甌飛一期圍墾工程鉆孔灌注樁鋼筋計(jì)成活率質(zhì)量控制

謝 龍，徐 力

(溫州市甌飛經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)投資有限公司，溫州 325025)

1 概 述

鋼筋計(jì)是一種用于長(zhǎng)期埋設(shè)在水工結(jié)構(gòu)物或其它混凝土結(jié)構(gòu)物內(nèi)，測(cè)量結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的鋼筋應(yīng)力，并可同步測(cè)量埋設(shè)點(diǎn)的溫度的振弦式傳感器。一般樁基工程可以通過(guò)鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)控基樁在靜載試驗(yàn)過(guò)程中的荷載傳遞特性和內(nèi)力變化情況，驗(yàn)證樁的設(shè)計(jì)參數(shù)，為樁基優(yōu)化設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)也可為及時(shí)了解樁基在運(yùn)行過(guò)程中的受力狀態(tài)提供技術(shù)支撐[1]。因此，控制鋼筋計(jì)成活率具有重大意義，有必要對(duì)鉆孔灌注樁鋼筋計(jì)成活率進(jìn)行質(zhì)量控制。溫州市甌飛一期圍墾工程北1#、北2#水閘為1級(jí)水工建筑物，樁基的質(zhì)量直接決定水閘今后的質(zhì)量安全性能，意義十分重大。文章以甌飛一期圍墾工程北1#、北2#水閘鉆孔灌注樁鋼筋計(jì)成活率質(zhì)量控制為例，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件，針對(duì)質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行研究，提出解決措施，為類似工程提供參考。

2 工程概述

甌飛一期圍墾工程位于溫州市甌江、飛云江河口間平直岸灘，東臨大海，西連瑞安丁山、龍灣永興、天城、海濱等沿海圍墾區(qū)，南順飛云江北岸至長(zhǎng)拔山，北順甌江口南岸，經(jīng)批準(zhǔn)的規(guī)劃用海面積為0.89萬(wàn)hm2，堤線總長(zhǎng)36.6km，總工期9.5a，概算投資272.9億元，工程分兩階段實(shí)施，主體工程北區(qū)于2013年7月份開(kāi)工。

該工程立足于防御超強(qiáng)風(fēng)暴潮的基本功能，圍堤與交通道路和港口相結(jié)合，是一項(xiàng)集防洪、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、生態(tài)、港口等為一體的多功能綜合性工程，是在建的國(guó)內(nèi)最大的圍墾工程。其中施工Ⅰ標(biāo)段所含的北1#、2#水閘是本工程中最大的兩座水閘，建筑物級(jí)別為1級(jí)，閘基為深厚軟土地基，為增加地基承載力及減少地基沉降，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁處理，共計(jì)2497根。設(shè)計(jì)將兩座水閘圍堰合二為一，形成圍區(qū)面積10萬(wàn)m2的超大型施工圍堰[2]。灌注樁樁位平面布置，見(jiàn)圖1。

圖1 灌注樁樁位平面布置

為驗(yàn)證樁的設(shè)計(jì)參數(shù)和數(shù)值計(jì)算的準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)在19根試驗(yàn)樁(樁長(zhǎng)54m)樁身不同部位布設(shè)456支鋼筋計(jì)，實(shí)時(shí)監(jiān)控基樁在靜載試驗(yàn)過(guò)程中的荷載傳遞特性及內(nèi)力變化情況，為樁基優(yōu)化設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。

3 質(zhì)量問(wèn)題及原因分析

3.1 質(zhì)量問(wèn)題

在工程進(jìn)行中發(fā)現(xiàn)已埋設(shè)鉆孔灌注樁鋼筋計(jì)失效個(gè)數(shù)頗多，成活率不足70%，與工程質(zhì)量要求甚遠(yuǎn)。通過(guò)對(duì)已完成樁頭破除的9根試驗(yàn)樁中216支鋼筋計(jì)的觀測(cè)數(shù)據(jù)按焊接、吊裝、混凝土澆筑、樁頭破除等工序進(jìn)行全面的驗(yàn)證檢查、記錄和匯總，發(fā)現(xiàn)最影響鋼筋計(jì)成活率的問(wèn)題有4個(gè)[3]。四大質(zhì)量問(wèn)題，見(jiàn)表1。

