预制沉箱表面缺陷的成因分析及其改善对策

 摘要：沉箱预制是重力式码头的主要分项工程，其预制质量直接影响码头的整体质量。结合汕头港广澳一期工程沉箱重力式码头的施工监理实践，分析大型沉箱预制表观质量缺陷常出现的位置；实际使用的材料、施工环境、人员操作等因素对表观质量缺陷成因的影响；并介绍采取的对策和取得的效果。

关键词：沉箱；预制；表面缺陷；监理

汕头港广澳港区一期工程新建2 个5 万t 级重力式码头泊位， 需预制3 种类型大型沉箱共49 个，其中A 型1 个， 重787 t， 高12.3 m， 宽10.5 m，长11.26 m，前趾宽1.0 m；B 型47 个，重883 t，高14.3 m，宽10.5 m， 长11.26 m， 前趾宽1.0 m；C 型1 个，重875 t。沉箱预制投产前期，由于人员、材料、机械及配合比等因素，混凝土普遍存在着表观缺陷：

1） 混凝土表面气泡现象严重。沉箱前趾斜面部位的混凝土表面气泡现象尤为明显，气泡数量多且偏大。

2） 沉箱前趾斜面砂斑、砂线现象严重。构件垂直面部位也不同程度地存在着砂斑、砂线，个别位置的砂斑面积较大，砂线也较长。

3） 沉箱前趾斜面边角的小崩角、小面积蜂窝现象较多。A 型沉箱崩角现象主要出现在斜面中部和趾脚两边的后角边处，B 型和C 型沉箱则集中在上部斜直面的交接处和前趾底边线中， 但其崩角和蜂窝面积相对较小。

4） 外观有时会出现明显的色差。在预制生产中， 通过一段时间的观察摸索，采取相应对策，改善或消除了上述表面缺陷，提高了预制沉箱的表观质量，得到了业主质量监督部门的肯定。

1 气泡

气泡出现位置：前趾斜面，越平缓的地方气泡越多越大，其他地方也偶有出现。分析其成因， 主要是振捣不够充分或振捣手经验的欠缺。施工中虽然大部分振捣手基本符合一般的工艺要求，但施工中针对性不强，混凝土振捣不够密实，下料分层厚度控制不好，造成无法最大限度地排除混凝土料内部的空隙气体；此外，混凝土粘稠，

气泡也不易排除。

主要控制对策包括：

1）对原材料质量严格把关。对砂、石、水泥进场即时做好试验，含泥量超标，石粉过多、粒径规格不达标的，责令退场，不得用于混凝土的拌制。

2）对拌合系统进行控制，包括料仓改造，加强对各出料、接料口的检查，防治各料仓入料时对相邻料仓的混合量过大而影响实际配比， 控制好配合比含砂率；另外，对储备的级配石料进行清洗，减少其石粉含量，避免混凝土粘稠度过高，砂偏细、细小颗粒多、砂细度模量较小时要调整砂率。混凝土拌和物的坍落度控制在3～5 cm 为宜。

3）对人员到位、改良施工操作等进行监管，规范混凝土浇筑的分灰及振捣工序。控制下料的层厚，振捣时要先外后内、快插慢拔，必须有翻浆现象，控制好振捣时间并进行总结； 每层均匀分灰下料厚度控制在40 cm 左右；振捣棒垂直混凝土进行振捣，前趾斜面斜振要到位， 每振点的振动持续时间保证混凝土获得足够的捣实程度，直至混凝土停止下沉、不再冒气泡、表面出现平坦泛浆为止。振捣过程插入下层

混凝土中不少于50 cm，振点间距40 cm。通过规范混凝土浇筑工艺，减少了混凝土外观气泡、麻面、砂斑等缺陷。

4）在构件模板斜面中部开出多个直径12 cm 气孔，为使斜面混凝土得到充分振捣，换用准75 mm 振捣棒，对减少斜面的气泡亦有明显改善。

5）尽量不用油性脱模剂，如果用也要经过稀释，且均匀涂刷，不涂太厚，否则容易产生小油泡残存在混凝土表面。

2 砂斑、砂线砂斑、砂线现象主要出现在沉箱前趾斜面。其主要成因为：

1） 混凝土拌合物水灰比对泌水率有很大影响。水灰比小时，混凝土保水性好，振捣后泌水率较小，产生“假凝”现象，当混凝土收缩后，与模板之间（特别在斜面部位）容易形成负压腔，会使混凝土拌和物中形成1 个水流通道， 水将其表面尚未达到强度的水泥颗粒冲掉，而形成砂斑、砂线。

2） 混凝土振捣不够密实或下料分层厚度控制不好形成气泡，暂时集聚在构件表面，而气泡能吸收混凝土拌和物中的游离水。当构件表面吸水后的多个气泡集聚起来， 能够在混凝土收缩与模板间有空隙时形成贯通多个气泡的水道， 并可在混凝土凝固前冲刷水泥颗粒形成砂线， 或在混凝土凝固到有一定强度时形成水线。

