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薄壁钢筋混凝土断筋修补方案工艺性 试验及措施 王 斌 ( 西安高新建设监理有 限责任公司 7 1 0 0 6 5 ) 【 摘要】 南水北调中线沙河渡槽工程是事关通水与否的重要控制工程， 施工质量控制尤为重要。在渡槽施工过 程中发现箱基渡槽和落地槽渡槽侧墙内外侧与钢模台车模板底部固定螺栓发生冲突的竖向主钢筋被切断的质量 事件， 为保证工程质量满足设计要求， 现场依据设计单位和专家的意见进行了补强加固修复试验， 以便指导实体质 量缺陷的修补工作。 【 关键词】 薄壁钢筋混凝土 断筋修补补强加固 工艺试验 1 概述 沙河渡槽工程第三施工标段， 位于河南平顶山市 鲁山县境内， 全长 3 4 0 0 m， 主要建筑物包括大郎河一鲁 山坡箱基渡槽和鲁山坡落地槽。箱基渡槽槽身采用矩 形双槽布置型式 ， 单槽净宽 1 2 ． 5 m， 两槽相互独立。槽 身侧墙净 高 7 ． 8 m， 墙顶部宽 0 ． 5 m， 底部宽 1 ． 2 5 m， 下部 支承结构为箱形涵洞 ； 落地槽槽身为矩形断面， 净底宽 2 2 ． 2 m， 侧墙净高 8 ． 1 m， 墙顶部宽0 ． 5 m， 底部宽 1 ． 2 m。 2 0 1 1 年 1 1 月 1 1日在渡槽施工过程中发现箱基渡槽和 落地槽渡槽侧墙内外侧与钢模台车模板底部固定螺栓 发生 冲突的竖 向主钢筋被 切断的质量事 件。为保证工 程质量， 召开了多次南水北调专家委员会专家咨询会 议 ， 河南省设计院依据专家意见对沙河渡槽段工程第 三标 沙河渡槽 三标箱基 渡槽 、 落地槽 侧墙施 工钢模 台 车拉杆部位钢筋切断加固处理方案工艺性试验提出试 验内容及要求， 现就施工现场加 固处理方案工艺性试 验分析论述。 2工艺试验依据 a ． 《 混凝土结构 工程 施工质量验收规 范》( G B 5 0 2 0 4 --2 0 0 2 ) 。 b ． 《 水工混凝土结构设计规范》( S D J 一2 0 7 8和 S L ／ T 1 9 1 --9 6 ) 。 3 8 c ． 《 混凝土质量控制标准》 ( G B 5 0 1 6 4 2 ) 。 d ． 《 混凝土结构质量缺陷及裂缝处理技术规定》 ( 南水北调中线干线工程建设管理局 ， 2 0 0 7年 2月 1 4 日实施 ) 。 e ． 《 沙河渡槽三标质量问题处理会议纪要》( 豫直 局平纪要 [ 2 0 1 1 ] 4号 ) 。 f ． 《 南水北调中线干线工程沙河渡槽质量问题专 题会会议纪要》 ( 中线局工[ 2 0 1 2 ] 2 3 ) 。 g ． 《 南水北调中线一期工程总干渠沙河渡槽有关 质量处理技术咨询会》 咨询意见( 2 0 1 2年第 1 号 ， 总第 1 0 7号 ) 。 h ． 《 设计通知单》 ( 沙 s 一2 0 1 2 —0 5 ) 。 3 试验 目的及内容 a ． 通过现场焊接试验形成一套适应现场焊接工 作面 、 操作性强、 成熟实用并能保证焊接质量的焊接方 案 、 工序及焊接工艺， 以便指导后续大面积焊接施工。 b ． 通过焊接试验， 在满足焊接质量的前提下选择 合适的加固处理焊接开} 同 空间， 包括断筋两侧与背后 的空间； 了解焊接高温对周边混凝土影响情况， 为填补 孔洞前对周边混凝土的处理提供参考依据； 通过试验 提出减小焊接高温对周边混凝土与焊接面外钢筋影响 的措施。 