联体螺母块预制安装施工工法

联体螺母块预制、安装施工工法编制单位：上海交通建设总承包有限公司中交上海航道局有限公司重要完毕人：姜威、罗超、姬兴禹、沈清清、胡金华、樊蕾雷、袁月康1．前言在港口以及河道、湖泊等水工构筑物的护面构造中常采用混凝土预制构件块体。自80年代中期以来，通过天津水运建设有关单位大量的实验和实践，发展出六角型的螺母块体护面块体。螺母块体的六角型构造决定了其含有极佳的稳定性，其稳定性为块体高度的函数值，在拟定了高度之后，就能够根据现场实际状况来灵活选择块体的质量。由于它构造简朴，铺设方便，整体效果美观，因此在海堤护坡、道路基础护面等工程中得到越来越广泛的应用。随着工程规模的不停扩大，螺母块数量需求量越来越多，而单个螺母块方量较小，所需预制场地大，模板数量多，并且在预制、堆放、运输、安放过程中吊装作业频繁，施工效率低、破损率高。因而在原有单个螺母块体的基础上，寻找出施工工艺更先进，效率更高、质量更稳定、施工更方便的新型螺母块体预制、安装工艺有着重要的意义。针对以上状况，上海交通建设总承包有限公司和中交上海航道局勘察设计研究院有限公司联合研究开发了联体螺母块预制、安装工艺。2．工法特点2.1由多个单孔螺母块体构成联体构件，整体预制、安装，施工效率高；2.2预制工艺先进，采用专用一体式钢模板，一模双件，模板刚度大，成型构件尺寸偏差小，一件四孔，减小了安装时累计误差；2.3模板整体式设计，拼装简朴，效率高，占用预制场地面积小，运用率高；2.4四孔组合后入灰面集中，减少了下灰难度，减少了落地灰；2.5使用起重机械进行施工，工人劳动强度减少，人均生产效率提高，破损率低；3．合用范畴3.1合用于单个螺母块数量多、单个螺母块重量不不大于150kg的护面构造；对于数量少、重量较小的螺母块普通采用单个预制、人工搬运安装，而对于数量较多，单个螺母块重量不不大于超出150kg的宜采用联体形式。3.2合用于机械化程度高，生产能力强的预制加工场；本工法充足运用了组合的理念，运用组合减少单件数量，使得施工效率大幅提高，构件的单体重量成倍增加，提高了施工机械化程度，需要原则化、机械化的预制加工场地。3.3合用于工程量大、工期紧的长导堤工程。螺母块体作为护面构件，多采用陆上安装工艺。由于长导堤工程量大，施工受道路交叉影响大，而该工法的“聚零为整”的的工艺原理可大幅提高安装效率，减少施工交叉影响。因此对工程量大，工期紧的长导堤工程更为合用。4．工艺原理4.1通过模数组合将单体螺母块组合成联体螺母块联体螺母块体是在单孔螺母块体的基础上开发得来，是由多个单孔螺母块体（见图4-1）构成一种整体，进行整体预制和安装。通过模数组合使得构件单体增大，数量减少，从而提高了施工效率。如四联体螺母块由14个面，4个消浪孔构成，为增加整体表观观感质量，在单个块体连接处设立假缝，构件总质量约1.0t。四联体螺母块体构造见图4-2。4.2联体螺母块构造上可行，提高抗风浪能力，护面效果更佳采用Abaqus有限元软件对各工况最不利受力状况进行验算，计算成果为：吊装时拉应力为0.35MPa，使用期拉应力为1.32MPa（图4-3）。根据规范，H1%约为2.81m时，构造所受的最大正向波压力设计值约为36.7kPa。按两点支撑的空间构造进行受力计算，其最大拉应力约为1.32MPa，满足规范规定（C30混凝土轴心抗拉强度设计值为1.50MPa）。图4-3设计波浪作用下构件应力分布图4-3设计波浪作用下构件应力分布联体螺母块体构造不变化原设计单个螺母块体的空隙率和厚度，如四联体螺母块间的接触面也由原单个块体的6面提高到14面，块体互相间的摩阻力、嵌固效果要优于单体构造，并且随单个块体质量的提高，块体在波浪作用下的整体更加好。4.3整体预制后的联体螺母块通过机械和专用夹具运输、安装 联体螺母块的预制和安装全部使用机械施工。使用定制专用模板浇注，通过专用夹具起吊安装。联体螺母块预制、安装工法因单件构件数量的减少而使得施工效率得以大幅提高。5．施工工艺流程5.1施工总流程施工总流程见图5.1-1构件预制构件预制转堆、养护理坡运输吊装安放联体螺母块体图5.1-1施工总流程图5.2构件预制联体螺母块采用平卧预制法，使用砼地坪作底胎模，采用定型钢模板预制。