嘉陵江草街航電樞紐船閘工程質(zhì)量通病治理預(yù)控措施

程奇，王樹新，毛海濱

（1.重慶航運(yùn)建設(shè)發(fā)展有限公司，重慶 401121；2.中交一航局第三工程有限公司，遼寧 大連 116001）

0 引言

嘉陵江草街航電樞紐船閘工程在合同簽訂之初，就明確了確保部優(yōu)，爭創(chuàng)國優(yōu)的質(zhì)量目標(biāo)。針對船閘工程和內(nèi)河水運(yùn)施工中易出現(xiàn)的質(zhì)量通病，在施工過程中采取了一系列預(yù)控措施，通過防治效果檢查，達(dá)到了質(zhì)量通病防治的目的。

1 鋼筋施工缺陷的防治

1.1 預(yù)控措施

1）對砂漿墊塊進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，采用專用模具成型；

2）采用定位骨架控制鋼筋間距；

3）保證墊塊的間距、數(shù)量和綁扎牢固；

4）控制綁扎扎絲長度，確保綁扎后外露扎絲頭長度，扎絲頭逐個(gè)按倒；

5）加強(qiáng)現(xiàn)場管理、嚴(yán)格質(zhì)量驗(yàn)收。

1.2 防治效果

基本保證了鋼筋間距、層距和保護(hù)層厚度，無扎絲外露，構(gòu)件表面銹斑或銹點(diǎn)較少。

2 混凝土水平施工縫處理缺陷的防治

2.1 預(yù)控措施

1）優(yōu)化分層施工模板設(shè)計(jì)，選用合理的工藝及支模方式。采用圓臺螺母拉桿支模方式，既方便拉桿支拆，又能頂緊模板，使模板下緣緊貼混凝土面。模板與已澆筑混凝土結(jié)合處粘貼彈性較好的發(fā)泡橡膠條，起到很好的止?jié){作用。

2）針對桁架模板的特點(diǎn)，為避免在澆筑過程中振搗的振動力造成螺母松動，采用雙螺母固定，要求每隔1 h將所有螺母擰緊1次。

3）加強(qiáng)對接茬面的鑿毛處理。由于船閘工程倉面均比較大，普遍在80～500m2，因此，需要采取高效、經(jīng)濟(jì)而又能保證質(zhì)量的縫面處理技術(shù)。通過前期進(jìn)行的對比試驗(yàn)，最終確定采用高壓水沖毛機(jī)沖毛工藝。

4）增設(shè)明縫。施工時(shí)水平明縫與施工縫結(jié)合考慮，明縫為企口型，深度為20 mm，上口寬度為35mm，下口寬度為15mm。

2.2 防治效果

施工接茬處平順，沒有縫隙，施工時(shí)水平明縫與施工縫結(jié)合，增加了立體感。

3 結(jié)構(gòu)縫缺陷防治

3.1 預(yù)控措施

1）將變形縫兩側(cè)混凝土由傳統(tǒng)的“平縫”做成“凹縫”，“凹縫”兩側(cè)混凝土使用專門加工的梯型木條，做成“八字”。這樣既可使變形縫線條清晰，而且還可防止變形縫兩側(cè)混凝土漏漿，防止結(jié)構(gòu)變形時(shí)拉裂相鄰構(gòu)件邊角。

2）閘室的伸縮縫使用專門壓制的包角鐵對邊角進(jìn)行防護(hù)，防止構(gòu)件邊角破損，結(jié)構(gòu)縫美觀。

3）改進(jìn)堵頭模板支立工藝，確保垂直，準(zhǔn)確定位，有效加固，防止堵頭模板發(fā)生跑模、變形和漏漿。

4）嚴(yán)控變形縫分縫板和嵌縫材料的質(zhì)量。

3.2 防治效果

通過上述措施的實(shí)施，變形縫缺陷得到了有效治理，外觀質(zhì)量有了很大提高，見圖1、圖2。

圖1 水平明縫和變形縫“凹縫”效果Fig.1 The concave jointeffectsof horizontalvisible joint and deformation joint