王斌／ 薄壁钢筋混凝土断筋修补方案工艺性试验及措施 混凝 土初凝 后进行 养 护和保 护工作 ， 在补 强 的细 石 混凝 土初凝后 表 面上刷 养护剂 ， 并在 表面 上粘贴 薄 膜 ， 防止 细石混 凝 土表 面水 分 散 发 ， 养 护 时 间不 少 于 1 4天 ， 并采取保温与隔热。 7 ． 1 ． 3 预缩砂浆施工 预缩砂浆拌制采用现场人工拌和， 现场配备称量 装 置 ， 严 格按照配合 比控制拌和 。 施工前， 先充分湿润槽内的混凝土界面， 层面多余 的积 水用抹布 吸干 ， 砂浆填 筑前应进行 预缩 3 0 ra i n ， 然 后从钢筋侧面和钢筋中间缝隙部位将砂浆挤压至钢筋 内侧填充密实， 采用木锤击打钢筋和钢筋两侧缝隙部 位捣实砂浆 。钢筋外侧 采用 方木 临时支 挡 ， 边 支挡 边 上升填筑 ， 每层填筑 厚度 2～3 c m 并采用 木锤 击实 ， 泛 出少量浆液后 ， 压实抹 光 。表 面与周 边老 混凝 土面平 川 页 相接， 最后表面抹光， 施工后及时在补强的砂浆表面 上刷养护剂， 并在表面上粘贴薄膜， 防止砂浆表面水分 散发 ， 并采取保温与隔热措施。 7 ． 1 ． 4 水泥基( K B ) 和预缩砂浆混合施工 在槽 内分 区回填 两种 不 同材料施 工 ， 即钢 筋 内侧 采用水泥基 ( K B ) 回填 ， 钢筋外侧采用预缩砂浆 回填 补强 。 施工前 ， 先充分湿润凿毛的混凝土面， 层面多余的 积水用抹布吸干， 然后从钢筋侧面和钢筋缝隙部位将 水泥基( K B ) 挤压至钢筋内侧填充密实。钢筋正面外 侧采用预缩砂浆分层填筑 ， 填筑厚度 2～3 c m， 外侧采 用方木临时支挡， 边支挡边上升填筑， 并采用木锤击 实， 泛出少量浆液后， 压实抹光。表面与周边老混凝土 面平顺相接 ， 最后表面抹光 ， 施工后 及时在补强 的砂浆 表面上刷养护剂 ， 并在表面上粘贴 薄膜 ， 防止砂浆表 面 水分散发 ， 并采取保温与 隔热措施 。 7 ． 2 回填修 补材料抗压强度试验情况 在 3组试件 回填 修补施 工 时 ， 对每 种 回填 材 料进 行现场取样， 经过 1 7天龄期后， 其抗压强度指标均能 满足比渡槽 C 3 0混凝土高一等级( 大于 3 5 M P a以上) 的要 求 ， 预 缩 砂 浆 抗 压 强 度 平 均 值 ( 1 7天 )为 4 7 ． 6 M P a 、 水泥基 ( K B) 抗 压强度平 均值 ( 1 7天 ) 为 3 7 ． 2 M P a 、 细 石 混 凝 土 抗 压 强 度 平 均 值 ( 1 7天 ) 为 3 5 ． 8 MP a 。 7 ． 3 补强 回填材料效果分析 试件 回填 的水泥基 ( K B) 、 细石 混凝 土 、 预缩 砂浆 三 种补强 材料达 到 2 0天 ， 水泥 基 ( K B ) 和 预缩砂 浆综 合补强材料达到 1 4天后 ， 对每个试件不 同截面进行 了 切割 ， 检验新老混凝土 、 钢筋结合和钢筋背后 部位 回填 密实情况 。比较分析如下 ： a ． 水泥基( K B ) 。与钢筋 内、 外结合 良好， 钢筋内 侧及外侧 回填较密实 ， 但表面新 老混凝土收缩严 重 ， 出 现较多裂缝。截面部位靠外侧新老混凝土结合一般， 有 明显裂缝张开 。 b ．预缩 砂浆 。钢筋 直径 为 2 5 m m、 2 2 ra m的槽 ， 钢 筋 内侧 砂 浆 填 充较 为 密 实 ， 其 强 度 欠 佳 ， 钢 筋 直 径 2 8 m m的背后填充不够密实， 出现孔洞现象。