40 m深異形槽地連墻鋼筋籠安裝技術

(山西建設投資集團有限公司，山西 太原 030002)

引言

某市某醫(yī)院急診樓工程基坑平面呈不規(guī)則形狀，基坑支護采用地下連續(xù)墻與鋼筋混凝土內(nèi)支撐形式，地下連續(xù)墻槽段共計92幅，其中異形槽段約20幅，施工難度大，鋼筋籠焊接質(zhì)量要求高，異形槽段的地下連續(xù)墻工程均為隱蔽施工，項目部運用QC方法確保了施工質(zhì)量，為下一步施工奠定了良好基礎。

1 工程概況

該醫(yī)院急診樓總建筑面積為42 379.82 m2，建筑高度為17.6 m。地下三層，地上四層，采用框架剪力墻結構；建筑平面呈L形布置，東側與一期住院樓貼建，為一期住院樓的裙房部分。地下連續(xù)墻鋼筋規(guī)格為HRB400Φ25、HRB400Φ22、HRB400Φ16，主筋采用直螺紋套筒連接，主筋間距為HRB400Φ25@200，籠頂向下2 m處主筋開始加密為HRB400Φ25@200，加密區(qū)長度為23 m，加密區(qū)下部14.5 m處為非加密區(qū)域且縱向鋼筋變?yōu)镠RB400Φ22，水平筋為HRB400Φ16@200。為提高筋籠的強度及整體性，設置縱向及橫向桁架，桁架鋼筋為：弦桿同縱向主筋，腹桿為HRB400Φ22。籠頂預留冠梁錨固筋為0.9 m，籠總長為40.4 m，籠厚為0.68 m，槽段鋼筋籠約為21 t。內(nèi)側保護層為50 mm，外側保護層為70 mm。各吊點采用HPB300Φ25圓鋼，焊接采用單面搭接焊，如圖1所示。

2 問題的提出

2.1 異形槽超長鋼筋籠施工經(jīng)驗欠缺

地下連續(xù)墻作為基坑支護兼止水帷幕，深度為40 m，加之異形槽段較多，形式有L形、T形、一字形、鈍角等，其中鈍角處角度在135°左右，施工較其他幅段復雜性更大，鋼筋籠質(zhì)量不好吊運時容易引起變形，造成鋼筋籠下放困難，產(chǎn)生卡籠現(xiàn)象，甚至會對成墻質(zhì)量造成影響，造成的后果無法估量，因而確保鋼筋籠施工質(zhì)量是工程的重中之重。

圖1 地下連續(xù)墻平面布置形式及鋼筋籠立面圖

2.2 鋼筋籠防變形措施困難

此基坑為深基坑，超長異形槽地下連續(xù)墻鋼筋籠遠超常規(guī)鋼筋籠。為防止鋼筋籠在吊運過程中發(fā)生縱橫方向的塑性變形，尤為困難。

通過分析，問題的癥結在于：鋼筋籠制作尺寸與成槽尺寸偏差、鋼筋籠吊裝變形。

3 原因分析

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查結果，采用頭腦風暴法，對鋼筋籠制作尺寸與成槽尺寸偏差、鋼筋籠吊裝變形兩個問題主要原因進行分析，形成關聯(lián)圖，如圖2所示。

圖2 關聯(lián)圖

由關聯(lián)圖找出10條末端因素：成槽機未檢修和校正、獎罰制度不明確、焊機電流不穩(wěn)定、異形槽段鋼筋籠角度不一致、指揮不當、惡劣天氣、儀器未經(jīng)檢驗、未進行崗前培訓、工人對圖紙未熟練掌握、成槽機械選型不當。

4 要因確認

根據(jù)末端因素逐一進行癥結分析，確定影響鋼筋籠制作尺寸與成槽尺寸偏差、鋼筋籠吊裝變形的關鍵因素。

4.1 成槽機未檢修和校正

經(jīng)查看成槽機抓斗在懸空狀態(tài)下自動調(diào)平儀十字中心與紅點重合，滿足施工垂直度規(guī)范要求。確認為非關鍵因素。

4.2 獎罰制度不明確

查看質(zhì)量檢查制度，質(zhì)量連續(xù)5次達到優(yōu)良的班組獎勵2 000元，出現(xiàn)一次不合格的班組罰扣1 000元。確認為非關鍵因素。

4.3 焊機電流不穩(wěn)定

通過現(xiàn)場觀察電焊機顯示表數(shù)值與規(guī)范要求、操作規(guī)程相符。確認為非關鍵因素。

4.4 異形槽段鋼筋籠角度不一致

根據(jù)施工圖紙，地下連續(xù)墻有20余幅異形槽段形式分別有L形、T形、鈍角等，且每幅鋼筋籠角度不一，施工難度增大。確認為關鍵因素。

4.5 指揮不當

通過對信號工上崗資格證件核查及現(xiàn)場考核，證書在有效期內(nèi)，考核合格，符合要求。確認為非關鍵因素。

4.6 惡劣天氣

通過對施工期間天氣查看，并安排專人每天對天氣狀況進行記錄，制定了晴雨表。為減小惡劣天氣對焊接質(zhì)量的影響，現(xiàn)場設置遮擋措施、焊工棚。確認為非關鍵因素。

