聯(lián)體螺母塊預(yù)制安裝施工工法

聯(lián)體螺母塊預(yù)制、安裝施工工法編制單位：上海交通建設(shè)總承包有限公司中交上海航道局有限公司重要完畢人：姜威、羅超、姬興禹、沈清清、胡金華、樊蕾雷、袁月康1．前言在港口以及河道、湖泊等水工構(gòu)筑物的護(hù)面構(gòu)造中常采用混凝土預(yù)制構(gòu)件塊體。自80年代中期以來(lái)，通過(guò)天津水運(yùn)建設(shè)有關(guān)單位大量的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐，發(fā)展出六角型的螺母塊體護(hù)面塊體。螺母塊體的六角型構(gòu)造決定了其含有極佳的穩(wěn)定性，其穩(wěn)定性為塊體高度的函數(shù)值，在擬定了高度之后，就能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況來(lái)靈活選擇塊體的質(zhì)量。由于它構(gòu)造簡(jiǎn)樸，鋪設(shè)方便，整體效果美觀(guān)，因此在海堤護(hù)坡、道路基礎(chǔ)護(hù)面等工程中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。隨著工程規(guī)模的不停擴(kuò)大，螺母塊數(shù)量需求量越來(lái)越多，而單個(gè)螺母塊方量較小，所需預(yù)制場(chǎng)地大，模板數(shù)量多，并且在預(yù)制、堆放、運(yùn)輸、安放過(guò)程中吊裝作業(yè)頻繁，施工效率低、破損率高。因而在原有單個(gè)螺母塊體的基礎(chǔ)上，尋找出施工工藝更先進(jìn)，效率更高、質(zhì)量更穩(wěn)定、施工更方便的新型螺母塊體預(yù)制、安裝工藝有著重要的意義。針對(duì)以上狀況，上海交通建設(shè)總承包有限公司和中交上海航道局勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司聯(lián)合研究開(kāi)發(fā)了聯(lián)體螺母塊預(yù)制、安裝工藝。2．工法特點(diǎn)2.1由多個(gè)單孔螺母塊體構(gòu)成聯(lián)體構(gòu)件，整體預(yù)制、安裝，施工效率高；2.2預(yù)制工藝先進(jìn)，采用專(zhuān)用一體式鋼模板，一模雙件，模板剛度大，成型構(gòu)件尺寸偏差小，一件四孔，減小了安裝時(shí)累計(jì)誤差；2.3模板整體式設(shè)計(jì)，拼裝簡(jiǎn)樸，效率高，占用預(yù)制場(chǎng)地面積小，運(yùn)用率高；2.4四孔組合后入灰面集中，減少了下灰難度，減少了落地灰；2.5使用起重機(jī)械進(jìn)行施工，工人勞動(dòng)強(qiáng)度減少，人均生產(chǎn)效率提高，破損率低；3．合用范疇3.1合用于單個(gè)螺母塊數(shù)量多、單個(gè)螺母塊重量不不大于150kg的護(hù)面構(gòu)造；對(duì)于數(shù)量少、重量較小的螺母塊普通采用單個(gè)預(yù)制、人工搬運(yùn)安裝，而對(duì)于數(shù)量較多，單個(gè)螺母塊重量不不大于超出150kg的宜采用聯(lián)體形式。3.2合用于機(jī)械化程度高，生產(chǎn)能力強(qiáng)的預(yù)制加工場(chǎng)；本工法充足運(yùn)用了組合的理念，運(yùn)用組合減少單件數(shù)量，使得施工效率大幅提高，構(gòu)件的單體重量成倍增加，提高了施工機(jī)械化程度，需要原則化、機(jī)械化的預(yù)制加工場(chǎng)地。3.3合用于工程量大、工期緊的長(zhǎng)導(dǎo)堤工程。螺母塊體作為護(hù)面構(gòu)件，多采用陸上安裝工藝。由于長(zhǎng)導(dǎo)堤工程量大，施工受道路交叉影響大，而該工法的“聚零為整”的的工藝原理可大幅提高安裝效率，減少施工交叉影響。因此對(duì)工程量大，工期緊的長(zhǎng)導(dǎo)堤工程更為合用。4．工藝原理4.1通過(guò)模數(shù)組合將單體螺母塊組合成聯(lián)體螺母塊聯(lián)體螺母塊體是在單孔螺母塊體的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)得來(lái)，是由多個(gè)單孔螺母塊體（見(jiàn)圖4-1）構(gòu)成一種整體，進(jìn)行整體預(yù)制和安裝。