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混凝土挡土墙模板及混凝土施工技术

摘要:线型钢筋混凝土挡土墙是现代工程建设过程中被广泛应用的一种挡土护堤结构体。根据其结构特点,超长曲线型钢筋混凝土挡土墙一般采取木模板拼装、分段跳仓法施工技术。
混凝土挡土墙模板及混凝土施工技术

0引言

曲线型钢筋混凝土挡土墙在日常生活中很常见,出现质量缺陷如墙体弧线不流畅、墙体开裂渗水、沉降不均、表面接缝处错台不平整等情况较为普遍。通过对上述质量缺陷产生原因进行分析,采取合理技术措施可以有效减少或避免此类问题的发生。在认真分析研究施工图纸的基础上,根据现场实际条件对超长曲线型钢筋混凝土挡土墙采取合理划分施工流水段、木模板拼装放样、木模板支撑钢管调弯弧放样、混凝土跳仓浇筑分段流水施工等技术,同时加强过程管控,最终使项目施工质量、进度、安全得到充分保障,提高建设项目整体效益。

1合理划分施工段及变形缝

一般曲面钢筋混凝土挡土墙墙体长度较长,需要进行分段流水施工。依据图纸设计及相关技术规范要求,挡土墙的分段长度应根据结构和地基条件以及材料特性确定。对于钢筋混凝土挡土墙,当建筑在坚实或中等坚实的土质地基上时,其分段长度不宜大于20m;当建筑在岩石地基上时,其分段长度不宜大于15m。对于混凝土结构、砌石或混凝土砌体结构的挡土墙,以及建筑在松软土质地基上的钢筋混凝土挡土墙,其分段长度应适当减短[1]。对于挡土墙变形缝的设置要求是每间隔10~20m应设一道变形缝,当墙身高度不一、墙后荷载变化较大或地基条件较差时,应采用较小的变形缝间隔。另在地基岩性变化处、墙高突变处和其他建(构)筑物连接处应设沉降缝[2]。综合比较技术规范对挡土墙分段长度和变形缝的设置要求,在曲面钢筋混凝土挡土墙实际施工时往往将变形缝的位置留在其分段施工缝处。变形缝缝宽为10~25mm,缝内填塞沥青油麻或其他柔性材料,塞入深度不宜小于200mm。有防渗要求的变形缝还应设置止水带。

2挡土墙底板施工

钢筋混凝土挡土墙一般采用重力式结构或护壁式结构。结构施工前必须对地基的承载力进行验算,当挡土墙天然地基不能满足要求时,应根据工程具体情况,因地制宜地做出地基处理设计。经处理后的人工地基应满足承载力、稳定和变形的要求。现浇钢筋混凝土挡土墙底板分段施工当处于露天环境条件时,最大分段长度不宜大于20m;当处于室内或土中时,最大分段长度不宜大于30m[3]。结合工程实际建议底板分段长度为15~20m。曲线型钢筋混凝土挡土墙底板施工控制重点在于准确定位墙体位置及弧度。底板施工时应提前浇筑一部分墙体作为整片墙体的导墙。因此在底板钢筋绑扎完成后,墙体钢筋也要预留一部分以满足导墙浇筑混凝土的要求。应按设计图纸及施工规范要求留置竖直和水平施工缝,墙体水平施工缝应高出底板表面不小于30cm处[4],有防渗要求时应设置止水带。止水带安装及固定应满足设计和规范要求并做好成品保护工作。大多数情况下需要在挡土墙底板上预埋墙体模板支撑锚固件(地锚),依据墙体高度和厚度的不同,地锚的直径也有所差异,地锚的间距及分布、数量不同,地锚可采用现场钢筋或Ф48×3.0mm钢管加工制作。

3墙体模板施工

曲线型钢筋混凝土重力式挡土墙墙体模板施工主要包含:模板现场拼装、模板吊装、模板安装、模板支撑体系搭设及加固等。

3.1墙体模板的现场拼装

墙体模板现场拼装包括直线形墙模板拼装和弧形墙模板拼装。本文重点探讨弧形墙模板场放样及拼装。木模板常用规格为915mm×1830mm和1220mm×2440mm,厚度为16~20mm。根据墙体弧度的大小选择合适规格的模板,同一工程宜用相同规格模板。在短边方向将模板分割为若干块(一般3~4块),分割块数越多拼装后弧线越平顺,但拼装越困难,浇筑混凝土时漏浆的风险越大。模板分割后长边方向两边同侧用钉子钉上木方作为背楞,相邻两块背楞间用木条连接;相邻两块模板间会形成V字形缝隙,缝隙用海绵条填充,并通过模板挤压密实,缝隙的宽口面用塑料胶带黏贴平整。模板现场放样及拼装的规格和尺寸由浇筑段挡土墙的长度、分次浇筑的高度、墙体的弧度决定。