3） 混凝土分层振捣完毕后， 其顶面有泌水，如果其顶面上游离水不断积聚， 就可能沿模板与混凝土间的缝隙流下，形成砂线。主要控制对策包括：

1） 控制原材料质量、混凝土的拌制质量和分层浇筑的厚度，规范振捣工艺，减少构件表面附着气泡的数量，截断游离水通道，减少砂线和水线的产生。

2） 混凝土配合比尽量使用减水剂，在便于施工的前提下坍落度控制尽可能小， 斜面浇注时混凝土分层，加强振捣，使混凝土尽量密实、减少收缩和负压吸水的机会； 混凝土浇注高度稍高于斜面模板排气孔低点位置，尽量利用气孔排除前趾的积水。

3） 利用前趾斜面模板上的开孔，在封孔时预留细小缝隙，以便在混凝土与模板离开形成“空腔”时，不断有空气补进平衡压力。注意掌握好预留缝隙的尺度，不能让水泥浆流出来，以避免形成新的砂斑、砂线和蜂窝，或水泥浆将缝隙堵塞，而不能达到模板内外压力平衡的目的。

4） 尽量避开雨天浇筑混凝土，若在浇筑过程中下大雨，采取防雨措施并停止浇筑，待雨小后再继续浇筑。浇筑前查看模板内若有积水，则需在模板相应部位割孔排水，后再焊平继续浇筑，并将混凝土强度提高1 个等级。

3 缺边掉角

缺边掉角现象主要出现在前趾斜直面的交接边棱处。其成因主要包括：

1） 除因模板结构特点外，拆模引起崩角主要原因是拆模方法不当。由于在拆模过程中动作过于剧烈，且在吊模时吊机配合不够，因此经常在起吊过程中模板碰撞块体而导致崩角。

2） 前趾斜面模板内角小， 模板内侧焊缝不平整且附有焊渣，周转时模板没清除干净，内侧不够光滑，使构件混凝土与模板的摩擦力和粘着力增大，当用千斤顶脱模时，顶位不一致或附着力不平衡时，就会偏心受力，使模板没有平行向外脱离，造成构件崩角。主要控制对策包括：

1） 充分利用早期强度，在确定满足拆模强度后才能拆模，若气温降低，改用适宜的早期外加剂或延长拆模时间。

2） 模内角拼接处加焊条形扁钢削角，定期清理模板内侧，使模板光滑平整，减小粘着力和摩擦力。

3） 脱模时由专人指挥， 参与人员步调一致，使模板平行向外脱模。

4） 使用容易脱模、不污染构件的脱模剂。

4 发展趋势

目前，因受国际金融危机影响，全球经济遭受重创，短期内的不确定性因素增多。受全球经济增长速度普遍下降的影响， 全球货物贸易增长率也出现明显下滑。从长远发展来看，尽管目前的金融危机对相关企业产生不利影响， 但中政府宣布了4 亿元人民币的经济刺激方案， 其中将有2 万多亿元用于基础设施建设， 初步计算可直接拉动1 亿t 左右的钢材需求。此外，随着加快灾区重建，全国多个省份推行的“家电下乡”（包括：彩电、冰箱、手机、洗衣机等，农户购买此类家电可享受13%的财政补贴）， 汽车下乡，农机下乡（根据品种不同，国家也给予财政补贴），加大对重点工程、技术改造、兼并重组等方面的信贷支持， 调整出口关税等一揽子政策的加快实施等，无疑都将为钢铁市场带来利好因素。预计该方案对经济增长的提振作用将逐步显现， 钢铁等一些行业也显示出更强的信心。尽管我国经济发展面临着来自国际国内的严重困难和严峻挑战， 但我国经济发展的基本面和长期发展趋势没有改变。随着世界经济全球化进程不断加快、对外贸易的增长以及内需的加大，我国经济仍将持续较快发展， 虽然未来发展速度可会有所下降，但因基数已经较大，增长的规模仍很可观。总体来看， 中国钢铁工业在2020 年之前的预测期内仍将呈发展态势， 钢铁产量的上升期在2020 年前分成2 个阶段，2010 年前为快速上升阶段，2010—2020 年为稳定发展阶段。由于目前外矿价格不高，加上国内矿石开采成

本高、品位低等原因，华北地区部分钢铁企业的外矿依存度已达到80％以上，有些钢铁企业甚至完全采用进口矿石。根据国家环境保护及资源保护的相关政策的要求，预计未来华北地区矿石需求中进口矿石所占比例还将有所提高。通过对调研资料、数据所做的分析，预测华北地区2010 年、2015 年和2020 年消进口铁矿石总量为15 800 万t、17 150 万t 和18 490 万t。

5 结语

华北地区是我国钢铁企业最为集中的地区，根据腹地内各省、市、区产业政策以及钢铁企业发展现状和规划，未来几年内，钢铁企业的外矿依存度将不断提高，进口矿石需求量必将呈上升趋势。

参考文献：

［1］ 国家发展和改革委员会综合运输研究所. 曹妃甸港区矿石码头二期运量预测研究》［R］.北京：国家发展和改革委员会综合运输研究所，2009.

［2］ 中国港口发展报告编委会.中国港口发展报告（2008—2009）［M］.上海：中国港口杂志社，2009.

［3］ 杨素莲，陈洪源，朱明新.河北港口在危中寻机快速发展［J］.中国港口，2009（7）：14-15.

［4］ 国家发展和改革委员会，建设部.方法与参数［M］3 版.北京：中国计划出版社，2006.