圖2 閘室伸縮縫包角鐵效果Fig.2 Effectsof expansion joint corner iron in lock chamber

4 預(yù)埋鐵件缺陷防治

4.1 預(yù)控措施

1）加強(qiáng)驗(yàn)收工作，對所有預(yù)埋件進(jìn)行測量，確保位置準(zhǔn)確和固定牢固。

2）對于小型預(yù)埋件，其背面焊接一個(gè)螺母，通過螺栓將預(yù)埋件固定到模板上。

3）使用噴砂設(shè)備進(jìn)行除銹處理，對短期不澆筑混凝土覆蓋的外露面，使用無機(jī)改性水泥漿進(jìn)行涂刷防腐。

4）對于大型鋼結(jié)構(gòu)，預(yù)設(shè)定型鋼構(gòu)支撐，確保其定位準(zhǔn)確。

5）對于面積較大的預(yù)埋件，為了避免在混凝土澆筑過程中出現(xiàn)錨板和混凝土間的間隙過大或不密實(shí)的情況發(fā)生，根據(jù)插入式振動棒的型號及有效振幅，在錨板上開設(shè)振搗孔及通氣孔，后期再進(jìn)行封堵。

6）對于面積較大的預(yù)埋件，在混凝土澆筑完成后，對其進(jìn)行敲擊檢測，必要時(shí)進(jìn)行灌漿。

4.2 防治效果

預(yù)埋件無偏位，與混凝土面基本平齊。預(yù)埋件與混凝土接觸良好，確保其使用效果。

5 混凝土養(yǎng)護(hù)缺陷防治

5.1 預(yù)控措施

1）根據(jù)工程特點(diǎn)，在上游圍堰212 m高程設(shè)置高位水池，由高位水池沿閘室軸線布設(shè)管線，管路每30m設(shè)置1個(gè)分流器，每個(gè)分流器上設(shè)置通徑為50 mm、25 mm的出水端各1個(gè)，通徑為20mm的出水端2個(gè)，各施工部位根據(jù)不同的需要選擇合適的通徑接管使用。

2） 對于結(jié)構(gòu)立面，沿墻邊布設(shè)開孔的硬質(zhì)PVC管，進(jìn)行噴淋養(yǎng)護(hù)。

3）對于結(jié)構(gòu)水平面，鋪設(shè)土工布，設(shè)專人灑水養(yǎng)護(hù)。

5.2 防治效果

養(yǎng)護(hù)及時(shí)到位，基本無由于養(yǎng)護(hù)不規(guī)范而引起的表面龜裂。

6 混凝土防裂

6.1 預(yù)控措施

6.1.1 控制混凝土水化熱

主要通過選擇較優(yōu)的骨料級配，摻加粉煤灰、外加劑，達(dá)到降低水泥用量，控制混凝土水化熱的目的[1]。

1）做好級配設(shè)計(jì)。船閘工程使用的混凝土主要為三、四級配，粗骨料粒徑分別為5～20 mm、20～40mm、40～80mm、80～150mm。40mm 粒徑以上粗骨料占骨料總量的60%以上。通過試驗(yàn)表明，單方混凝土每增加1個(gè)級配，可減少水泥用量 20～40 kg；

2）采用低流態(tài)混凝土，即降低混凝土的坍落度。船閘混凝土均采用坍落度為4～6 cm的低流態(tài)混凝土。通過試驗(yàn)表明，單方混凝土每降低1 cm坍落度，可減少水泥用量4～8 kg；

3）添加摻和料。船閘混凝土中均摻加了粉煤灰，最大摻量達(dá)30%；

4） 采用高效減水劑。船閘混凝土中摻加了AL-Cb型高效減水劑，摻量為膠凝材料的0.6%。

通過以上措施，在降低水泥水化熱的同時(shí)，也降低了施工成本。

6.1.2 提高混凝土抗裂能力

船閘輸水系統(tǒng)采用C30二級配混凝土，與船閘工程其它部位的混凝土相比較，標(biāo)號較大且級配較少，相應(yīng)的水泥用量比較大，為了防止在影響船閘正常運(yùn)行的關(guān)鍵部位（即輸水系統(tǒng)）出現(xiàn)混凝土裂縫，通過與設(shè)計(jì)溝通，在該部分混凝土中添加了聚丙烯纖維，以提高混凝土的抗裂性能。

6.1.3 控制混凝土自身體積變形

采用微膨脹混凝土補(bǔ)償部分混凝土溫降引起的收縮變形。在船閘工程某些分段較長的部位設(shè)置了后澆帶（閉合塊）以達(dá)到防裂的目的。在后澆帶混凝土施工時(shí)，為了避免后澆混凝土干縮引發(fā)裂縫，在混凝土中添加了微膨脹劑。

6.1.4 對結(jié)構(gòu)分段進(jìn)行調(diào)整

船閘工程中有較多部位的分段長度過大或結(jié)構(gòu)斷面過大，在施工過程中通過和設(shè)計(jì)單位溝通，分別對這些部位的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整。例如：