外侧填 充密实 ， 与钢筋结合良好， 新老混凝土结合面良好， 无 裂缝现象 。 c ． 细石混凝土 。钢筋 内侧混凝 土不够密 实 、 有欠 振现象， 与钢筋结合一般。外侧与新老混凝土、 钢筋结 合 良好， 混凝土填充较密实， 局部有裂缝。 d ．内部 ( 钢筋背部 ) 填充水泥基( K B ) 、 外部 ( 钢筋 以外部分) 填充预缩砂浆。钢筋内侧 回填密实， 与混 凝土面 、 钢筋结合 良好 。外侧的外 表面 、 剖开截 面的新 老混凝土结合良好， 填充砂浆密实 、 无裂缝 、 与钢筋结 合 良好 。 7 ． 4 回填材料推荐结论 经各种材料 回填试 验 的密 实程度 、 新老混 凝土结 合 以及 与钢筋结合 等情 况 的效 果分析 ， 以及简 单经济 比较 ， 钢筋内侧采用水泥基( K B) 填充 、 钢筋以外部分 填充预缩砂浆 的分 区回填补强效果是最佳 的。因此推 荐钢筋内侧回填采用水泥基( K B ) 、 外侧回填采用预缩 砂浆 的分 区回填补强方案 。 8 工艺试验施工总结 8 ． 1 开槽 尺寸确定 经现场开槽及钢筋施焊情况分析， 对直径为 2 8 m m 的钢筋条形槽宽调整修改为 1 4 0 ra m， 以便于钢筋施焊及 钢筋背后回填施工 ， 其他参数均可不变， 便能够较好地 便于钢筋背后回填密实和钢筋焊接施工。具体如下： 41 ■水利建设与管理 2 0 1 3 年 第1 期 a ． 槽 宽度 。竖 向钢筋直径为 2 8 m l I l 的槽宽度应不 小于 1 4 0 m m， 其 他钢筋 直径 2 5 f i l m、 2 2 m m 的槽 宽度应 不小于 l 2 0 mr n 。 b ． 槽高度 ( 长度 ) 。高度 应根据竖 向钢筋 有效 帮 条焊接长度 不小于 1 2 d和断筋距离而定 ， 并考虑 上下 施工空问加 1 0～ 2 0 ra m， 即高度 H=1 2 d+中问空隙距 离 + 2 0 m m。 c ． 槽 深 度。竖 钢 筋完 全 外 露 ， 且 钢筋 背 后 凿 除 1 5 m m的空 间， 一般情况深度为 l O O m m。 8 ． 2 钢 筋焊接施工工艺总结 试验构件现场焊接 试验结 果表 明 ， 该施工 工艺 能 够较好地进行钢筋焊接施工。具体如下 ： g ．焊机设备 。B X 1 — 3 0 0电焊机。 b ． 焊接形式 。帮条单面焊接 。 c ． 帮条长度。竖向钢筋有效帮条焊接长度不小 于 1 2 d ， 即 4 9 2 8 m m钢 筋帮 条焊 接长度 不小 于 3 3 6 tu r n ， q b 2 5 m m钢筋 帮 条焊 接长 度 不 小 于 3 0 0 m m， q 5 2 2 m m钢 筋帮条焊接长度 不小 于 2 6 4 m r r l 。上述 帮条长 度参数根 据钢筋焊接试验报告能够满足规范及设计要求 。 d ．焊缝 厚度( S ) 。帮条焊接接 头 的焊缝 厚度 s 不 应小于主筋直径 的 0 ． 3倍 。 e ．焊缝宽度 ( b ) 。焊缝宽度 b不应 小于主筋直 径 的 0 ． 8 倍 。 f 焊条规格 。J 5 0 2焊条。 g ．施焊前准备。焊接过程中， 在焊接钢筋的周围 用硬纸等物将钢 筋焊接部 位与混 凝土分 隔 ， 以防在施 焊过程 中火花对周边混凝土灼伤和污染 。 h ．施焊方 法 。为 防止温 度过 高对 周边 混凝 土产 生破坏 ， 从帮 条两 端 向 中间部 位逐 渐完 成 焊接 施工 。 