通過(guò)模數(shù)組合使得構(gòu)件單體增大，數(shù)量減少，從而提高了施工效率。如四聯(lián)體螺母塊由14個(gè)面，4個(gè)消浪孔構(gòu)成，為增加整體表觀(guān)觀(guān)感質(zhì)量，在單個(gè)塊體連接處設(shè)立假縫，構(gòu)件總質(zhì)量約1.0t。四聯(lián)體螺母塊體構(gòu)造見(jiàn)圖4-2。4.2聯(lián)體螺母塊構(gòu)造上可行，提高抗風(fēng)浪能力，護(hù)面效果更佳采用Abaqus有限元軟件對(duì)各工況最不利受力狀況進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算成果為：吊裝時(shí)拉應(yīng)力為0.35MPa，使用期拉應(yīng)力為1.32MPa（圖4-3）。根據(jù)規(guī)范，H1%約為2.81m時(shí)，構(gòu)造所受的最大正向波壓力設(shè)計(jì)值約為36.7kPa。按兩點(diǎn)支撐的空間構(gòu)造進(jìn)行受力計(jì)算，其最大拉應(yīng)力約為1.32MPa，滿(mǎn)足規(guī)范規(guī)定（C30混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1.50MPa）。圖4-3設(shè)計(jì)波浪作用下構(gòu)件應(yīng)力分布圖4-3設(shè)計(jì)波浪作用下構(gòu)件應(yīng)力分布聯(lián)體螺母塊體構(gòu)造不變化原設(shè)計(jì)單個(gè)螺母塊體的空隙率和厚度，如四聯(lián)體螺母塊間的接觸面也由原單個(gè)塊體的6面提高到14面，塊體互相間的摩阻力、嵌固效果要優(yōu)于單體構(gòu)造，并且隨單個(gè)塊體質(zhì)量的提高，塊體在波浪作用下的整體更加好。4.3整體預(yù)制后的聯(lián)體螺母塊通過(guò)機(jī)械和專(zhuān)用夾具運(yùn)輸、安裝 聯(lián)體螺母塊的預(yù)制和安裝全部使用機(jī)械施工。使用定制專(zhuān)用模板澆注，通過(guò)專(zhuān)用夾具起吊安裝。聯(lián)體螺母塊預(yù)制、安裝工法因單件構(gòu)件數(shù)量的減少而使得施工效率得以大幅提高。5．施工工藝流程5.1施工總流程施工總流程見(jiàn)圖5.1-1構(gòu)件預(yù)制構(gòu)件預(yù)制轉(zhuǎn)堆、養(yǎng)護(hù)理坡運(yùn)輸?shù)跹b安放聯(lián)體螺母塊體圖5.1-1施工總流程圖5.2構(gòu)件預(yù)制聯(lián)體螺母塊采用平臥預(yù)制法，使用砼地坪作底胎模，采用定型鋼模板預(yù)制。模板分為芯模和外模兩部分，芯模、外模均為整體式，終凝前整體吊裝脫模；芯模筒芯通過(guò)鋼梁整體固定在外模的定位孔上，該模板形式確保了構(gòu)件的外型尺寸和孔位的精確。模板構(gòu)造圖見(jiàn)圖5.2-1，5.2-2，5.2-3，5.2-4。預(yù)制時(shí)持續(xù)進(jìn)行混凝土澆筑，并振搗密實(shí)，頂部表面二次壓光解決。并在混凝土終凝前使用模具進(jìn)行刻紋在構(gòu)件表面制作假縫。5.3構(gòu)件堆放、運(yùn)輸構(gòu)件拆模后疊放于堆場(chǎng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，待構(gòu)件強(qiáng)度達(dá)成設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%后方可運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)安放，為確保構(gòu)件質(zhì)量，堆放為8~10層。