3.2模板安装

模板拼装完成后,需要在模板上开孔以便固定M14对拉穿墙(止水)螺栓。弧形墙部分先开一侧墙面模板孔,另一侧模板孔在模板安装时再开以便精准定位。直形墙段模板可对齐后同时对称开孔。孔的布局由浇筑段墙体的浇筑高度和厚度决定。

一般情况下,浇筑混凝土的高度越高、厚度越大,孔的间距越小。螺栓孔的布局可以是正方形,也可以是梅花形,大多数现场是采取正方形布局。正方形布局的好处是便于模板安装,并可节省固定模板用的Ф48×3.0mm钢管。梅花形布局时,螺栓孔的净距比正方形布局时小,在此情况下使用的Ф48×3.0mm钢管会更多。正方形布局时螺栓孔的距离一般取400~600mm,越往高处浇筑混凝土的高度或厚度越小,螺栓孔的距离可适当增加,但是同一浇筑段内纵向或竖向的距离必须保持一致且水平和竖直方向在同一条直线上。模板置于安装位置后开始进行M14对拉穿墙(止水)螺栓的安装与固定。作为固定模板主楞的Ф48×3.0mm钢管必须与钢筋混凝土挡土墙的弧度相适应。现场需依据挡土墙的弧线进行Ф48×3.0mm钢管的放样,在弧线中点、拐点等位置做好标记并利用钢管调弯机进行调弯。水平向双Ф48×3.0mm钢管主楞要紧贴模板竖向的木方背楞,通过山形卡扣和蝴蝶形螺母在墙体的两侧同时紧固。相邻水平向、竖向双Ф48×3.0mm钢管主楞接头位置应相互错开500mm及以上且不得在由双Ф48×3.0mm钢管主楞围成的方格内。由于超长曲线型钢筋混凝土挡土墙一般采用跳仓流水施工技术,因此在前后两段墙体混凝土浇筑作业完成并达到设计强度后,中间段墙体模板在两端位置的安装与紧固是其质量控制的重点环节。此施工缝的位置应尽可能避免出现在挡土墙的弧线段或拐点段。模板与完成浇筑段挡土墙的搭接宽度应不小于100mm。搭接部分的模板应紧贴混凝土面,如有缝隙可用海绵条塞紧密封,以防浇筑该段混凝土墙体时漏浆。

3.3模板支撑体系

根据挡土墙每次混凝土浇筑的高度、厚度不同,模板支撑体系设计方案也有所调整。往往第一层墙体混凝土浇筑的高度在支撑结构满足其刚度、强度及稳定性的条件下要尽可能地提高。在弧形墙的中点、两端点、以及1/4弧线处、3/4弧线处均需设置垂直于模板面的斜向支撑点,每处宜设至少两道斜支撑,斜支撑与地面的夹角不宜大于60°。当弧形墙的弧线段过长时应在上述各弧线段的中点处加密设置支撑点。当挡土墙的高度超过4m时,宜在墙的两侧布局两排支撑点。第一排支撑点离墙体距离为1~1.5m,第二排支撑点离墙体距离为2~3m;当挡土墙的高度小于4m时,在墙的两侧布局一排支撑点即可,支撑点离墙体距离为2m左右。各支撑点(Ф48×3.0mm钢管制作的地锚)间用Ф48×3.0mm钢管连接,并以十字卡扣固定。Ф48×3.0mm钢管的搭接长度不小于1m,用三个转卡等距固定,两端的转卡离钢管的端头为100mm。斜支撑采用Ф48×3.0mm钢管并与地面上的通长Ф48×3.0mm钢管用十字卡扣固定。当墙体高度超过4m时,往往还需增加斜向拉结装置。具体做法是在模板顶端的竖向Ф48×3.0mm钢管主楞上焊接直径14mm的圆钢并与对侧墙体的地锚支撑系统做可靠连接。在圆钢离地1m高度的位置设置可调节长短丝杠装置,以便对挡土墙另一侧的模板进行调整和紧固。通过Ф48×3.0mm钢管斜向支撑和可调14mm圆钢对模板顶部拉结的双重控制,形成了一个完整的弧形挡土墙模板支撑体系。

