沉箱分層預制與滑模預制工藝比選分析

李貴泉

摘 要：在沉箱預制施工中，分層預制法與滑模預制是現今使用較多的兩種工藝型式，本文通過兩種工藝的簡要分析，比較兩種施工工藝的各自特點。

關鍵詞：滑模 分層預制 沉箱

隨著港口建設中深水碼頭的大量采用，單件沉箱的重量越來越大、高度越來越高、沉箱的倉格也發展到12個以上。采用傳統的大型立模工藝由于模板投入大，場地、設備要求高，質量控制困難等原因，受到了很大的局限。因此發展出來另外兩種沉箱預制工藝：分層預制工藝與滑模預制工藝。本文將從兩種預制工藝的成本、質量及安全性等方面進行比較和分析。

1.工藝流程簡介

分層預制沉箱工藝流程見圖1。

滑模預制沉箱工藝流程見圖2。

2.兩種工藝比較2.1運行設備設施

以20m高度12個倉格的沉箱，混凝土量1100方，鋼筋含量140kg/方為例，以下舉例均如此。

在鋼筋制作加工設備上，兩種工藝均無特別要求，差異不大?；炷翑嚢柙O備方面，由于滑模是連續施工，砼供料如果停頓較長時間，可能出現卡模、冷縫等問題，多留一臺攪拌樓備用（功率較主攪拌樓?。?，防止主攪拌樓故障而影響生產?；炷吝\輸設備方面：分層預制法多采用泵送混凝土，需配備地泵（或者泵車）與混凝土攪拌輸送車；滑模法為了滿足混凝土盡快產生強度的要求，沉箱墻身混凝土坍落度控制較小，混凝土攪拌輸送車多不能使用，多使用吊罐（或自制料斗）直接在攪拌樓下裝砼，通過運輸車將吊罐水平運輸到吊機下，吊機提升吊罐砼至模板上，人工分料入模。綜合來看，兩種工藝設備運行成本相差不大。

2.2原材料用量

（1）混凝土控制方面，分層預制法由于使用泵送，坍落度一般控制在120～180mm；滑模法多使用人工分料，沉箱底板混凝土由于體積較大，一般分兩到三層澆注，其澆注單層混凝土的時間較長，坍落度一般控制在80～120mm，墻身混凝土的強度發展由于需要盡快滿足支撐其上面混凝土荷重而本身不變形破壞，其坍落度控制較小，為30～50mm。由于滑模工藝的混凝土坍落度總體都較小，其混凝土的水灰比均較分層預制法小，在相同的強度等級要求下，滑模工藝每方混凝土可較泵送少用20kg水泥，單件沉箱約節省22t水泥用量。

（2）沉箱鋼筋用量方面，分層預制法鋼筋綁扎由于是一個獨立工序，綁扎時間較為充裕，水平鋼筋從節約材料的角度考慮，均可采用對焊接頭。而滑模法鋼墻身筋綁扎交叉于混凝土澆注過程（底板鋼筋多采用閃光對焊或者搭接焊，與分層預制法相同），模板滑升過程中，工序要求較緊，綁扎速度過慢，就會影響模板滑升速度，對焊的鋼筋由于長度較大，水平鋼筋穿插通過豎向鋼筋綁扎較為麻煩，多采用搭接綁扎，因此會較分層預制法多用部分鋼筋；并且，由于滑模的液壓提升系統需要用25mm的螺紋鋼筋或圓鋼作為支撐桿，支撐桿代替其所處位置的沉箱豎向的14mm、16mm鋼筋，此處也會較分層預制法多用鋼筋，兩者合計滑模法每件沉箱多用鋼筋7t左右。

2.3模板

（1）分層預制法：底層模板由外模板、框架式內模板、澆注平臺、砼底胎膜、充芯活動底模四部分組成；墻身標準層模板由外模板、內模板、澆注平臺、操作平臺組成。兩種模板的外模板均為桁架式剛模板，外模上部予設鍥型圓臺螺母，作為上層外模承重、緊固及架設腳手架之用，內模通過內框架將一個倉格的四片內模連成一個整體，底層內模安置在預先埋設的砼支撐墩上，內模板上部預設單邊鍥型預留孔，作為標準層內模托架定位支撐之用；標準層模板由預設在下層沉箱混凝土的鍥型預留洞通過托桿支撐承重，同時，內模板面上部也相應預留上一層混凝土預留洞。