由于構(gòu)件較小，在預(yù)制場(chǎng)采用10t桁車(chē)即可滿(mǎn)足脫模、堆放、裝車(chē)規(guī)定，之后使用平板運(yùn)輸卡車(chē)直接運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，或至碼頭后轉(zhuǎn)駁至運(yùn)輸船再至施工現(xiàn)場(chǎng)，能夠根據(jù)不同工程的實(shí)際狀況合理安排對(duì)應(yīng)的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行施工。圖5.3聯(lián)體螺母塊堆放5.4構(gòu)件安裝構(gòu)件安裝采用起重機(jī)械安裝，使用專(zhuān)用夾具施工。安裝時(shí)，先根據(jù)坡面測(cè)量放線(xiàn)。安裝采用自下而上的施工次序，即螺母塊體從鎮(zhèn)腳處沿坡面對(duì)上施工，頂部視現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況輔以單個(gè)螺母塊體補(bǔ)充空缺。由起重機(jī)使用專(zhuān)用吊具配以人工輔助安裝。安裝示意圖見(jiàn)5.4-1，安裝效果圖見(jiàn)5.4-2圖5.4-1聯(lián)體螺母塊坡面安放示意圖圖5.4-2聯(lián)體螺母塊坡面安放完畢效果圖圖5.4-3聯(lián)體螺母塊坡面安放完畢效果圖5.5施工要點(diǎn)5.5.1模板的芯模必須設(shè)立通氣孔，以確保芯模拆模時(shí)因空氣壓力使得構(gòu)件變形，甚至破損。5.5.2支立模板時(shí)，必須確保砼地坪平整無(wú)積灰，模板垂直安放于地坪上。芯模與外模連接螺栓必須緊固，芯模底部緊貼地坪表面。支模結(jié)束后用水平尺測(cè)量模板與否水平。5.5.3在混凝土澆筑過(guò)程中，螺母塊體的表觀(guān)質(zhì)量直接受脫模時(shí)間的影響。若脫模較早，會(huì)造成構(gòu)件表面拉毛，混凝土容易坍塌，造成構(gòu)件變形；若脫模過(guò)晚，會(huì)致使模板不易拆除，容易造成邊角破損。因混凝土終凝時(shí)間直接影響螺母塊體的脫模時(shí)間，施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土終凝時(shí)間的檢測(cè)，以此作為脫模時(shí)間的根據(jù)。5.5.4待混凝土達(dá)成一定強(qiáng)度后，先使用桁車(chē)拆除芯模，四個(gè)吊點(diǎn)同時(shí)起吊，必須垂直平穩(wěn)吊起，不得斜吊及左右移動(dòng)。芯模拆除后對(duì)圓孔內(nèi)壁進(jìn)行收光，同時(shí)運(yùn)用折角抹子對(duì)圓孔上口進(jìn)行收光。外模拆除方式按照芯模的方式進(jìn)行拆除。5.5.5專(zhuān)用吊具不僅能在場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行螺母塊的轉(zhuǎn)堆裝車(chē)，并且也能適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)安裝的規(guī)定，通過(guò)變化吊索的長(zhǎng)度，適應(yīng)不同坡比的安裝規(guī)定。此吊具能夠改制成一次起吊八孔和一次起吊四孔兩種規(guī)格的吊具。有效的提高了轉(zhuǎn)堆、出運(yùn)、安裝的效率。6．材料與設(shè)備6.1重要材料，見(jiàn)表6-1表6-1：重要材料一覽表序號(hào)材料名稱(chēng)規(guī)格型號(hào)備注1混凝土C30構(gòu)件預(yù)制澆筑2鋼板3mm模板制作3方鋼50*50mm模板制作4方鋼100*100mm模板制作6.2重要設(shè)備，見(jiàn)表6-2表6-2：重要機(jī)械設(shè)備一覽表序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)規(guī)格型號(hào)備注1攪拌站50m3混凝土生產(chǎn)2運(yùn)灰卡車(chē)5t混凝土運(yùn)輸3桁車(chē)10t支拆模板，構(gòu)件轉(zhuǎn)堆、裝車(chē)4平板卡車(chē)20t構(gòu)件陸上運(yùn)輸5運(yùn)輸船200t以上構(gòu)件水上運(yùn)輸6吊機(jī)25t構(gòu)件轉(zhuǎn)堆、裝車(chē)、安裝7．