采取分段 、 间隔一定时间等措施施焊 ， 并用红外线温 度 测控仪观测混凝土及 钢筋 温度 ， 当最 近端 的混凝土 表 面温度过高时应停止施工， 待适当降温后再施焊。焊 接顺 序为从 帮 条两 端 向 中问部位 逐渐 完成 焊 接施 工 ( 从开槽 内钢筋固定端向自由端焊接 ) 。帮条与主筋 之间用4点定位焊 固定； 定位焊缝与帮条端部的距离 宜不小于2 0 m m； 焊接时， 在帮条焊形成焊缝中引弧 ； 在 端头收弧前填满弧坑， 并应使主焊缝与定位焊缝的始 4 2 端和终端熔合 。 i ． 施焊 注意事项 ： ⑧ 焊缝有效长度不小于 1 2 d ； ⑥ 钢筋焊接接头的焊缝厚度不应小于主筋直径 的0 ． 3倍， 焊缝宽度不应小于主筋直径的0 ． 8 倍 ； ⑥ 焊接时， 引弧应在形成焊缝的部位进行 ， 不得 灼伤主筋 ； ③ 焊接过程中应及时清渣， 焊缝表面应光滑， 焊 缝余高应平缓过渡， 弧坑应填满 ； ⑥ 钢筋焊接前应将断筋处的开槽内杂物 、 灰尘及 松动混凝土块清理干净 ； ① 钢筋端面应切平， 钢筋边角毛刺及端面上铁 锈 、 油污和氧化 膜应 清 除干 净 ， 并 经 打磨 露 出金 属光 泽 ， 不得有氧化现象 ； ⑤ 焊接时应做好周边混凝土的降温工作， 焊接顺 序为从开槽内钢筋固定端向自由端， 控制好焊接温度 及速度 ； ⑥ 雨天、 大风天气不宜在现场施焊， 必须施焊时， 应采取有效遮蔽 、 防风措施 ， 焊后未 冷却接头 不得 碰到 冰雪 ； ① 操作焊接的焊工， 必须经过专门的培训， 达到 一 定的级别 。 8 ． 3 推荐回填补强材料( 钢筋内侧回填水泥基， 外侧 回填预缩砂浆的分区回填补强 ) 施工工艺 水泥基( K B ) 和预缩砂浆分区修补施工， 将槽内分 区 回填 两 种不 同材料 施 工 ， 即钢筋 内侧采 用 水 泥 基 ( K B ) 回填 ， 钢筋外侧采用预缩砂浆 回填补强。 a ．槽 内验 收。回填补 强前 ， 将 槽 内杂物 、 焊渣 清 理干净， 并用水冲洗、 用风吹干， 经三检合格后 ， 申请监 理工程师验收 ， 经专业 监理工 程师 同意后进 行 回填 补 强施工 。 b ．回填材料拌制。水泥基( K B ) 材料现直接加入 饮用水 ， 经不断多次加水， 使水泥基( K B ) 拌制后无流 动性和有一定 柔性 即可 ， 一 般 K B： 水 =3 ． 5 ： 1 ～ 4 ： 1 。 预缩砂浆拌制采用现场人工拌和， 现场配备称量装置 ， 预缩砂 浆严 格按照 配合 比控制 拌和， 拌制 后预缩 3 0 m i n后方可回填修补施工。水泥基( 下转第2 2页) 口水利建设与管理 2 0 1 3 年 第 1 期 e ．夜间施工要加 强生产安全措 施 ， 作业 面布置 足 够的照明灯具。 f ．对所有的起 重工具 如索具 、 夹具等进 行全 面检 查并计算， 验算后方可使用。 g ．板桩起 吊、 沉放必须要有专人指挥， 无关人员 严禁靠 近。 h ． 加强 已完工程 的保护 ， 防止工程损毁 。潮水过 后全 面检查工程 ， 及时补损。 9 环保措施 a ．施工前必须 组织 作业 人员 认真 学 习环境 保护 法 ， 执行 当地环保部 门的有关规定。 b ．材料 、 设备 吊运 ， 机械 操作 时严 禁碰 撞鱼 鳞石 塘， 做好水泥浆液的控制和收集， 防止污染建筑。 c ．