广州南沙新区明珠湾区起步区灵山岛尖北岸、蕉门水道右岸堤岸, 属于内河不规则半日潮汐河段, 根据周边南沙水牛头潮汐监测站数据显示:多年平均低潮位4.34m, 多年平均高潮位5.67m, 新建堤岸混凝土结构底标高4.900m, 顶标高6.600m。若采用混凝土现浇施工工艺, 赶潮施工每天2次低潮位具备施工作业面, 每次2h, 每天有效工作时长为4h, 不能满足枯水期10月～次年4月的工期要求;增加膜袋砂围堰或止水钢板桩围堰则会大大增加施工成本。因此堤岸混凝土结构现浇不能满足本标段的实际需求。

本标段具有工期紧、安全风险高、周围环境复杂等特点, 在综合考虑安全、进度及成本的情况下, 施工过程中对堤岸混凝土结构施工工法、方案、组织等进行了一定的优化。

广州南沙新区明珠湾区起步区灵山岛尖北段海岸及滨海景观带建设工程, 堤岸结构施工长度3 054m, 结合城市景观布设堤防 (含水闸、船闸) , 建成人-水-城和谐的防洪 (潮) 工程, 形成完善的防洪 (潮) 排涝体系, 建立可靠的城市水安全, 设计防洪 (潮) 标准为200年一遇。

旧堤护岸结构高4.5m、宽5.3m, 面层为15cm厚钢筋混凝土, 二级平台下方为浆砌石结构, 一级平台下方为干砌石结构, 护岸结构后方为8m宽堤顶步道, 黏土结构, 旧堤结构如图1所示。

堤岸防护工程主要是防止水流和波浪对岸坡基土的冲蚀、掏刷、踏岸等现象, 以保证堤坡安全的一种措施。

本标段堤岸主体设计是在原旧堤基础上对护岸进行加固, 拆除旧堤面层混凝土, 利用旧堤浆砌石堤身, 新建混凝土结构护岸挡墙, 堤岸防护主要包括抛石固脚、碎石垫层、混凝土垫层、现浇混凝土护岸挡墙等 (见图2) 。

根据现场实际情况, 堤岸混凝土结构采用“旧堤赶潮拆除整形、预制固脚分段吊装、堤顶加固结构现浇”施工工艺。

旧堤拆除、清基后, 先进行抛石固脚施工, 然后铺15cm厚碎石层和C20素混凝土垫层10cm。

堤防混凝土结构底部为预制混凝土块 (预制固脚) , 每节长6m, 主要考虑预制块重量及预制、吊装方便;每节高0.9m, 主要考虑预制块顶标高5.600m, 此标高为多年平均高潮位, 后续施工已不受潮汐影响 (见图3) 。

预制固脚与路面加固现浇混凝土连接筋采用20@150, 结构主体其他钢筋均采用14@150, 堤岸主体结构钢筋如图4所示。

预制固脚混凝土达到80%以上设计强度才能吊装施工, 预制固脚上部钢筋预留长度应满足锚固长度不小于40倍主筋直径, 预制固脚应设置32吊环4个, 用于预制块吊装, 吊环大样如图5所示。

1) 场地选取 现场设置4个分散预制点, 每个预制点约100m², 集中预制点1个, 约1 500m², 最大限度实现原地预制、吊装。

2) 底模制作 原地面清理整平后浇筑10cm厚混凝土, 表面压实抹光。

3) 钢筋加工及安装 按型号、规格进行复检, 合格后进行分类标识、堆放, 钢筋经切断、弯曲成型后的半成品分类堆放。在底模上弹出钢筋安装控制线, 安装位置及尺寸偏差符合设计和规范要求。逐一检查钢筋连接或焊接接头, 确保钢筋连接质量。

4) 模板安装 模板均采用定型钢模, 强度、刚度满足规范要求。对钢筋、预埋件验收合格后, 涂刷脱模剂, 安装模板。

5) 混凝土浇筑及养护 混凝土采用商品混凝土, 罐车溜槽可直接入仓, 插入式振捣器振捣密实, 浇筑完成面层拉毛, 终凝后及时养护。

1) 出运验收 吊装前, 完成预制固脚混凝土强度回弹检测, 预制固脚外观如出现麻面、风化、剥落等现象时应将其清除, 对轻微缺陷进行修补, 在预制固脚验收合格并经监理工程师同意后方可吊装出运。

2) 吊运 预制固脚装卸车采用50t汽车式起重机, 平稳放置于平板运输车上, 平板运输车上吊装预制固脚前, 在预制固脚支点位置放置枕木, 为避免枕木挫伤混凝土, 枕木上铺设粗麻袋。预制固脚运输采用30t平板运输车1辆, 每次运输2块预制固脚, 运输过程中为防止倾倒、扭翻, 使用托架固定在拖车上, 用手动葫芦 (3t) 捆扎固定, 预制固脚放在托架上的垫点应和吊环位置一致, 经检查无异常情况后方可出场 (见图6, 7) 。预制固脚在运输过程中, 特别是在转弯处安排专人指挥过路车辆, 尾部挂红色标志。