4.7 儀器未經(jīng)檢驗

通過對測量儀器的校準證書進行核查，均在有效期范圍內(nèi)使用。確認為非關鍵因素。

4.8 未進行崗前培訓

通過對2名吊車司機的上崗證及現(xiàn)場操作情況進行考核，上崗證均在有效期內(nèi)且都能熟練掌握吊車。確認為非關鍵因素。

4.9 工人對圖紙未熟練掌握

通過抽查鋼筋班組10名作業(yè)人員對施工圖紙技術交底的掌握情況，發(fā)現(xiàn)工人對該部位施工不清楚。確認為關鍵因素。

4.10 成槽機械選型不當

通過SG40A型成槽機與SG50A型成槽機現(xiàn)場成槽垂直度進行對比，發(fā)現(xiàn)SG50A型成槽機成槽垂直度較好。機械選型對成槽尺寸具有很大影響，是造成鋼筋籠尺寸與成槽尺寸安裝偏差的重要原因之一。確認為關鍵因素。

通過對關聯(lián)圖中10條末端因素進行分析，確定出3條關鍵因素，分別是異形槽段鋼筋籠角度不一致、工人對圖紙未熟練掌握、成槽機械選型不當。

5 制定對策及對策實施

針對3條關鍵因素制定相應的對策并進行實施，再根據(jù)結果確認是否滿足目標要求。

5.1 異形槽段鋼筋籠角度不一致

針對異形槽段鋼筋籠角度不一致所采取對策及具體措施如下：

(1)運用BIM技術進行鋼筋下料，確定異形槽段鋼筋下料角度。

(2)根據(jù)異形槽段成槽尺寸、形狀、角度等做好模型架，現(xiàn)場要求施工人員在鋼筋下料時，依據(jù)規(guī)范，適當提高精度，使得鋼筋籠下料尺寸更為準確，如圖3所示。

圖3 異形槽段鋼筋籠模型架

(3)結合BIM技術進行交底，圖文并茂，動畫演示使鋼筋工更直接地了解交底內(nèi)容。利用BIM技術建模，動畫模擬鋼筋籠加工制作、吊裝，使方案優(yōu)化，更有利于指導施工，保證吊裝安全。異形槽段鋼筋籠制作及吊裝如圖4所示。采取增加一榀縱向桁架，由原設計的四榀增加至五榀；桁架主筋采用HRB400E，直徑為25 mm,內(nèi)側分布筋延伸至外側主筋連接處，外側分布筋延伸至內(nèi)側主筋連接處，并與外側分布筋焊接可靠。焊接方式為單面焊，焊接長度按規(guī)范規(guī)定達到10d；鋼筋籠上部水平筋每隔3 m增加一道HRB400E直徑為25 mm的加強筋。鋼筋籠下部14.5 m范圍內(nèi)，橫向桁架加密，改為2 m一道。另外增加了加強筋的長度及數(shù)量，并使其間距縮短，以保證鋼筋籠的起吊及安裝的安全性。

圖4 異形槽段鋼筋籠防變形示意圖

通過采取以上措施，確保了異形槽段鋼筋籠一次下放成功，提高了鋼筋籠加工質(zhì)量，加快了施工進度。

5.2 工人對圖紙未熟練掌握

針對工人對圖紙未熟練掌握所采取對策及具體措施如下：

(1)運用BIM和VR在模型里進行漫游，使施工人員對圖紙理解的更加深刻。

(2)對施工人員進行要點考核，成績均合格。

通過對施工人員的考核，達到了預期目標。

5.3 成槽機械選型不當

通過比較我們選用了SG50A型成槽機，且采取措施以下：

(1)根據(jù)土質(zhì)情況調(diào)整成槽速率。對礫砂、卵石與粉土、粉砂相結合的土層要慢速成槽，成槽后通過走槽器將孔壁障礙物清理干凈，保證槽段垂直度。

(2)異形槽段施工時，專門對駕駛員進行培訓。使駕駛員熟練掌握異形段成槽要領，規(guī)范操作，保證成槽尺寸的準確性。使鋼筋籠制作尺寸與成槽尺寸一致，確保鋼筋籠一次下放成功。

通過對兩種型號成槽機械現(xiàn)場作業(yè)及機械參數(shù)對比見表1，在均能滿足40 m地下連續(xù)墻設計要求的條件下，考慮成本及經(jīng)濟效益，最終選用了SG50A成槽機。

表1 成槽機械選型對比調(diào)查表

6 效果檢查及經(jīng)濟效益

經(jīng)鞏固后效果檢查，對3幅地下連續(xù)墻異形槽段共抽取360個點，合格率達到97.78%。在完成設定目標之后，對地下連續(xù)墻工程施工中繼續(xù)嚴格要求、加強管理。

此次QC方法大幅降低了地下連續(xù)墻異形槽段鋼筋籠施工的不合格率，減少了返工費、機械費、混凝土材料費，降低了造價的30%左右，提前了工期，避免了成槽重復返工，以一幅槽段為例，分析如下：

機械費用：150 t履帶吊36 000元/臺班×30%=10 800元；

人工費：200元/工日×12×30%=720元；

混凝土材料費：380元/m3×192 m3×30%=21 888元；

工期提前費用：33 408元/d×0.5 d=16 704元；

一幅異形槽段直接經(jīng)濟效益合計為：10 800+720+21 888+16 704=50 112元。

7 結語

地連墻支護工程施工完畢后，及時整理了此次QC方法的有關原始資料，編制了整體一次吊裝40 m深異形槽地連墻鋼筋籠安裝施工工法，為今后類似支護工程施工提供了參考。