表1 四大質(zhì)量問(wèn)題

其中傳感器損壞與電纜線斷裂是發(fā)生頻率最高的兩個(gè)質(zhì)量關(guān)鍵點(diǎn)，是引起鉆孔灌注樁鋼筋計(jì)失效的最主要因素。因此必須嚴(yán)格控制，以達(dá)到后期穩(wěn)定。

3.2 原因分析

產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的原因很多，如混凝土水化熱高、與主筋連接方式不當(dāng)、焊接質(zhì)量差、傳感器防水性能差及電纜敷設(shè)引線不當(dāng)?shù)鹊?，但都不是主要因素。其中焊接時(shí)溫升過(guò)高、電纜缺少保護(hù)措施、電纜接頭質(zhì)量差這3個(gè)因素是造成鉆孔灌注樁鋼筋計(jì)失效的主要要因，只有嚴(yán)格管控、改善工藝才能根本上解決鋼筋計(jì)成活率問(wèn)題。

1)焊接時(shí)溫升過(guò)高：設(shè)計(jì)指標(biāo)焊接時(shí)傳感器測(cè)出的溫度數(shù)值需低于80℃。而現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)儀器有濕布包裹，但沒(méi)有采取淋水措施，未對(duì)鋼筋計(jì)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，焊接完成后濕布有焦黃斑跡；通過(guò)平時(shí)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)焊接工序中傳感器燒傷的有18支、占鋼筋計(jì)失效的32.7%。焊接時(shí)溫升過(guò)高，導(dǎo)致鋼筋計(jì)損傷。

2)電纜接頭質(zhì)量差：設(shè)計(jì)指標(biāo)要求芯線接頭錯(cuò)開(kāi)對(duì)接，焊點(diǎn)圓滑無(wú)毛刺，芯線接頭用小熱縮管保護(hù)，電纜外用大熱縮管保護(hù)；接頭防水要求≥0.5MPa，抗拉強(qiáng)度不低于電纜的60%?，F(xiàn)場(chǎng)檢查電纜接頭質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)芯線接頭未交錯(cuò)、且芯線長(zhǎng)度不一，焊點(diǎn)漏焊、堆焊現(xiàn)象突出；熱縮管長(zhǎng)度不足，熱熔膠融化不充分、熱縮管與電纜間存在明顯縫隙；通過(guò)平時(shí)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)因接頭耐水壓力不足、拉斷導(dǎo)致鋼筋計(jì)失效的有12支，占總失效的21.8%。電纜接頭質(zhì)量差，不符合防水、抗拉強(qiáng)度要求。

3)電纜缺少保護(hù)措施：設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)樁頭破除段電纜線外套φ50mm保護(hù)管、長(zhǎng)度約1.5m，保護(hù)管兩端均應(yīng)超出破除段約30cm。現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)已埋設(shè)的試驗(yàn)樁樁頭破除段電纜未進(jìn)行保護(hù)，因保護(hù)不當(dāng)造成樁頭破除時(shí)電纜線斷裂的有16支，占總失效的29.1%，是導(dǎo)致鋼筋計(jì)成活率低的主要要因。

4 解決措施

4.1 改變焊接工藝流程

1)在鋼筋籠加工場(chǎng)預(yù)先將安裝鋼筋計(jì)的主筋按鋼筋計(jì)布置圖進(jìn)行切割，卸下鋼筋計(jì)的連接桿分別與對(duì)應(yīng)切割好的主筋焊接好，待完全冷卻后將鋼筋計(jì)傳感器與連接桿依次組裝[4]。

2)將組裝好的鋼筋計(jì)連同主筋一起穿入鋼筋籠，為避免箍筋焊接燒傷鋼筋計(jì)，對(duì)鋼筋計(jì)采用濕布包裹，同時(shí)鋼筋計(jì)與箍筋交接處采用鋼絲綁扎。

箍筋焊接時(shí)鋼筋計(jì)采用濕布包裹，見(jiàn)圖2。

圖2 箍筋焊接時(shí)鋼筋計(jì)采用濕布包裹

4.2 采用專用防水接頭

1)鋼筋計(jì)出廠時(shí)配備2m電纜，現(xiàn)場(chǎng)組裝前需根據(jù)鋼筋計(jì)的布置圖進(jìn)行接長(zhǎng)，接線前將儀器電纜與接長(zhǎng)電纜端部的外保護(hù)層剝除，露出芯線，剝除長(zhǎng)度控制在6cm以內(nèi)。