3.4模板验收

模板安装完毕后,混凝土浇筑前模板内表面应提前浇水、浇透,并将模板内的杂物、积水等清理干净[5]。施工项目部组织有关人员共同检查、验收,对构件截面尺寸、平整度、垂直度以及构件的弧度是否满足设计图纸及规范要求,对模板支撑是否牢固等进行详细检查。验收通过后,方可浇筑混凝土。

4混凝土施工

曲线型钢筋混凝土挡土墙一般采用泵送混凝土进行浇筑。依据设计图纸及规范要求并结合混凝土季节性施工的特点,从施工的角度要统筹规划、精心组织、科学管理,采取跳仓法流水施工工艺加快挡土墙的施工进度、提高施工质量,全面提升工程效益。

4.1跳仓施工选择依据

对于超长曲线型钢筋混凝土挡土墙混凝土质量的主要控制点表现在两个方面:(1)混凝土的有害裂缝的控制;(2)施工缝的处理。跳仓法按照“分块规划、隔块施工、分层浇筑、整体成型”的原则施工,其模式是隔段浇筑,最后连接成一个整体。跳仓法施工的分段长度不大于20m,相邻两段分仓浇筑时间间隔不得小于7d。跳仓法利用“抗放兼施、先放后抗、以抗为主”的原理,避免了混凝土施工初期部分激烈温差及干燥作用[6]。这样既可以有效控制混凝土的早期裂缝又能以施工缝替代后浇带、分段流水施工加快施工进度。

4.2施工缝构造

对于超长曲线型钢筋混凝土挡土墙跳仓法施工,其施工缝留置部位有3处:(1)底板水平施工缝;(2)导墙水平施工缝;(3)挡土墙墙体竖向施工缝。底板水平施工缝具体做法:止水钢板上焊接14@300的钢筋网片,在钢筋网片上绑扎钢丝网,阻挡混凝土外溢,止水钢板安放在底板或墙体中线位置上。此做法可以免拆模施工。如图1所示:墙体竖向施工缝具体做法:先浇筑的挡土墙墙体模板拆除后(该段墙体两端已经预埋止水钢板),对接缝处混凝土表面清理、凿毛,再支设相邻段墙体模板。如图2所示:导墙水平施工缝按设计图纸及相关规范留置。4.3混凝土原材料控制选择低水化热水泥,宜用P.O42.5水泥。严格控制骨料的含水量和含泥量及其他杂质的含量,优化配合比设计,在保障设计图纸要求的混凝土强度、耐久性、工作性能的前提条件下尽量减少水泥和水的用量。混凝土入模坍落度宜为120~160mm,最大不得超过180mm,在满足施工和泵送要求时应尽可能采用较小的坍落度。混凝土宜掺加粉煤灰,掺量占胶凝材料总量的30%~50%为宜。跳仓法施工用混凝土不应使用膨胀剂或膨胀剂类外加剂,且应优选减缩型聚羧酸高效减水剂。

4.4混凝土运输

为保障挡土墙混凝土的连续供应,尽量避免出现施工冷缝,每次浇筑混凝土前,应密切关注从混凝土搅拌站到施工现场沿线的交通状况,并做好应急预案以保障混凝土的及时供应。同一仓混凝土需连续浇筑,允许的间歇时间应符合规范要求。当混凝土运至施工地点后,如发生混凝土坍落度损失较大或有离析现象时,严禁在混凝土拌合物中加水,应使用外加剂进行调整,并快速搅拌不少于120s,如还不能满足设计性能指标应弃用。4.5混凝土浇筑

4.5.1混凝土浇筑前的整备工作

浇筑混凝土前应对作业班组做好书面的技术、安全交底,加强责任意识。安排好交接班时间,严禁疲劳作业。完成模板及支撑体系、施工作业平台脚手架的验收。保障场内施工用水、供电满足混凝土连续施工的需要、道路运输通畅,文明施工管理到位。

