1、第 1 页 共 10 页透空式防波堤底板混凝土施工及模板计算广东省航盛建设集团有限公司 李灼烁摘 要：本文结合某项目透空式防波堤工程底墩台板低标高、受水位影响大，结构质量要求高等特点，进行模板设计，提出施工的可行方案，可供 类似工程项目借鉴。关键词：透空式；低标高；模板设计；Concrete construction and template calculation of the bottom board in a permeable breakwater projectGUANGDONG PROVINCIAL HANGSHENG CONSTRUCTION GROUP CO.,LTD , Li
2、 zhuo shouAbstract：This paper based on a project about a permeable breakwater engineering,it has some characteristics of the bottom pier board low levation、great impact by the water level , the structure of high quality requirements, this paper brings forward a construction feasible scheme for templ
3、ate design, and proposed construction reference for similar projectsKeywords: permeable; Low elevation; Template design; 内 容：一、工程概况海安新港防波堤工程是海安新港一期工程的主要单位工程之一，根据设计要求采用高桩墩台透空式防波堤结构。该结构形式是首次在华南地区的应用于工程实例，在国内工程中也比较少见，其工程施工经验对类似工程具有良好的借鉴作用。第 2 页 共 10 页防波堤总长 350m，宽 8m。标准段每段长 28m，总长 308m，堤头段长 15m，堤根段长 27m
4、。结构采用高桩承台双挡浪板型式。基桩均为 600*600mm 预应力钢筋混凝土方桩，斜度为 4:1，每个排架设两对叉桩。标准段排架间距 5m；堤头段、堤根段排架间距 4m，整个防波堤上部结构分两部份，下部为两层钢筋混凝土墩台，上部为消浪结构和面层。下墩台宽 6000mm，厚 500mm，底标高为+1.5m。上墩台宽8000mm，厚 700mm，顶标高+2.7m。海安的潮汐为不规则日潮混合潮，在半个太阴中每天出现一个高潮和一个低潮的现象少于 7 天，其余天数为不规则半天周朝，潮差不等。平均潮差达到 1.8m。涨、退潮水流急，高潮位维持的时间比较长。现场设计高水位+2.45m，设计低水位0.65m
5、。防波堤标准断面图二、工程特点1、离岸远，对工程施工，特别是材料运输造成很大影响。防波堤距离陆地岸线达 450m，所有材料只能通过东侧堤的施工通道运输到现场，给施工材料的供应造成很大压力。2、水域浅、施工船机多，难以采取水上搅拌船等设备。在施工区域同时还进行水下挖泥、方桩施打、方块安装等项目的施工，施工船机多，港外水域水位比较浅，难以采取水上搅拌船等设备。3、墩台标高低，施工受潮水制约。由于墩台设计底标高在潮水变动区，同时第 3 页 共 10 页海安为不规则日潮混合潮，潮水很不规则，每天低于+1.5m 的潮水时间不超过 6 个小时，且多数在夜间，给施工时间带来了很大的制约。4、工作面小、工作量
6、大、施工强度高。墩台宽度为 6m，工作面狭小，同时上部还有外露钢筋，无法快速形成有效工作面。下墩台每个标准段的模板安装为202m2，钢筋绑扎量：22t，混凝土浇注为：84m 3。如何尽量减少潮水影响，成为最大的考验。 综合以上几点，墩台的模板设计是整个项目成败的关键。模板设计的重点为底模板的结构形式。模板必须结合结构特点、现场施工水位进行设计。模板的强度、刚度在满足设计强度和刚度要求的同时，模板设计要求做到结构简单通用、容易选材、装拆方便等，即达到安全、简单、经济、易于施工。三、墩台施工总体思路根据结构的特点和现场施工条件，墩台施工主要分成三大部分：现浇下墩台、挡浪板安装及现浇上墩台、现浇防浪