模板分为芯模和外模两部分，芯模、外模均为整体式，终凝前整体吊装脱模；芯模筒芯通过钢梁整体固定在外模的定位孔上，该模板形式确保了构件的外型尺寸和孔位的精确。模板构造图见图5.2-1，5.2-2，5.2-3，5.2-4。预制时持续进行混凝土浇筑，并振捣密实，顶部表面二次压光解决。并在混凝土终凝前使用模具进行刻纹在构件表面制作假缝。5.3构件堆放、运输构件拆模后叠放于堆场进行养护，待构件强度达成设计强度75%后方可运输至现场安放，为确保构件质量，堆放为8~10层。由于构件较小，在预制场采用10t桁车即可满足脱模、堆放、装车规定，之后使用平板运输卡车直接运输至施工现场，或至码头后转驳至运输船再至施工现场，能够根据不同工程的实际状况合理安排对应的机械设备进行施工。图5.3联体螺母块堆放5.4构件安装构件安装采用起重机械安装，使用专用夹具施工。安装时，先根据坡面测量放线。安装采用自下而上的施工次序，即螺母块体从镇脚处沿坡面对上施工，顶部视现场实际状况辅以单个螺母块体补充空缺。由起重机使用专用吊具配以人工辅助安装。安装示意图见5.4-1，安装效果图见5.4-2图5.4-1联体螺母块坡面安放示意图图5.4-2联体螺母块坡面安放完毕效果图图5.4-3联体螺母块坡面安放完毕效果图5.5施工要点5.5.1模板的芯模必须设立通气孔，以确保芯模拆模时因空气压力使得构件变形，甚至破损。5.5.2支立模板时，必须确保砼地坪平整无积灰，模板垂直安放于地坪上。芯模与外模连接螺栓必须紧固，芯模底部紧贴地坪表面。支模结束后用水平尺测量模板与否水平。5.5.3在混凝土浇筑过程中，螺母块体的表观质量直接受脱模时间的影响。若脱模较早，会造成构件表面拉毛，混凝土容易坍塌，造成构件变形；若脱模过晚，会致使模板不易拆除，容易造成边角破损。因混凝土终凝时间直接影响螺母块体的脱模时间，施工时应加强对混凝土终凝时间的检测，以此作为脱模时间的根据。5.5.4待混凝土达成一定强度后，先使用桁车拆除芯模，四个吊点同时起吊，必须垂直平稳吊起，不得斜吊及左右移动。芯模拆除后对圆孔内壁进行收光，同时运用折角抹子对圆孔上口进行收光。外模拆除方式按照芯模的方式进行拆除。5.5.5专用吊具不仅能在场内进行螺母块的转堆装车，并且也能适应现场安装的规定，通过变化吊索的长度，适应不同坡比的安装规定。此吊具能够改制成一次起吊八孔和一次起吊四孔两种规格的吊具。有效的提高了转堆、出运、安装的效率。6．材料与设备6.1重要材料，见表6-1表6-1：重要材料一览表序号材料名称规格型号备注1混凝土C30构件预制浇筑2钢板3mm模板制作3方钢50*50mm模板制作4方钢100*100mm模板制作6.2重要设备，见表6-2表6-2：重要机械设备一览表序号设备名称规格型号备注1搅拌站50m3混凝土生产2运灰卡车5t混凝土运输3桁车10t支拆模板，构件转堆、装车4平板卡车20t构件陆上运输5运输船200t以上构件水上运输6吊机25t构件转堆、装车、安装7．质量控制7.1构件预制7.1.1联体螺母块体预制按表7.1.1-1执行表7.1.1-1：尺寸允许偏差、检查数量和办法序号项目允许偏差（mm）检查数量单元测点检查办法1长度±5抽查1%且不少于10块1用钢尺测量取最大值2宽度±513厚度+10-314平面对角线差81用钢尺测量取最大值5外露面平整度32用钢直尺和塞尺测量两对角线方向7.1.2联体螺母块体表观质量检查按表7.1.2-1执行表7.1.2-1：各工序及表观质量检查项目序号项目检查内容1地胎表面平整，无积灰，木方、止浆条贴合严密，无开裂。2模板表面平整，无积灰，无变形开裂，止浆条贴合严密，模板拼合顶面水平，立面垂直地胎，螺丝紧固。3模板油涂刷均匀、完整，不积油、滴油。4顶面无裂缝、松顶；两次压光，表面平整。5侧面无空洞、麻面，去除飞边。6修补修补及时，平整，色差小。7.2构件安装构件安装按照设计规定进行检查。1、护面垫层表面平整度允许偏差3cm；2、相邻块体安放允许高差3cm，允许缝宽3cm；3、每仓块体安放平整度允许偏差4cm。8．