（2）滑模法：砼底胎膜、活動底模與分層預制法大致相同，砼底胎膜為澆筑一定厚度砼為活動底模的擺放提供場地，活動底模通過工字鋼與槽鋼圍成若干個隔倉，隔倉內充填密實砂后做平整度處理形成一密實工作面，之上鋪設膠合板與纖維板形成。底側模板外模底部固定在活動底模工字鋼和槽鋼上，上部通過角鋼制作的三角撐固定，內模底部支撐在鋼筋網架上擺放的混凝土保護層墊塊上，內模高度一般為倉內底板到沉箱前后趾頂部的距離。液壓提升系統由液壓控制部分、輸油管路、調節設備和提升設備組成。模板系統由模板、圍圈、提升架組成，按沉箱橫截面形狀布置模板，模板上小下大，錐度取0.3～0.5%，圍圈布置在模板外側，在內外圍圈之間布置門型提升架。千斤頂布置在提升架下橫梁上，在沉箱每個箱格布置鋼板分料平臺、平臺下設桁架，外圍圈外側布置鋼桁架，設置鋼筋堆放和綁扎平臺。

由上可知，滑模較分層預制法模板用量大大減少，表1為兩種施工工藝的模板施工成本比較。

2.4沉箱澆筑質量

（1）外觀質量：由于分層法預制施工的混凝土從入模到終凝拆模都是封閉在模板內，如果澆注時混凝土泌水、離析，由此而產生氣泡、蜂窩，麻面，砂斑等各種表面缺陷要等到終凝拆模過后才能發現，不能及時進行修補處理；滑模法由于混凝土出模時并未達到初凝，出現缺陷可以通過原漿抹面進行修補，并且其混凝土坍落度較小，出現泌水離析的概率也小。分層預制法沉箱前后趾模板封閉，混凝土振搗較為困難，容易出現漏振或者氣泡、蜂窩等缺陷；而滑模法由于坍落度較低，前后趾模板不需要封閉澆注混凝土，振搗極為容易，并且還可以人工抹面修補，前后趾混凝土外觀質量均能達到較為滿意的效果。

（2）鋼筋：滑模法由于在澆注混凝土時期交叉作業，綁扎時間較緊，鋼筋間距控制有一定難度，需項目技術人員加強管理，合理控制滑升速度，留給鋼筋工人足夠的綁扎時間；鋼筋保護層控制方面是通過在模板上口掛設直徑與保護層厚度相當的鋼管隨模板一同滑升，兩排墻身鋼筋之間架設馬凳鋼筋，保護層厚度控制方能取得較好的效果。而分層預制法由于綁扎鋼筋是采用腳手架綁扎，工序獨立，鋼筋間距、保護層等均能較好控制較好。

（3）工法：分層預制法由于分層預制，層與層之間的新老混凝土結合面需要進行鑿毛處理；滑模法由于一次澆注成型，不需要此道工序；由于模板高度較高，泵送混凝土從模板上口下落到模板底部容易產生離析現象，滑模法模板高度一般為1m左右，混凝土下落高度適中，加上混凝土坍落度較小，不會產生離析現象。

通過對在建工程的檢測證明，只要嚴格按照施工工藝和設計的要求進行沉箱預制施工，滑模法與分層預制法預制的沉箱混凝土強度、澆筑質量均勻性均能滿足我國現行行業標準規范的要求，諸如混凝土抗氯離子滲透、密實性等耐久性要求也能合理滿足。

3.結束語

綜上所述，兩種工藝在某些方面均有獨特的優勢。

（1）成本方面，兩種工藝在原材料用量上成本基本相同，而模板攤銷成本上滑模法有較大的優勢，并且由于采用的模板較少，沉箱預制施工場地面積要求相對較低。

（2）從自然條件影響來講，滑模法在高度更高的沉箱預制中有較大優勢，一旦模板安裝完成，若無持續降雨天氣，風況對整件沉箱施工無較大影響；分層預制法由于要需要頻繁分層吊裝模板，整個沉箱施工過程受風況影響較大。

（3）從施工管理方面考慮，分層預制法機械化程度較高，用工量少，施工管理強度較小，各項控制目標更易達成；滑模法由于施工時工人較多，同時工人的勞動強度也較高，施工的管理難度也較分層預制法高。