綜合管廊哈芬槽高質(zhì)量安裝技術(shù)及應(yīng)用

劉懷松 林煥生 向明姣

深圳市天健坪山建設(shè)工程有限公司 廣東 深圳 518118

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城市化程度不斷提高，大城市越來(lái)越高的人口密度對(duì)城區(qū)建設(shè)提出了高要求，眾多大型城市新建和改造市政工程選擇綜合管廊，如深圳市于2017年發(fā)布實(shí)施了《深圳市地下綜合管廊管理辦法》，以規(guī)范地下綜合管廊規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)，統(tǒng)籌各類管線敷設(shè)，集約節(jié)約利用地下空間，提高城市綜合承載能力。

哈芬槽是一種常用的建筑預(yù)埋件，是便于安裝且可調(diào)節(jié)的理想固定件。槽鋼內(nèi)使用泡沫填充物或條形填充材物，能夠防止混凝土進(jìn)入槽鋼內(nèi)（圖1）。混凝土幕墻、預(yù)制混凝土板塊、管道支撐系統(tǒng)、磚砌結(jié)構(gòu)支撐等眾多組件都可應(yīng)用哈芬槽鋼進(jìn)行固定，哈芬槽鋼還適用于所有會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)承載的固定裝置中，如起重軌或機(jī)械固定裝置，為此可應(yīng)用專用熱軋型槽鋼。

圖1 常見(jiàn)鋼材哈芬槽預(yù)埋件

綜合管廊中管道支持系統(tǒng)常用哈芬槽進(jìn)行固定，但施工中普遍存在哈芬槽的安裝質(zhì)量問(wèn)題。游墨垚[1]結(jié)合佛山順德新逢沙大道一期工程城市管廊預(yù)埋哈芬槽施工，從施工工藝、難點(diǎn)等方面對(duì)哈芬槽安裝進(jìn)行了闡述。李海龍等[2]也提出了綜合管廊工程中的預(yù)留預(yù)埋問(wèn)題。

哈芬槽通常采用將錨栓焊接在管廊側(cè)墻的方法固定[3-4]，哈芬槽與模板的貼合度、安裝的垂直度、焊接的工藝工法以及混凝土澆筑振搗等多種因素都會(huì)影響哈芬槽的安裝精度，不利于哈芬槽一次成形。而哈芬槽槽面垂直度偏差過(guò)大往往會(huì)導(dǎo)致哈芬槽嵌入混凝土深度過(guò)深，從而影響管廊支架的安裝。因此，將哈芬槽槽面垂直度偏差控制在一定范圍內(nèi)可極大地提高哈芬槽的安裝質(zhì)量，減少返工整改的頻率，對(duì)管廊整體施工質(zhì)量的把控具有重要意義[5]。

1 工程概況

金輝路是深圳市坪山區(qū)內(nèi)連接坑梓新能源產(chǎn)業(yè)片區(qū)、聚龍山生物高新產(chǎn)業(yè)片區(qū)的南北向主要交通干道。金輝路綜合管廊工程，位于深圳市坪山區(qū)，屬于支線管廊，沿金輝路布置，北起坪山大道（深汕公路），南至臨惠路，起點(diǎn)樁號(hào)為GK0＋038.593，終點(diǎn)樁號(hào)為GK2＋650，全長(zhǎng)2 611.407 m，項(xiàng)目區(qū)位見(jiàn)圖2。

圖2 項(xiàng)目區(qū)位圖

管廊內(nèi)部支架以托臂形式為主，支架受力由T形螺栓通過(guò)哈芬槽鋼錨筋與管廊主體鋼筋焊接傳遞到混凝土。哈芬槽選用3823型哈芬槽道，原材料選用Q235B以上碳鋼材料，如圖3所示。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，哈芬槽鋼縱向跨距允許偏差±20 mm；嵌入混凝土深度允許偏差≤5 mm；在混凝土中的傾斜允許偏差≤±2°。

