工布将露出的混凝土表面覆盖，并洒水进行养护，尽可能延长养护时间以保证混凝土早期水化质量。

8.结语

一次浇筑成型不仅缩短了工期，而且一次成型的清水混凝土表面，通体无一水平施工缝，表面光滑平顺，整体线型规整，曲面与平面衔接平顺，在同一视觉空间内，混凝土横竖禅缝及表面颜色一致，色泽均匀。大体积混凝土墩墙结构一次浇筑成型施工技术的应用大大提升了工程整体效率与质量，在大中型泵闸类工程中具有较广阔的应用前景。