1） 在輸水系統(tǒng)上游進(jìn)水口段（船0-54.5～船0+0，段長54.5m）增設(shè)了閉合塊，分為3段施工；

2） 在船閘與安裝間結(jié)合段（船0+18～船0+100，長82m，最寬處寬38m），采取錯(cuò)縫施工方法，即將82m長的混凝土結(jié)構(gòu)劃分為4段進(jìn)行施工，將38 m寬的大斷面劃分為20 m、18 m兩個(gè)小斷面進(jìn)行施工，將大倉面轉(zhuǎn)化為小倉面，以減少出現(xiàn)裂縫的可能。

6.1.5 預(yù)冷混凝土骨料，降低出機(jī)口溫度

采用風(fēng)冷粗骨料，加冷水拌制混凝土，使混凝土出機(jī)口溫度控制在14～17℃以內(nèi)。

6.1.6 減少混凝土運(yùn)輸過程中溫度回升

自卸汽車運(yùn)輸時(shí)車廂頂部設(shè)活動遮陽棚。通過合理調(diào)度盡可能減少運(yùn)輸時(shí)間，根據(jù)施工強(qiáng)度合理安排運(yùn)輸車輛，嚴(yán)格控制混凝土在車上的滯留時(shí)間。

6.1.7 減少混凝土澆筑過程中溫度回升

在混凝土澆筑過程中采取綜合的降溫措施，以減少混凝土溫度回升，達(dá)到保溫、保濕、防曬、延緩混凝土的初凝時(shí)間以及降低混凝土澆筑溫度的作用。采取的主要措施如下：

1）在認(rèn)真分析倉面特性的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場施工條件和資源配置，做好倉面設(shè)計(jì)工作；

2）采用臺階法施工，盡可能減小混凝土澆筑倉面面積；

3）提高混凝土供應(yīng)強(qiáng)度，加快混凝土入倉速度，縮短混凝土澆筑時(shí)間；

4）及時(shí)振搗、及時(shí)覆蓋，減少陽光輻射造成的混凝土溫升，延緩混凝土初凝時(shí)間；

5）在混凝土澆筑過程中，采用輕型高效倉面噴霧機(jī)將高壓清水霧化，用風(fēng)力均勻吹到混凝土澆筑面上方形成霧層，從而改善澆筑面環(huán)境溫度。6.1.8 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)

高溫時(shí)段施工時(shí)，對層面立即采用保溫被覆蓋，待混凝土終凝后，表面進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。對混凝土長期暴露面，采用布設(shè)花眼硬質(zhì)PVC管流水養(yǎng)護(hù)。

6.2 防治效果

船閘工程共澆筑混凝土約62萬m3，澆筑倉面數(shù)量2 164個(gè)，僅在16個(gè)倉面（環(huán)境溫度36℃，入模溫度31℃，C30混凝土）出現(xiàn)裂縫，防裂效果顯著。

7 閘室滲漏水缺陷防治

7.1 預(yù)控措施

1） 在混凝土配合比設(shè)計(jì)和混凝土澆筑過程中，注重控制混凝土和易性，對于接茬部位采用富砂漿混凝土，加強(qiáng)混凝土振搗，確保密實(shí)。

2）采用臺階法施工。船閘工程中采用了低坍落度的非流態(tài)混凝土，采用吊車大罐工藝入倉，同時(shí)倉面面積較大，為了避免出現(xiàn)冷縫，選用臺階法施工。

3）加強(qiáng)止水施工控制。根據(jù)止水布置及結(jié)構(gòu)形式，提前進(jìn)行止水帶設(shè)計(jì)，盡可能減少現(xiàn)場接頭數(shù)量。同時(shí)，對于T形、十字形等特殊接頭，由廠家根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙直接加工成定型產(chǎn)品，以便于現(xiàn)場粘接施工。止水安裝前，將其表面清理干凈，不得粘附雜物。

止水接頭必須滿足要求。對于施工條件良好的部位，橡膠止水帶采用熱硫化對接[2]。對于施工條件不佳的部位，橡膠止水帶采用冷粘搭接。

根據(jù)止水帶所處部位，在模板設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮止水帶的固定，或使用定位鋼筋對其進(jìn)行定位，確?；炷翝仓^程中止水帶不移位，不卷曲。混凝土澆筑過程中應(yīng)使用專用工具勾起止水帶，同時(shí)振搗棒斜插，使混凝土充分密實(shí)。

7.2 防治效果

通過上述措施的實(shí)施，閘室滲漏水的缺陷防治取得了較好的效果。目前，船閘工程已運(yùn)行4年，閘室內(nèi)僅有個(gè)別部位出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。