2 影響哈芬槽安裝質(zhì)量因素分析

對(duì)該項(xiàng)目GK0＋038.593—GK0＋140施工段不同長(zhǎng)度的哈芬槽隨機(jī)調(diào)查50個(gè)點(diǎn)，總體合格率73%。其中，長(zhǎng)度為2 825 mm哈芬槽的安裝質(zhì)量合格率最低，僅為20%，見(jiàn)表1。對(duì)造成2 825 mm哈芬槽的安裝質(zhì)量合格率過(guò)低的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)歸類，問(wèn)題可以歸納為哈芬槽嵌入混凝土深度＞5 mm、哈芬槽軸線傾斜＞2°、哈芬槽結(jié)構(gòu)表面損壞、哈芬槽縱向跨距偏差＞20 mm共4大類，見(jiàn)圖3。

表1 不同長(zhǎng)度哈芬槽的合格率調(diào)查

圖3 “2 825 mm哈芬槽安裝質(zhì)量問(wèn)題”排列圖

從圖3可以看出，2 825 mm長(zhǎng)的哈芬槽在施工過(guò)程中存在的主要質(zhì)量問(wèn)題為嵌入混凝土深度＞5 mm。進(jìn)一步研究可以發(fā)現(xiàn)，引起哈芬槽嵌入混凝土深度過(guò)深的主要原因有以下4點(diǎn)（圖4）：哈芬槽槽面垂直度偏差過(guò)大；側(cè)墻垂直度不符合要求；哈芬槽整體內(nèi)陷在墻體中；側(cè)墻墻體整體凸出。

圖4 “哈芬槽嵌入混凝土深度＞5 mm”問(wèn)題癥結(jié)排列圖

綜合來(lái)看，提高哈芬槽安裝質(zhì)量的關(guān)鍵在于解決“哈芬槽槽面垂直度偏差過(guò)大”的問(wèn)題?；诖?，項(xiàng)目部根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況調(diào)查發(fā)現(xiàn)，影響因素主要有以下2點(diǎn)：

1）電焊工人在焊接作業(yè)時(shí)，將哈芬槽槽面垂直度控制為俯視的形式，僅憑經(jīng)驗(yàn)對(duì)哈芬槽的槽面俯角進(jìn)行控制，誤差較大。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)安裝好的一段哈芬槽的槽面垂直度進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)哈芬槽的槽面俯角差異較大，見(jiàn)表2和圖5。

圖5 測(cè)量哈芬槽的槽面垂直度

表2 哈芬槽槽面垂直度統(tǒng)計(jì)

2）豎向鋼筋垂直度無(wú)控制措施。由于哈芬槽焊接在鋼筋上，在安裝模板時(shí)需要對(duì)側(cè)墻上部?jī)A斜鋼筋位置進(jìn)行調(diào)整，使其能夠安裝在側(cè)墻模板內(nèi)，鋼筋位置的調(diào)整會(huì)帶動(dòng)固定在鋼筋上的哈芬槽向內(nèi)傾斜，從而導(dǎo)致哈芬槽位置發(fā)生變動(dòng)。

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)綁扎水平筋后側(cè)墻豎向鋼筋垂直度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，共隨機(jī)抽查了30個(gè)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)側(cè)墻豎向鋼筋垂直度偏差差異較大，基本維持在4.5%～6.5%之間，難以通過(guò)控制一個(gè)哈芬槽槽面垂直度使哈芬槽槽面與墻壁豎向鋼筋保持平行，如表3和圖6所示。

表3 側(cè)墻豎向鋼筋垂直度統(tǒng)計(jì)

圖6 哈芬槽與豎向鋼筋位置

3 提高哈芬槽安裝質(zhì)量的技術(shù)措施

從控制豎向鋼筋垂直度及槽面垂直度2個(gè)方面入手，制定了針對(duì)性的技術(shù)措施，以提高哈芬槽安裝合格率。

3.1 傳統(tǒng)工藝流程

通過(guò)走訪調(diào)研和文獻(xiàn)收集，地鐵剛性接觸網(wǎng)工程[3]、建筑幕墻及夾芯板[4-5]、綜合管廊工程[6]等工程中普遍采用傳統(tǒng)的哈芬槽預(yù)埋件施工方法，主要流程如下：

1）哈芬槽焊接作業(yè)前，取一定位筋，將哈芬槽錨栓與定位筋置于同一水平線上，則鋼筋的保護(hù)層厚度、定位筋的長(zhǎng)度、螺栓錨的長(zhǎng)度以及哈芬槽的厚度之和等于模板內(nèi)腔的厚度。模板內(nèi)腔的厚度確定后，定位筋的長(zhǎng)度也就能確定下來(lái)，等定位筋安裝好后，將哈芬槽上的螺栓錨焊接在定位筋上，隨后將定位筋與側(cè)墻鋼筋焊接牢固。