4.5.2混凝土入仓铺料与平仓振捣

跳仓法混凝土施工要控制好混凝土的入模温度,以5℃~32℃为宜。混凝土泵送进仓后,人工辅助将拌合料均匀摊铺。底板混凝土浇筑应从分仓段一端向另一端浇筑,采取全断面分层浇筑,分层厚度不大于300mm。使用平板振捣器拖动振捣,使骨料下沉,浆料泛面,并注意整平。浇筑墙体混凝土时,布料设备的出口以及振捣棒离模板内侧面至少50mm,并不得触动钢筋及预埋件。使用插入式振捣器应快插慢拔,移动间距40cm左右为宜,每次振捣持续时间控制在20~30s,以混凝土不再显著下沉、不出现气泡、开始泛浆为准,做到既不漏振也不过振[7]。振捣上一层时应插入下层至少5cm,以利于层间结合。跳仓法混凝土浇筑应采用二次振捣工艺,在混凝土凝固前适时在施工缝处、钢筋密集区、挡土墙弧形段的中点及拐点处、预埋构件处等位置进行二次振捣,以消除混凝土中多余的水分和孔隙,增加其密实度,减少因温湿度的变化而产生的有害裂缝。浇筑底板混凝土时,表面浆料应均匀分散开并在混凝土初凝后、终凝前用木抹子进行二次或多次抹压以最大限度减少或避免混凝土表面产生干缩裂缝。

4.6混凝土的养护

超长曲线型钢筋混凝土挡土墙混凝土的养护应安排专人负责,并做好交底工作,明确其岗位职责,实施奖罚管理制度以提高其责任意识和工作积极性。底板混凝土浇筑完成后应覆盖塑料薄膜;墙体混凝土宜先进行带模养护至少3d,再进行土工布覆盖养护,保湿养护时间不少于14d。平均气温高于5℃时,用土工布对混凝土表面覆盖严密并浇水。当日平均气温低于5℃时,不得浇水。冬季施工时还应加盖保温棉并做好测温工作以便及时调整养护措施。

4.7混凝土季节性施工

浇筑混凝土前应掌握气象信息、天气动向,合理安排施工生产,并预先采取有效措施,做好浇筑过程中和浇筑后的混凝土防护工作。(1)暑期施工:浇筑混凝土后应及时进行保湿养护,可覆盖塑料薄膜或土工布浇水养护并保障混凝土表面有凝结水,养护时间不少于14d。混凝土入模温度控制在32℃以下,且宜避开高温时段施工。(2)冬季施工:混凝土入模温度不应小于5℃,加强保湿保温施工措施并实时监控气温变化以便动态调整保温措施。(3)大风及雨天施工:大风天气施工时,在作业面宜采取挡风措施,增加混凝土表面抹压次数并覆盖塑料薄膜和保温材料;雨雪天不宜浇筑混凝土,如确有必要应采取措施确保混凝土施工质量。当遇雨正在进行混凝土浇筑时,应将混凝土浇筑到最近一处合理施工缝处并留直茬,浇筑完及时苫盖混凝土,同时禁止新浇筑混凝土被雨水冲刷。雨后恢复施工时,如未超过混凝土的初凝时间,可继续混凝土的浇筑。如超过初凝时间,等混凝土达到可进行剔凿的强度后对施工缝进行剔凿处理,再进行浇筑。

5结语

对于超长曲线型的钢筋混凝土挡土墙的施工技术的探究涉及材料、设计、施工等多方面,本文仅从挡土墙弧形墙段模板的搭设、变形缝构造、超长钢筋混凝土挡土墙跳仓法分段流水施工的应用等方面探析,用以解决实际施工过程中质量、进度、安全等方面的问题。

参考文献

[1]SL397-2007,水工挡土墙设计规范[S].

[2]04J008,挡土墙(重力式、衡重式、悬臂式)图集[S].

[3]GB50010-2010,混凝土结构设计规范(2015版)[S].

[4]GB50108-2008,地下工程防水技术规范[S].

[5]GB50666-2011,混凝土结构工程施工规范[S].

[6]T/CECS640-2019,超长大体积混凝土结构跳仓法技术规程[S].

[7]GB50204-2015,混凝土结构工程施工质量验收规范(附条文说明)[S].

单位:李乐平 作者:北京国际建设集团有限公司

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