7、胸墙及面层等。其中底墩台施工是整个上部结构施工成败的关键。1、现浇底墩台：根据现场施工条件的分析，底墩台施工采用单段墩台整体安装模板、一次性绑扎钢筋、分层浇注混凝土、分步拆除模板的施工方案。综合下墩台钢筋混凝土及模板本身重量、施工荷载、波浪影响等因素的影响，初步的施工思路为：采用“吊筋”作为模板承重结构，底模板骨架、钢筋、混凝土一次性安装，底模板交叉两次安装的工艺施工，尽量减少水下作业和波浪破坏影响。模板骨架应能从防波堤断面方向拆除，底模板应小片安装，大片拆除，尽量少用机械。侧模板整片安装及拆除，加快周转。2、挡浪板安装及现浇上墩台：挡浪板采用预制混凝土构件，安装采用 1000t驳船从岸上运至
8、安装现场，由 200t 起重船安装到下墩台上面。安装过程将预留钢筋对接起来，由挡浪板将上墩台围成封闭空间，帮扎钢筋后，现浇上墩台混凝土。3、现浇防浪胸墙及面层：上墩台施工完成后，先现浇前后防浪胸墙及中隔墙，然后处理反滤结构，再回填、充实堤芯砂，最后进行面层结构现浇。前后防浪胸墙采用定型钢模板，混凝土一次浇注成型。堤芯砂用小型车辆回填，高压水枪充实。面板一次浇注成型。四、底板模板设计方案由于本工程结构类似高桩码头结构，参考高桩墩台模板的设计方案并进行优化第 4 页 共 10 页设计。总体施工方案考虑：先安装模板骨架，再间隔安装底模板，再帮扎底墩台钢筋，然后安装剩余底模板及侧模板，最后浇注混凝土。
9、具体见下列有关图纸。模 板 横 断 面 图 吊 筋侧 模 板 支 撑侧 模 板现 浇 底 板 混 凝 土M16夹 桩 对 穿 螺 杆 底 板 D=20m甲 板横 梁 11m木 枋夹 桩 槽 钢 14#纵 梁 槽 钢模板结构断面图1、模板骨架：根据结构情况及受力分析，计算出模板结构。的模板先采用采用两根 14#制作下横梁，做为模板的主要受力结构。下横梁直接安装在方桩上，采用对穿螺杆在排架的两个外侧夹紧在桩上，然后焊接在反吊在桩顶上的“吊筋”上。“吊筋”做为受力钢筋，采用 16 圆钢制作。在下横梁上安装“纵梁” 。纵梁采用14#槽钢制作。按照 1000mm 一根的间距沿纵轴线安装。再安装 100m
10、m100mm木枋做为上横梁，木枋间距取 600800mm，具体根据方桩位置调整。最后铺设20mm 夹板做为模板底板，承受现浇混凝土及施工荷载。安装完底模板后安装侧模板。侧模板采用定型钢模板和木模板结合的形式进行安装。具体结构形式见下图： 214#下横梁布置图第 5 页 共 10 页10104#纵梁布置图01m木 枋 60横 梁 布 置 平 面 图上横梁布置图夹 板 12045m夹板布置及安装示意图第 6 页 共 10 页以上模板设计方案为按照结构计算过程中安全情况下的布置的情况，计算过程中涉及到荷载计算过程调整结构布置及取值重估过程不进行重复说明。五、底板模板结构计算（1）荷载取值序号 项 目
11、 荷载标准值 荷载设计值（KN/m2） 荷载分项系数1 底模板自重（木板、木枋） 4（KN/m2） 4.00 1.02 钢筋混凝土自重 25（KN/m3） 12.50 1.03 施工人员荷载（均布） 2.5（KN/m2） 2.50 1.04 施工人员荷载（集中） 2.5（KN/） 2.50 1.05 机械及振捣荷载 2.0（KN/m2） 2.00 1.06 倾倒混凝土荷载 2.0（KN/m2） 2.00 1.0（2）荷载计算根据施工实际情况，实际荷载组合：1+2+3+5 。根据材料的规格情况，取两个排架之间的荷载进行验算。两个排架间的总荷载为：630KN。（3）底模板验算底模板采用 25mm
12、夹板制作。夹板规格采用 1220mm2440mm。下横梁间距为 600mm 按照两跨连续梁进行受力分析计算。受力示意图如下：模板材料力学指标：弹性模量： ；抗弯强度设计值：)/(802mNE )/(172mNf抗剪强度设计值： )/(6.12mNfv截面惯性矩： 085.1243bhI截面抵抗矩： )(763W木查表，弯矩系数： ， ；9.1中K125.支b剪力系数： ， ， ；430VA60左 625.0右bK挠度系数： ， ；2.强度验算：最大弯矩： ；)(106.59012.35.04221 mNlqKM中中第 7 页 共 10 页抗弯承载力： ，强度)/(17)/(65.4107.25