質(zhì)量控制7.1構(gòu)件預(yù)制7.1.1聯(lián)體螺母塊體預(yù)制按表7.1.1-1執(zhí)行表7.1.1-1：尺寸允許偏差、檢查數(shù)量和辦法序號(hào)項(xiàng)目允許偏差（mm）檢查數(shù)量單元測(cè)點(diǎn)檢查辦法1長(zhǎng)度±5抽查1%且不少于10塊1用鋼尺測(cè)量取最大值2寬度±513厚度+10-314平面對(duì)角線(xiàn)差81用鋼尺測(cè)量取最大值5外露面平整度32用鋼直尺和塞尺測(cè)量?jī)蓪?duì)角線(xiàn)方向7.1.2聯(lián)體螺母塊體表觀(guān)質(zhì)量檢查按表7.1.2-1執(zhí)行表7.1.2-1：各工序及表觀(guān)質(zhì)量檢查項(xiàng)目序號(hào)項(xiàng)目檢查內(nèi)容1地胎表面平整，無(wú)積灰，木方、止?jié){條貼合嚴(yán)密，無(wú)開(kāi)裂。2模板表面平整，無(wú)積灰，無(wú)變形開(kāi)裂，止?jié){條貼合嚴(yán)密，模板拼合頂面水平，立面垂直地胎，螺絲緊固。3模板油涂刷均勻、完整，不積油、滴油。4頂面無(wú)裂縫、松頂；兩次壓光，表面平整。5側(cè)面無(wú)空洞、麻面，去除飛邊。6修補(bǔ)修補(bǔ)及時(shí)，平整，色差小。7.2構(gòu)件安裝構(gòu)件安裝按照設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行檢查。1、護(hù)面墊層表面平整度允許偏差3cm；2、相鄰塊體安放允許高差3cm，允許縫寬3cm；3、每倉(cāng)塊體安放平整度允許偏差4cm。8．安全方法8.1重視教育、防止先行加強(qiáng)工人教育，對(duì)新進(jìn)場(chǎng)工人進(jìn)行三級(jí)安全教育，告知施工現(xiàn)場(chǎng)的重要危險(xiǎn)源，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)立安全警示標(biāo)志。組織安全培訓(xùn)和教育，進(jìn)行安全知識(shí)學(xué)習(xí)，發(fā)放安全學(xué)習(xí)教材，宣傳安全生產(chǎn)知識(shí)，提高施工人員安全知識(shí)和自我保護(hù)意識(shí)。8.2開(kāi)展安全生產(chǎn)例會(huì)制度，加強(qiáng)安全技術(shù)交底在施工隊(duì)伍、船舶進(jìn)點(diǎn)作業(yè)前，需根據(jù)各分部分項(xiàng)工程的特點(diǎn)分別進(jìn)行有針對(duì)性的安全技術(shù)交底，安全技術(shù)交底以書(shū)面形式下達(dá)，雙方簽字備案。施工中對(duì)安全技術(shù)方法的貫徹進(jìn)行監(jiān)督、檢查。不定時(shí)召開(kāi)工地安全工作例會(huì)，會(huì)議對(duì)月度安全生產(chǎn)狀況進(jìn)行講評(píng)，分析安全工作狀況，總結(jié)施工中存在的問(wèn)題并研究解決安全生產(chǎn)重大問(wèn)題。明確安全責(zé)任，布置提出下階段的安全生產(chǎn)規(guī)定。專(zhuān)職安全員根據(jù)工作需要，適時(shí)召開(kāi)由分包和協(xié)作單位安全管理人員參加的安全生產(chǎn)專(zhuān)項(xiàng)會(huì)議，對(duì)項(xiàng)目安全生產(chǎn)狀況進(jìn)行講評(píng)，檢查隱患整治和防備方法貫徹狀況，布置有關(guān)安全生產(chǎn)專(zhuān)項(xiàng)活動(dòng)。8.3重大危險(xiǎn)源安全檢測(cè)及預(yù)控根據(jù)對(duì)重要施工工藝流程的分析，考慮預(yù)制廠(chǎng)實(shí)際工作條件及各設(shè)備的安全技術(shù)性能，擬定下列危險(xiǎn)作業(yè)工序：表8.4-1編號(hào)危險(xiǎn)作業(yè)工序可能發(fā)生的事故1模板制作（電焊）機(jī)械傷害、觸電、火災(zāi)2混凝土構(gòu)件預(yù)制機(jī)械傷害、觸電3預(yù)制構(gòu)件吊運(yùn)、安裝起重傷害4預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸陸運(yùn)交通與水運(yùn)交通施工之前，預(yù)制廠(chǎng)安全員將各危險(xiǎn)作業(yè)工序的安全技術(shù)方法和可能發(fā)生的事故同全體作業(yè)人員進(jìn)行交底，確保施工作業(yè)人員熟知工藝流程，掌握危險(xiǎn)因素和應(yīng)變方法。