严格遵 守国家 有关环境保 护法令 ， 施 工 中将 严 格控制施工污染 ， 减少污 水 、 粉尘及空气噪音污染。 d ．加强废弃材料的保管， 禁止向江 中乱倒建筑 垃圾。 e ．杜绝乱排放油污或生 活垃圾 。 f ． 注重场内道路和车辆的洒水除尘工作， 降低粉 尘对环境 的污染 。 g ．施工期间， 对环境保护工作应全面规划 ， 综合 治理 ， 采取一切可行措施， 将施工现场周围环境的污染 减至最小程 度。 h ．防止粉尘噪音污染 ， 防止水土污染和流失， 确 保文明施工 。 及 时清理 ， 并将 其运至业 主指定 的地点 进行掩埋 或焚 烧处理 。生活和施工 区内 ， 设置足够 的临时卫 生设施 ， 及 时清 扫。 J ． 对道路施工中占用的临时用地， 施工完成应及时 予以清理 ， 做好绿化环保工作 ， 努力恢复使用前 的面貌 。 k ． 施工道路上应进行必要 的洒水维 护 ， 使来往 车 辆所产生的灰 尘公 害减至最低程度 。 I ． 在工程完成后 ， 必须拆 除一切必 须拆 除的施 工 临时设施 和临 时生 活设 施 。拆 除后 的场地 应彻 底 清 理 ， 做到工完料尽地清。 l 0 效益分析 本工法主要针对钱塘江等涌潮河段新 型桩式丁坝 的施工 ， 经过多个工程实践， 取得了良好的社会效益和 经 济效益 。 1 0 ． 1 经济效益 a ．本工法 比较传统式抛石丁坝， 简化 了工艺流 程 ， 加快 了施工进度 。 b ． 本工法省去 了抛石坝 身 ， 避免 了抛 石被涌潮 冲 走的损失 ， 节省了费用 。 c ．工程安全性 更 好 ， 不 易损 毁 ， 保 证 了工 程长 期 使用， 降低了工程的使用和维护成本。 1 0 ． 2 社会效益 a ． 新型桩式丁坝施工工法的成功运用， 为类似强 涌潮河IZ l 丁坝工程的实施进行了有效的探索， 对提高 社会科技水平和实现科技创新作出了积极的贡献。 i ． 生产和生活 区内 ， 在醒 目地方悬 挂保护 环境 卫 b ． 新型桩工 丁坝施 工工 法 的成立 树立 了公 司 锐 生标语 ， 以提 醒各施工人员 。生活区 内垃圾定点 堆放 ， 意创新 的形象 ， 提高 了社会认 可度。◆ ’ t ． ． ’ “ ’ ． ． 芒 ， ． ． 蔓 ． ． ’ E ． ． 芒 蔓 ^ ． 一 ． l ^ ． 苎 曼 l ’ 曼 ． ’ 芒 l ． ． ． ． ． ． 芒 芒 ． ． ． ． ( 上接第4 2页) ( K B ) 和预缩砂浆每次拌制的用量应在 初凝之前使用完 ， 一次拌制用量不得过多 。 c ．施工前准备。施工前 ， 先充分湿润混凝 土界 面， 层面多余的积水用抹布吸干。 d ．回填施工。先用水泥基( K B ) 回填钢筋内侧部 位施工 ， 拌制好的水泥基( K B ) 材料从钢筋侧面和钢筋 缝隙部位挤压至钢筋内侧填充密实。钢筋内侧回填完 成后， 采用预缩砂浆分层填筑钢筋正面( 外侧) ， 外侧 采用方木临时支挡 ， 边支挡边上升填筑， 填筑厚度 2～ 2 2 3 c m， 每层采用木锤击 实 ， 泛 出少量 浆液后 即可 。与 水 泥基( K B ) 交界区应把木锤撑有一定斜度， 往内侧倾斜 击实。施工至顶部时， 填筑方向应与过流面平行 ， 并用 木锤往内侧击实。表面与周边老混凝土面平顺相接， 最后表面砂浆应进行压实抹光。施工后及时在补强的 砂浆表面上刷养护剂， 在表面上粘贴薄膜 ， 防止砂浆表 面水分散发 ， 并采取保温与隔热措施 ， 养护时间不少于 l 4天 ◆