1) 基槽开挖 依据设计图纸放出基槽控制边界线, 用木桩作为边界控制点, 并用木桩钉上铁钉作为标高控制点, 采用挖掘机开挖施工。水下基槽底面开挖至设计高程后应进行核对, 核对无误后通知监理工程师进行基槽验收。

2) 基床整平 (抛石固脚) 采用PC200挖掘机挖装, 8t自卸汽车运输, 直接运输块石至抛填现场。采用自卸汽车端进法向前延伸立抛, 立抛时采用分层流水阶梯式抛填, 挖掘机配合整平。根据设计要求的抛石断面尺寸进行施工, 整平标高为4.600m。抛石完成后应进行沉降观测 (三等水准测量) , 沉降速率不宜超过0.5mm/d。

3) 垫层施工 待基床沉降稳定后进行垫层施工, 垫层材料分2层, 底层采用20cm厚的碎石进行人工找平后顶面应达到细平标准, 面层采用10cm厚的C20素混凝土找平后顶面应达到极细平要求。如表1所示。

4) 垫层杂物清理 预制固脚安装底高程为4.750m, 属趁潮施工。由于可施工时间短, 现场安排专职潮位观察员, 退潮时及时通知施工人员将安装基面 (素混凝土垫层) 上的垃圾、泥浆等清除干净。

5) 吊装平台清理、整平 在预制固脚吊装前, 对旧堤堤顶步道局部坑洼地带采用级配较好的砂砾土或粗粒土分层回填压实, 确保压实度不小于95%, 并确保吊装机械安全通行。并将施工场地内的建筑垃圾、零星的机械设备清理出场。

6) 测量定位 安装面清理后, 测量人员采用全站仪依据预制固脚安装图进行点位放样, 根据设计图纸, 每隔20m放出1个预制固脚控制点, 并用红色细尼龙线连接为边界控制线, 放样偏差不超过2mm。

1) 机具材料选用 每个预制固脚总重量为14.54t, 根据安全计算, 选用1台50t汽车式起重机进行吊装施工, 作业半径8m以内, 可满足吊装要求。

2) 吊点位置 预制固脚吊装采用4吊点均衡平吊。在预制4个角点位置平均布置4个吊环。吊环布置如图8所示。

3) 试吊 首先起重机落钩, 系好钢丝绳后, 起重机缓慢起钩, 当预制固脚升起距运输车5～10cm后, 起重机停顿3～5min无问题后, 再进行吊装作业。

1) 观测潮水位低于4.750m, 混凝土垫层完全露出后才能开始吊装作业, 须选择白天低潮位时吊装作业。

2) 运输预制固脚汽车到现场后经专人指挥驶入施工便道, 在指定位置停车。

3) 单吊机将预制固脚从车厢吊起, 吊起预制固脚时, 吊钩应保持垂直状态。

4) 将预制固脚吊起后, 运输汽车驶开。

5) 吊机平缓地将预制固脚提升, 通过起落臂杆和旋转臂杆使预制固脚吊到混凝土垫层上方。

6) 吊机缓慢松下吊钩待预制固脚离垫层30cm时停止, 对准轴线 (横轴线不超过5mm, 纵轴线不超过10mm) 。指挥在预制固脚外边界与放线预留的红色细丝线对准后徐徐下落, 使预制固脚外边界线与预留红色细丝线对应。

7) 认真检查预制固脚四角是否与垫层紧贴, 是否平稳。预留2cm结构缝是否平齐、规整, 如有不对应或不能达到预定位置或出现3条腿等情况时, 命令起重机把预制固脚慢慢吊起少许, 用打磨机修整一角, 使预制固脚四角紧贴混凝土垫层, 四角全部为着力点。

8) 达到预定位置并当预留结构缝宽度满足要求时方可取下钢丝绳, 测量人员跟随复核平面位置及标高, 如果偏差在允许范围内方可撤离起重机, 若超过允许偏差, 则再次起吊, 复核准确位置后, 方可再次落预制固脚。

2块预制块之间预留2cm结构缝, 结构缝填充BW闭孔泡沫板, 面层5cm填充BW200聚硫密封膏。2块预制固脚之间应保持结构缝紧密、平整。

预制固脚吊装后, 与堤身之间存在一定缝隙, 约0.5～1.0m, 为防止堤身掏刷, 在伸缩缝位置铺设1张宽1m、长2.32m无纺土工布, 对预制固脚与堤身缝隙填筑碎石 (见图9) 。

预制固脚吊装完成后, 需进行堤身加固平台施工, 将预制固脚与整个堤岸连为一体, 确保结构安全、可靠。

1) 针对潮汐段堤岸结构, 采用“旧堤赶潮拆除整形、预制固脚分段吊装、堤顶加固结构现浇”施工工艺, 各工序流水施工, 可有效避免潮汐影响, 极大缩短施工工期。

2) 预制固脚在岸上浇筑, 免受潮汐冲刷影响, 混凝土质量可控。

3) 预制固脚吊装可在无潮水或低潮位施工, 无需膜袋砂围堰或止水钢板桩围堰, 节约施工成本。

4) 直线段堤岸采用预制固脚吊装, 曲线及转角处采用现浇施工, 可保证线形可曲可直, 外观优美。