2）將凸形泡沫填充物安裝在槽內(nèi)，并用膠帶包封，防止?jié)仓炷習(xí)r水泥漿進(jìn)入槽內(nèi)。

3）待底板、矮墻澆筑完成后，側(cè)墻豎向鋼筋完全綁扎水平筋后，再進(jìn)行哈芬槽上部錨筋與側(cè)墻鋼筋的焊接。

4）安裝模板、澆筑混凝土，達(dá)到強(qiáng)度后拆除模板，去掉泡沫填充物，清理混凝土殘?jiān)?/p>

3.2 墻壁鋼筋框架垂直度改進(jìn)措施

針對(duì)豎向鋼筋垂直度難以控制的問(wèn)題，采取墻壁鋼筋框架垂直度控制措施，具體如下：

3.2.1 增加墻壁水平筋的綁扎高度

針對(duì)墻壁豎向鋼筋向內(nèi)傾斜的問(wèn)題，要求鋼筋工在進(jìn)行底板及墻壁鋼筋綁扎時(shí)，增加墻壁水平面鋼筋綁扎高度，以增強(qiáng)墻壁鋼筋框架底部的剛度，減少墻壁豎向鋼筋向內(nèi)傾斜。

同時(shí)，為避免鋼筋綁扎高度過(guò)高，影響混凝土澆筑底板及矮墻混凝土振搗，將墻壁水平面鋼筋綁扎高度，保持在高于腋腳頂面高程1.5 m的范圍左右（圖7）。

圖7 墻壁水平面鋼筋綁扎高度測(cè)量

3.2.2 設(shè)置墻壁鋼筋斜向臨時(shí)支撐

在進(jìn)行側(cè)墻鋼筋綁扎時(shí)，每隔3 m增加1道斜向臨時(shí)支撐，支撐的一段采用鐵絲綁扎，與側(cè)墻鋼筋框架連接固定，另一端支撐在地面混凝土保護(hù)層上（圖8），并對(duì)側(cè)墻鋼筋框架垂直度進(jìn)行調(diào)整。垂直度符合設(shè)定要求后，采用鐵絲綁扎，將斜向臨時(shí)支撐的另一端與地板鋼筋框架連接固定。

圖8 墻壁水平面鋼筋綁扎高度測(cè)量

3.2.3 對(duì)墻壁鋼筋框架垂直度進(jìn)行復(fù)測(cè)

在進(jìn)行哈芬槽焊接安裝前，對(duì)墻壁鋼筋框架垂直度進(jìn)行復(fù)測(cè)，控制垂直度偏差在2.7%±0.1%之間，合格率達(dá)到90%時(shí)，方可進(jìn)行下一道工序，不合格點(diǎn)重新調(diào)整斜向臨時(shí)支撐，直至合格率達(dá)到90%。

采取以上措施后，隨機(jī)選取了30個(gè)點(diǎn)對(duì)墻壁鋼筋框架垂直度進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)在增加墻壁水平筋高度及墻壁豎向鋼筋斜向臨時(shí)支撐后，墻壁豎向鋼筋垂直度偏差在2.7%±0.1%之間的合格率為93%，達(dá)到目標(biāo)設(shè)置值。

3.3 哈芬槽位置、槽面垂直度測(cè)量改進(jìn)措施

針對(duì)哈芬槽槽面垂直度測(cè)量控制欠缺的問(wèn)題，采取措施增加哈芬槽位置、槽面垂直度測(cè)量控制，具體的改進(jìn)措施如下：

1）進(jìn)行哈芬槽位置、槽面垂直度測(cè)量。電焊工在進(jìn)行哈芬槽安裝前，應(yīng)對(duì)哈芬槽的安裝位置進(jìn)行控制，哈芬槽槽面距離外部鋼筋在5 cm±0.5 cm之間，同時(shí)采用水平靠尺進(jìn)行槽面垂直度測(cè)量調(diào)整，槽面垂直度偏差在2.7%±0.25%之間，待哈芬槽安裝位置與槽面垂直度均符合要求后，方可對(duì)哈芬槽進(jìn)行焊接固定。