13、9 22mNfmNWM满足要求最大剪力： ；)(8.9202.3.lqKV右剪 应 力： ，满足要求。/61)/(510287493 2mNbh刚度验算： )(5.1406)(2.015.68.9.1044 mEIlqK 满足要求。（4）上横梁验算上横梁采用 100mm100mm4000mm 木枋，按照 600mm 间距进行安装。由于木枋受力计算比较简单，基本按照底板的计算方式进行核算。具体的计算过程不重复写明。（5）上纵梁验算根据受力情况和施工方便考虑，上纵梁（反吊梁）采用14#槽钢双拼组合梁。考虑叉桩的支撑作用，取双拼槽钢之间的距离为 4800cm。荷载分布见下图，具体计算如下：弯矩计算图
14、示：最大弯矩： ；44836.710()MNm中抗弯承载力：第 8 页 共 10 页，强度满足要求4223486.7105.87(/)15(/)5mMNfNW利用软件 midas 计算得到底板的剪力最大剪力： ；167.29()VkN剪 应 力： ，满足要求。2231.30.9(/)1.6(/)5mNbh刚度验算：满足要求。4809.2412()mm（6）下横梁验算下横梁由14 槽钢组成，按照 5 跨连续梁进行计算，反吊点间距并布置如图。受力分析如下：弯矩计算最大弯矩： ；4910.6()MNm中抗弯承载力：，强度满足要求422348.75.7(/)15(/)5610mfNW剪力计算：第 9
15、页 共 10 页最大剪力： ；16.29()VkN剪 应 力： ，满足要求。22371.30.9(/)1.6(/)5mNbh挠度计算：满足要求。100.492.5()4mm（7）吊筋计算吊筋采用 18 圆钢制作，钢筋抗拉强度设计值： )/(2102mNfy18 圆钢截面积：254.5mm 2。吊筋极限拉力： )(34.5)(5.410吨AfNy（1）吊筋承受荷载计算：最大承载面积：1037.5*1400(mm)，按照荷载设计值 26.1（KN/mm 2）进行计算：单根吊筋承受荷载： )(45.3)(91.37452.16KN吊筋受力满足要求。六、施工重点控制工序1、在破完桩头后将方桩的胶囊孔用
16、水泥沙浆进行封堵。为保证封堵的效果，先用夹板加工根据胶囊孔的大小加工后安装在胶囊孔下面，再封堵胶囊孔。2、 “横梁”模板安装：先用对穿螺杆将两根14#夹紧一个排架的方桩，然后与桩顶的 18 圆钢吊筋焊接在一起，成为受力主体。吊筋焊接时应应保证焊缝的牢固和饱满，不能出现“假焊”或“过焊” ，影响模板受力。3、混凝土浇注前应将钢筋、方桩嵌入部位进行清理。包括钢筋除锈、方桩附着的海生物等采用灰铲、钢丝刷等进行清理确保混凝土与方桩、钢筋等的黏结力达到设计和规范要求。4、完成每一段底板混凝土浇注后，应尽快组织挡浪板和上层墩台施工，或者第 10 页 共 10 页在钢筋上刷上一层水泥灰，防止钢筋受海浪腐蚀，
17、影响混凝土质量和结构的耐久性。5、由于工序多，工作面狭小，人员施工集中，一定要抓紧施工计划安排，严密组织，形成有效流水施工，减少窝工。6、施工过程严格按照工程管理程序，落实安全措施。做好施工安全教育和警示工作，避免发生安全事故。七、结 论1、根据以上计算结果进行现场施工，从工程施工实际情况检验，混凝土外观质量变形与计算结果基本吻合，说明计算过程基本合理，结果可信，施工方案可行，可供类似工程借鉴。2、施工过程的质量控制，特别是模板安装质量控制是重点。在进行混凝土浇注前必须严格对模板的安装质量进行仔细检查，确保模板承重结构安装牢靠，本项目的成功实施与过程中的质量监控有密切关系。3、必须重点关注施工水位变化，在涨潮过程应准备好下一工序的所有材料、机具、人员；并有一定的富余量，在潮水退到施工水位下马上组织施工，人员、机械集中投入，确保在一个潮水内完成尽量多的工作。如不能确保一个潮水位内完成一个结构段的某个分项施工，则不进行施工，否则将容易使已完成一半的工作受波浪破坏，造成重复工作和返工，影响质量和施工进度。4、本单位工程的成功实施，为本项目的其他单位工程施工提供了良好的防风浪遮蔽条件，为现场其他施工船舶的安全施工提供了便利条件。工程施工后港区内风浪、暗涌条件明显改善，为现场施工船舶防避台风影响，提供了比较好的临时避风环境。