2)將芯線接頭階梯狀錯(cuò)開(kāi)對(duì)接，各芯線對(duì)接后長(zhǎng)度一致，保證電纜受力均勻；焊錫時(shí)應(yīng)避免虛焊并去除毛刺；焊接后，用讀數(shù)儀測(cè)讀檢查芯線短路、斷路情況，確保焊接后芯線連接正常。

3)各芯線焊錫后用長(zhǎng)約2cm的φ2mm小熱縮管熱縮保護(hù)芯線接頭，然后用自黏膠帶將芯線接頭整體包裹緊實(shí)。

4)調(diào)整芯線接頭至防水接頭護(hù)管中部，使密封壓緊螺母兩端分別與電纜外保護(hù)層搭接長(zhǎng)度≥2cm，用扳手?jǐn)Q緊密封螺母。

4.3 增加ABS管保護(hù)

1)根據(jù)樁頭破除段的設(shè)計(jì)標(biāo)高，確定ABS管的長(zhǎng)度及綁扎高程，確保ABS管的兩端超出樁頭破除段約30cm。

2)樁周土開(kāi)挖后，先將ABS管與樁頭破除段混凝土完全剝離，再剔除樁頭混凝土。ABS管超出樁頂30cm，見(jiàn)圖3。

圖3 ABS管超出樁頂30cm

5 效果檢查

經(jīng)過(guò)落實(shí)改進(jìn)活動(dòng)后，對(duì)實(shí)施措施后的鉆孔灌注樁鋼筋計(jì)進(jìn)行質(zhì)量檢查，鋼筋計(jì)焊接工序損傷率、鋼筋計(jì)電纜接長(zhǎng)工序損傷率、鋼筋計(jì)樁頭破除工序損傷率均相比以往大幅下降，比起同類型水閘工程鉆孔灌注樁鋼筋計(jì)成活率施工，質(zhì)量效果十分明顯。對(duì)實(shí)施措施后的10根試驗(yàn)樁240支鋼筋計(jì)進(jìn)行單元工程驗(yàn)收時(shí)，鉆孔灌注樁鋼筋計(jì)的成活率達(dá)到97.1%，完成并超過(guò)預(yù)定目標(biāo)，取得了預(yù)期效果。

鋼筋計(jì)成活率質(zhì)量得到了有效控制，減少了后期返工的相關(guān)投入和費(fèi)用。提高了樁基一次通過(guò)合格率，一定程度上保證了工程的順利建設(shè)。為后期的水閘主體工程施工打下了堅(jiān)持基礎(chǔ)。這是甌飛一期圍墾工程爭(zhēng)創(chuàng)“魯班獎(jiǎng)”，積極推廣新工藝、新技術(shù)、新方法，不斷提高施工質(zhì)量，提升總體面貌與形象中一個(gè)重要經(jīng)典案例。

6 效果良好

通過(guò)此次質(zhì)量控制改進(jìn)活動(dòng)，不僅提高了鋼筋計(jì)的成活率，保證了監(jiān)測(cè)工作的質(zhì)量，完成了預(yù)期目標(biāo)，同時(shí)還節(jié)約了儀器重復(fù)投入成本，創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

更重要是同時(shí)保證了基樁在靜載試驗(yàn)過(guò)程中樁身內(nèi)力變化情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為后期樁基優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了豐富寶貴的科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與依據(jù)。根據(jù)靜載試驗(yàn)監(jiān)測(cè)成果，后期設(shè)計(jì)優(yōu)化灌注樁1461根、樁長(zhǎng)由54m調(diào)整為45m，節(jié)約工程投資1000多萬(wàn)，社會(huì)效益十分顯著，并為今后類似工程提供了有益借鑒。

7 結(jié) 語(yǔ)

“九層之臺(tái)，起于壘土”，樁基工程監(jiān)測(cè)是整個(gè)水閘工程的基礎(chǔ)性工作，非常重要。溫州市甌飛一期圍墾工程北1#、北2#閘爭(zhēng)創(chuàng)“魯班獎(jiǎng)”，通過(guò)實(shí)行一系列的解決改進(jìn)措施，現(xiàn)場(chǎng)北1#、北2#水閘工程施工質(zhì)量有了巨大的提高，且滿足了本工程的進(jìn)度要求。水閘建成至今運(yùn)行已2a，未發(fā)生任何質(zhì)量安全問(wèn)題，整體運(yùn)行良好。說(shuō)明水閘樁基鋼筋計(jì)成活率質(zhì)量處理控制是成功的，可進(jìn)一步推廣到其他同類工程中。