安全方法8.1重视教育、防止先行加强工人教育，对新进场工人进行三级安全教育，告知施工现场的重要危险源，现场设立安全警示标志。组织安全培训和教育，进行安全知识学习，发放安全学习教材，宣传安全生产知识，提高施工人员安全知识和自我保护意识。8.2开展安全生产例会制度，加强安全技术交底在施工队伍、船舶进点作业前，需根据各分部分项工程的特点分别进行有针对性的安全技术交底，安全技术交底以书面形式下达，双方签字备案。施工中对安全技术方法的贯彻进行监督、检查。不定时召开工地安全工作例会，会议对月度安全生产状况进行讲评，分析安全工作状况，总结施工中存在的问题并研究解决安全生产重大问题。明确安全责任，布置提出下阶段的安全生产规定。专职安全员根据工作需要，适时召开由分包和协作单位安全管理人员参加的安全生产专项会议，对项目安全生产状况进行讲评，检查隐患整治和防备方法贯彻状况，布置有关安全生产专项活动。8.3重大危险源安全检测及预控根据对重要施工工艺流程的分析，考虑预制厂实际工作条件及各设备的安全技术性能，拟定下列危险作业工序：表8.4-1编号危险作业工序可能发生的事故1模板制作（电焊）机械伤害、触电、火灾2混凝土构件预制机械伤害、触电3预制构件吊运、安装起重伤害4预制构件运输陆运交通与水运交通施工之前，预制厂安全员将各危险作业工序的安全技术方法和可能发生的事故同全体作业人员进行交底，确保施工作业人员熟知工艺流程，掌握危险因素和应变方法。在施工过程中，时刻对危险作业工序进行过程监控。8.4加强施工设备管、用、保工作加强设备、机械、电气、易损耗的部件设备的巡回检查和保养工作，使设备始终处在良好的工作状态，避免设备维护保养不当，而造成机损或人身安全事故。9．环保方法9.0.1陆上基地及构件预制场的大气污染、水污染的防治方法以及固体废物的解决方法。9.0.2施工船舶施工及生活产生的污水、固体废弃物等的收集、储存和解决方法。9.0.3施工、运输船舶的海损、溢油事故发生的防止方法以及发生后防油污方法。10．效益分析10.1与单孔螺母块体混凝土用量比较。联体螺母块与单个螺母块的厚度、空隙率一致，但单位面积块体间的空隙减少，混凝土量增加约1％。10.2预制工艺效率比较。采用传统施工工艺，人均效率约为20~30孔/天，预制方量不超出3立方，单件重量不超出100kg。通过在横沙五期工程中的应用，采用联体螺母块体的施工工艺可提高至50~60孔/天，施工效率翻番。预制时采用一模双件的形式，构件更集中，减少了对预制场地的占用面积。在堆放时由于联体螺母块尺寸大，更稳定，可堆高至6~10层，比单孔螺母块堆高层层数更多，对堆场面积占用更小，并且堆放整洁，转堆出运更安全可靠。10.3构件转堆、安装工艺效率比较。成品转堆采用专用吊具，可一次起吊八孔，运输吊装及安装吊装时可一次起吊四孔，吊装作业次数减少3/4。该工艺构件单件更重，安装时采用起重机械安装，设备运用率更高。相对传统工艺，完毕单元坡面，起吊次数减少最高可达75%。安装施工中使用专用吊具，通过对吊索的长度控制，能够适应不同的坡面规定，安装一次到位，无需人工调节。从安装实际状况来看，实际每仓螺母块护面安装次数为90次，安放效率提高约60％。10.4质量效益。采用该工法施工螺母块体，由于构件拼缝数量减少，坡面平整度更加好，拼缝整洁。专用工具的应用使得构件安装时的边棱破损明显减少。观感质量明显改善。10.5工期效益施工效率的大幅提高，机械的应用，使得工期与传统工艺相比明显缩短。在横沙五期东滩促淤工程中的实际应用表明，相比比传统工艺，工期能缩短50%。11．应用实例11.1横沙东滩促淤圈围五期工程横沙东滩促淤圈围五期工程地处长江口河口段，位于横沙岛东南，其南大堤西端与横沙东滩东南角相连，向东单线延伸至与N5丁坝相连，堤线总长约19.24km，沿线滩面高程-0.8m～+2.1m，堤顶高程+8.0m，堤顶宽度+9.5m，高潮水位+4m左右，该工程3月中开工，6月底完毕度汛断面施工。此工程内坡为螺母块体护面构造，约有48万孔，工期仅为7个月，总方量约4.8万方，螺母块体型号涉及30cm、35cm、40cm螺母块体和40cm、45cm、50cm杯型块体，平