在施工過(guò)程中，時(shí)刻對(duì)危險(xiǎn)作業(yè)工序進(jìn)行過(guò)程監(jiān)控。8.4加強(qiáng)施工設(shè)備管、用、保工作加強(qiáng)設(shè)備、機(jī)械、電氣、易損耗的部件設(shè)備的巡回檢查和保養(yǎng)工作，使設(shè)備始終處在良好的工作狀態(tài)，避免設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)，而造成機(jī)損或人身安全事故。9．環(huán)保方法9.0.1陸上基地及構(gòu)件預(yù)制場(chǎng)的大氣污染、水污染的防治方法以及固體廢物的解決方法。9.0.2施工船舶施工及生活產(chǎn)生的污水、固體廢棄物等的收集、儲(chǔ)存和解決方法。9.0.3施工、運(yùn)輸船舶的海損、溢油事故發(fā)生的防止方法以及發(fā)生后防油污方法。10．效益分析10.1與單孔螺母塊體混凝土用量比較。聯(lián)體螺母塊與單個(gè)螺母塊的厚度、空隙率一致，但單位面積塊體間的空隙減少，混凝土量增加約1％。10.2預(yù)制工藝效率比較。采用傳統(tǒng)施工工藝，人均效率約為20~30孔/天，預(yù)制方量不超出3立方，單件重量不超出100kg。通過(guò)在橫沙五期工程中的應(yīng)用，采用聯(lián)體螺母塊體的施工工藝可提高至50~60孔/天，施工效率翻番。預(yù)制時(shí)采用一模雙件的形式，構(gòu)件更集中，減少了對(duì)預(yù)制場(chǎng)地的占用面積。在堆放時(shí)由于聯(lián)體螺母塊尺寸大，更穩(wěn)定，可堆高至6~10層，比單孔螺母塊堆高層層數(shù)更多，對(duì)堆場(chǎng)面積占用更小，并且堆放整潔，轉(zhuǎn)堆出運(yùn)更安全可靠。10.3構(gòu)件轉(zhuǎn)堆、安裝工藝效率比較。成品轉(zhuǎn)堆采用專(zhuān)用吊具，可一次起吊八孔，運(yùn)輸?shù)跹b及安裝吊裝時(shí)可一次起吊四孔，吊裝作業(yè)次數(shù)減少3/4。該工藝構(gòu)件單件更重，安裝時(shí)采用起重機(jī)械安裝，設(shè)備運(yùn)用率更高。相對(duì)傳統(tǒng)工藝，完畢單元坡面，起吊次數(shù)減少最高可達(dá)75%。安裝施工中使用專(zhuān)用吊具，通過(guò)對(duì)吊索的長(zhǎng)度控制，能夠適應(yīng)不同的坡面規(guī)定，安裝一次到位，無(wú)需人工調(diào)節(jié)。從安裝實(shí)際狀況來(lái)看，實(shí)際每倉(cāng)螺母塊護(hù)面安裝次數(shù)為90次，安放效率提高約60％。10.4質(zhì)量效益。采用該工法施工螺母塊體，由于構(gòu)件拼縫數(shù)量減少，坡面平整度更加好，拼縫整潔。專(zhuān)用工具的應(yīng)用使得構(gòu)件安裝時(shí)的邊棱破損明顯減少。觀(guān)感質(zhì)量明顯改善。10.5工期效益施工效率的大幅提高，機(jī)械的應(yīng)用，使得工期與傳統(tǒng)工藝相比明顯縮短。在橫沙五期東灘促淤工程中的實(shí)際應(yīng)用表明，相比比傳統(tǒng)工藝，工期能縮短50%。11．應(yīng)用實(shí)例11.1橫沙東灘促淤圈圍五期工程橫沙東灘促淤圈圍五期工程地處長(zhǎng)江口河口段，位于橫沙島東南，其南大堤西端與橫沙東灘東南角相連，向東單線(xiàn)延伸至與N5丁壩相連，堤線(xiàn)總長(zhǎng)約19.24km，沿線(xiàn)灘面高程-0.8m～+2.1m，堤頂高程+8.0m，堤頂寬度+9.5m，高潮水位+4m左右，該工程3月中開(kāi)工，6月底完畢度汛斷面施工。此工程內(nèi)坡為螺母塊體護(hù)面構(gòu)造，約有48萬(wàn)孔，工期僅為7個(gè)月，總方量約4.8萬(wàn)方，螺母塊體型號(hào)涉及30cm、35cm、40cm螺母塊體和40cm、45cm、50cm杯型塊體，平