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，通過天津水運(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)場實(shí)際狀況來靈活選擇塊體的質(zhì)量。由于它構(gòu)造簡樸，鋪設(shè)方便，整體效果美觀，因此在海堤護(hù)坡、道路基礎(chǔ)護(hù)面等工程中得到越來越廣泛的應(yīng)用。隨著工程規(guī)模的不停擴(kuò)大，螺母塊數(shù)量需求量越來越多，而單個(gè)螺母塊方量較小，所需預(yù)制場地大，模板數(shù)量多，并且在預(yù)制、堆放、運(yùn)輸、安放過程中吊裝作業(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)，拼裝簡樸，效率高，占用預(yù)制場地面積小，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；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)制加工場地。3.3合用于工程量大、工期緊的長導(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。因此對工程量大，工期緊的長導(dǎo)堤工程更為合用。4．工藝原理4.1通過模數(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)上開發(fā)得來，是由多個(gè)單孔螺母塊體（見圖4-1）構(gòu)成一種整體，進(jìn)行整體預(yù)制和安裝。通過模數(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，為增加整體表觀觀感質(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)體螺母塊通過機(jī)械和專用夾具運(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。使用定制專用模板澆注，通過專用夾具起吊安裝。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)制場采用10t桁車即可滿足脫模、堆放、裝車規(guī)定，之后使用平板運(yùn)輸卡車直接運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，或至碼頭后轉(zhuǎn)駁至運(yùn)輸船再至施工現(xiàn)場，能夠根據(jù)不同工程的實(shí)際狀況合理安排對應(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，使用專用夾具施工。安裝時(shí)，先根據(jù)坡面測量放線。安裝采用自下而上的施工次序，即螺母塊體從鎮(zhèn)腳處沿坡面對上施工，頂部視現(xiàn)場實(shí)際狀況輔以單個(gè)螺母塊體補(bǔ)充空缺。由起重機(jī)使用專用吊具配以人工輔助安裝。安裝示意圖見5.4-1，安裝效果圖見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)束后用水平尺測量模板與否水平。5.5.3在混凝土澆筑過程中，螺母塊體的表觀質(zhì)量直接受脫模時(shí)間的影響。若脫模較早，會造成構(gòu)件表面拉毛，混凝土容易坍塌，造成構(gòu)件變形；若脫模過晚，會致使模板不易拆除，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)對混凝土終凝時(shí)間的檢測，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)。芯模拆除后對圓孔內(nèi)壁進(jìn)行收光，同時(shí)運(yùn)用折角抹子對圓孔上口進(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專用吊具不僅能在場內(nèi)進(jìn)行螺母塊的轉(zhuǎn)堆裝車，并且也能適應(yīng)現(xiàn)場安裝的規(guī)定，通過變化吊索的長度，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，見表6-1表6-1：重要材料一覽表序號材料名稱規(guī)格型號備注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，見表6-2表6-2：重要機(jī)械設(shè)備一覽表序號設(shè)備名稱規(guī)格型號備注1攪拌站50m3混凝土生產(chǎn)2運(yùn)灰卡車5t混凝土運(yùn)輸3桁車10t支拆模板，構(gòu)件轉(zhuǎn)堆、裝車4平板卡車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、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)量和辦法序號項(xiàng)目允許偏差（mm）檢查數(shù)量單元測點(diǎn)檢查辦法1長度±5抽查1%且不少于10塊1用鋼尺測量取最大值2寬度±513厚度+10-314平面對角線差81用鋼尺測量取最大值5外露面平整度32用鋼直尺和塞尺測量兩對角線方向7.1.2聯(lián)體螺母塊體表觀質(zhì)量檢查按表7.1.2-1執(zhí)行表7.1.2-1：各工序及表觀質(zhì)量檢查項(xiàng)目序號項(xiàng)目檢查內(nèi)容1地胎表面平整，無積灰，木方、止?jié){條貼合嚴(yán)密，無開裂。2模板表面平整，無積灰，無變形開裂，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頂面無裂縫、松頂；兩次壓光，表面平整。5側(cè)面無空洞、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，對新進(jìn)場工人進(jìn)行三級安全教育，告知施工現(xiàn)場的重要危險(xiǎn)源，現(xiàn)場設(shè)立安全警示標(biāo)志。組織安全培訓(xùn)和教育，進(jìn)行安全知識學(xué)習(xí)，發(fā)放安全學(xué)習(xí)教材，宣傳安全生產(chǎn)知識，提高施工人員安全知識和自我保護(hù)意識。8.2開展安全生產(chǎn)例會制度，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)行有針對性的安全技術(shù)交底，安全技術(shù)交底以書面形式下達(dá)，雙方簽字備案。施工中對安全技術(shù)方法的貫徹進(jìn)行監(jiān)督、檢查。不定時(shí)召開工地安全工作例會，會議對月度安全生產(chǎn)狀況進(jìn)行講評，分析安全工作狀況，總結(jié)施工中存在的問題并研究解決安全生產(chǎn)重大問題。明確安全責(zé)任，布置提出下階段的安全生產(chǎn)規(guī)定。專職安全員根據(jù)工作需要，適時(shí)召開由分包和協(xié)作單位安全管理人員參加的安全生產(chǎn)專項(xiàng)會議，對項(xiàng)目安全生產(chǎn)狀況進(jìn)行講評，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)專項(xiàng)活動(dòng)。8.3重大危險(xiǎn)源安全檢測及預(yù)控根據(jù)對重要施工工藝流程的分析，考慮預(yù)制廠實(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。在施工過程中，時(shí)刻對危險(xiǎn)作業(yè)工序進(jìn)行過程監(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，減少了對預(yù)制場地的占用面積。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，對堆場面積占用更小，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%。安裝施工中使用專用吊具，通過對吊索的長度控制，能夠適應(yīng)不同的坡面規(guī)定，安裝一次到位，無需人工調(diào)節(jié)。從安裝實(shí)際狀況來看，實(shí)際每倉螺母塊護(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，向東單線延伸至與N5丁壩相連，堤線總長約19.24km，沿線灘面高程-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48萬孔，工期僅為7個(gè)月，總方量約4.8萬方，螺母塊體型號涉及30cm、35cm、40cm螺母塊體和40cm、45cm、50cm杯型塊體，平