8 金屬結(jié)構(gòu)及機(jī)電設(shè)備安裝缺陷防治

8.1 預(yù)控措施

8.1.1 建立安裝測量控制網(wǎng)，保證安裝精度

1） 人字門安裝測量控制網(wǎng)。通過“八點(diǎn)八線”法分別建立水平測量控制網(wǎng)和垂直測量控制網(wǎng)?！鞍它c(diǎn)”即2個(gè)支撐中心、2個(gè)旋轉(zhuǎn)中心、1個(gè)反力作用線交點(diǎn)、1個(gè)門體全關(guān)線交點(diǎn)以及2個(gè)由旋轉(zhuǎn)中心上引到頂樞的鏜孔中心點(diǎn)；“八線”即1條船閘中心線、1條門體橫軸線、2條反力作用線、2條全關(guān)狀態(tài)門軸線及2條安裝狀態(tài)門軸線，見圖3。

圖3 人字門安裝測量控制網(wǎng)示意Fig.3 Installation of surveying controlnetwork on m itre gate

2）反弧門安裝測量控制網(wǎng)。通過在廊道內(nèi)門體上下游兩側(cè)施放控制點(diǎn)，進(jìn)行各反弧門安裝基準(zhǔn)點(diǎn)的測量放線，每個(gè)反弧門安裝基準(zhǔn)點(diǎn)測設(shè)廊道中心線、支鉸中心線、支鉸軸中心高程，并作為各自獨(dú)立安裝基準(zhǔn)點(diǎn)，各個(gè)反弧門構(gòu)件的安裝控制線均以各自獨(dú)立的基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行測放，見圖4。

圖4 反弧門安裝測量控制網(wǎng)示意Fig.4 Installation of surveying controlnetwork on reversed radialgate

3）嚴(yán)肅過程測量控制。為了保證人字門門體的安裝精度，在門體底節(jié)主梁上設(shè)置3個(gè)水平觀測點(diǎn)，在下游面上設(shè)置3個(gè)垂直觀測點(diǎn)。門體安裝過程中，隨時(shí)進(jìn)行測量監(jiān)控，并在每吊裝完一節(jié)門體且施焊后，對已安裝完成的門節(jié)重新測量，計(jì)算累計(jì)偏差，形成對比記錄，從而掌握門體安裝過程中的整體情況，指導(dǎo)下節(jié)門體的安裝施工。

8.1.2 采取合理工藝，嚴(yán)格控制預(yù)埋件的精度

根據(jù)門體的制造精度，對埋件的安裝偏差進(jìn)行分析，最終確定埋件的實(shí)際安裝精度。在預(yù)埋件施工過程中，使用花蘭螺栓等帶有絲扣的調(diào)節(jié)桿件進(jìn)行微調(diào)，如人字門底樞埋件、反弧門止水埋件等，保證了埋件的精確定位。

采用二期混凝土工藝。由于金屬結(jié)構(gòu)及機(jī)電設(shè)備埋件的施工精度要求高，如果同混凝土一起施工，容易出現(xiàn)偏差。為此設(shè)置二期混凝土結(jié)構(gòu)，在一、二期混凝土接觸面處設(shè)置垂直插筋，以便于埋件的有效加固。二期混凝土的施工根據(jù)其部位分別采用組合鋼模板或特制定型鋼模板工藝。如在浮式系船柱二期混凝土施工過程中，采用定型內(nèi)芯圓模板，既確保了結(jié)構(gòu)線形，又保證了尺寸，使得浮式系船柱運(yùn)行順暢。

采取“逆做法”施工工藝。反向全包弧型閥門長×寬×高分別為 3.6 m×3.58 m×5.2 m，重量44.25 t，安裝處于輸水廊道內(nèi)，上閘首閥門井深達(dá)61.2m，下閘首閥門井深達(dá)41.1 m，典型深井作業(yè)，對埋件和門體的施工就位造成了很大困難，同時(shí)井底測量工作不便，反弧門底為剛性止水，安裝精度要求高，安裝程序復(fù)雜，是施工中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。其他工程基本上采用先埋件，后門體的安裝程序，門體采用2臺起重設(shè)備就位安裝。經(jīng)多次研究，最終確定了先施工底坎，側(cè)止水初就位后即進(jìn)行門體吊裝，最后根據(jù)門體和止水橡皮實(shí)際安裝位置，精調(diào)頂、側(cè)止水板埋件的安裝程序。門體就位采用1臺260 t履帶吊，2個(gè)25 t手拉葫蘆選擇進(jìn)行調(diào)節(jié)的安裝工藝。此吊裝方法充分結(jié)合了現(xiàn)場土建結(jié)構(gòu)及機(jī)械設(shè)備總體布置實(shí)際情況，效果較顯著，目前該安裝程序及安裝工藝就船閘反向全包弧型閥門施工尚屬首創(chuàng)。