2）增加哈芬槽位置、槽面垂直度復(fù)測(cè)工作。在哈芬槽完成安裝后，在澆筑底板及矮墻混凝土前，現(xiàn)場(chǎng)施工管理人員采用水平靠尺及卷尺對(duì)哈芬槽安裝位置及槽面垂直度進(jìn)行復(fù)測(cè)工作，以保證哈芬槽安裝位置合格率達(dá)到85%以上，哈芬槽槽面垂直度偏差合格率達(dá)到90%以上。

4 技術(shù)改進(jìn)效果分析

4.1 哈芬槽安裝質(zhì)量分析

通過(guò)嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)措施，經(jīng)過(guò)各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)施后，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)哈芬槽重新進(jìn)行全面檢查，總體合格率達(dá)到85.25%，其中2 825 mm哈芬槽的合格率為66%，見(jiàn)表4。對(duì)于造成“2 825 mm哈芬槽嵌入混凝土深度＞5 mm”的質(zhì)量原因再次進(jìn)行了分類統(tǒng)計(jì)，如圖9所示。

表4 不同長(zhǎng)度哈芬槽的合格率統(tǒng)計(jì)

圖9 “哈芬槽嵌入混凝土深度＞5 mm” 問(wèn)題癥結(jié)排列圖

可以看出，在“哈芬槽嵌入混凝土深度＞5 mm”問(wèn)題癥結(jié)專項(xiàng)調(diào)查中，“哈芬槽槽面垂直度偏差過(guò)大”占全部質(zhì)量問(wèn)題的概率從之前的75.64%下降到24%，可見(jiàn)采取墻壁鋼筋框架垂直度控制措施及增加槽面垂直度測(cè)量控制措施可有效解決哈芬槽槽面垂直度偏差過(guò)大的問(wèn)題。

4.2 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益分析

在該項(xiàng)目GK0＋217—GK0＋542施工段，哈芬槽的布設(shè)間距為70 cm，共安裝2 825 mm長(zhǎng)哈芬槽464根，哈芬槽的單價(jià)為102.81元，按照優(yōu)化前合格率20%，優(yōu)化后合格率66%計(jì)算，本技術(shù)優(yōu)化共節(jié)約材料成本21 944元，按1根哈芬槽返工人工定額為1人，人工成本為每人每日200元計(jì)算，共節(jié)約了人工成本42 688元，合計(jì)節(jié)約64 632元。

5 結(jié)語(yǔ)

在深圳市金輝路綜合管廊工程中，對(duì)引起哈芬槽安裝質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行專項(xiàng)研究，確定該項(xiàng)目中嵌入混凝土深度過(guò)深是最主要的質(zhì)量問(wèn)題，引起該問(wèn)題的原因包括哈芬槽槽面垂直度偏差過(guò)大、側(cè)墻垂直度不符合要求等。針對(duì)引起哈芬槽安裝質(zhì)量問(wèn)題的原因，對(duì)傳統(tǒng)哈芬槽安裝工藝進(jìn)行改進(jìn)，形成綜合管廊哈芬槽高質(zhì)量安裝技術(shù)，并在該項(xiàng)目實(shí)施應(yīng)用，得到如下結(jié)論：

1）針對(duì)豎向鋼筋垂直度難以控制的問(wèn)題，采取墻壁鋼筋框架垂直度控制措施，具體包括：增加墻壁水平筋的綁扎高度、設(shè)置墻壁鋼筋斜向臨時(shí)支撐、對(duì)墻壁鋼筋框架垂直度進(jìn)行復(fù)測(cè)。

2）針對(duì)哈芬槽槽面垂直度測(cè)量控制欠缺的問(wèn)題，采取措施增加哈芬槽位置、槽面垂直度測(cè)量控制，具體包括：進(jìn)行哈芬槽位置、槽面垂直度測(cè)量，增加哈芬槽位置和槽面垂直度復(fù)測(cè)工作。

3）通過(guò)控制綜合管廊側(cè)墻豎向鋼筋垂直度及增加槽面垂直度測(cè)量控制措施，能將哈芬槽嵌入混凝土的深度控制在5 mm以下，解決了槽口與混凝土面不齊的問(wèn)題，有效地提高了哈芬槽的安裝質(zhì)量。

4）該技術(shù)在深圳市金輝路項(xiàng)目中應(yīng)用，成形后的哈芬槽外觀整齊美觀，且降低工程成本效果明顯，可為類似工程提供借鑒。