8.1.3 嚴(yán)格控制門體的焊接變形

大型人字門采用分段制作、分段安裝的方式，因此控制焊接方法和焊接變形尤其重要。主要采取了以下幾種措施予以控制：編制作業(yè)指導(dǎo)書，進(jìn)行典型施工，實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)整，選擇合理的焊接順序。

8.1.4 人字門懸掛結(jié)構(gòu)消除自重變形

1）門體安裝過程中控制措施。制作足夠強(qiáng)度的臨時(shí)支撐，克服門體自重。人字門安裝第一分節(jié)時(shí)，旋轉(zhuǎn)中心端采用底樞蘑菇頭作為正式支撐點(diǎn)，斜接柱端采用剛性鋼支墩形成支撐面進(jìn)行臨時(shí)支撐，并采用千斤頂和契墊塊配合調(diào)整。在門體整體焊接完成后，頂樞拉桿楔塊安裝之前，使用千斤頂進(jìn)行調(diào)節(jié)預(yù)留自重變形量，見圖5。

圖5 人字門第一分節(jié)千斤頂調(diào)整Fig.5 Jack ad justment in the firstsection ofm itregate

2）門體安裝完成后調(diào)整。門體、頂樞安裝完成后，撤去門體斜接柱端的豎向支撐，使門體處于自由懸掛狀態(tài)，采取背拉桿進(jìn)行調(diào)節(jié)。

8.1.5 避免閘門發(fā)生錯(cuò)位超限擠壓事故

閘門發(fā)生錯(cuò)位超限擠壓事故，主要是由于液壓及控制系統(tǒng)調(diào)試參數(shù)設(shè)定問題。系統(tǒng)調(diào)試中，開度儀的讀數(shù)往往與實(shí)際存在偏差，因此在調(diào)試過程中，應(yīng)由實(shí)際目測和開度儀顯示及光電開關(guān)實(shí)際限位相結(jié)合，將準(zhǔn)確數(shù)據(jù)記錄到操作系統(tǒng)中，并反復(fù)試驗(yàn)，確保門體限位優(yōu)先級別。同時(shí)要合理編制調(diào)試方案及大綱，確定調(diào)試人員的分組和分工。

8.1.6 避免啟閉機(jī)出現(xiàn)故障

啟閉機(jī)出現(xiàn)故障的主要原因在于啟閉機(jī)安裝及制作質(zhì)量。啟閉機(jī)安裝完成后，應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，認(rèn)真檢查系統(tǒng)有無泄漏，各連接件嚴(yán)格控制安裝質(zhì)量。另外檢查液壓系統(tǒng)閥門狀態(tài)是否正確，液壓油油位是否正常，控制系統(tǒng)是否存在問題[3]。

8.2 防治效果

經(jīng)過以上具體措施，船閘閘門及啟閉系統(tǒng)一切運(yùn)行正常，安裝后的閘門未產(chǎn)生較大變形，幾何尺寸及安裝質(zhì)量滿足規(guī)范要求，閘門未發(fā)生錯(cuò)位超限擠壓事故，啟閉機(jī)未出現(xiàn)故障，同時(shí)閘門啟閉時(shí)有聲響和振動也得到了有效防治，通病治理取得了預(yù)期效果。

9 結(jié)語

通過以上措施的實(shí)施，使得草街航電樞紐船閘工程質(zhì)量通病治理取得階段性成果，草街船閘工程的質(zhì)量尤其是混凝土外觀質(zhì)量較好，工程質(zhì)量通病得到有效防治和減輕，成為內(nèi)河水運(yùn)工程質(zhì)量通病治理示范項(xiàng)目。

[1]DL/T 5144—2001，水工混凝土施工規(guī)范[S].DL/T 5144—2001,Specifications for hydraulic concrete construction[S].

[2]DL/T 5215—2005，水工建筑物止水帶技術(shù)規(guī)范[S].DL/T 5215—2005，Specification for waterstop of hydraulic structure[S].

[3]SL 381—2007，水利水電工程啟閉機(jī)制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范[S].SL 381—2007,Hydraulic and hydroelectric engineering specification formanufacture and installation and acceptance of gate hoist[S].