南水北调中线宝郏段混凝土质量通病监控技术

2013-04-11李学伟潘习文

黄河水利职业技术学院学报 2013年4期

李学伟，杨鹏，潘习文

（1.广东顺水工程建设监理有限公司，广东顺德 528300；2.黄河水利委员会河南黄河河务局，河南郑州 450003；3.驻马店市金鼎工程有限建设监理公司，河南驻马店 463000）

0 引言

南水北调中线宝丰县至郏县段（简称宝郏段）工程水工建筑物形式多样、结构复杂，尤其是钢筋混凝土施工技术含量高、要求严格。由于混凝土工程质量受材料选用、施工机具、工艺水平、操作方法、地区环境等诸多因素的影响，且施工中隐蔽工程监督检查项目多、隐患多、施工通病多，易造成质量缺陷，且缺陷修补困难，因此，该工程的水工建筑物钢筋混凝土结构工程是监理工程师质量控制工作的主要关键部位、关键工序。防治和避免钢筋混凝土质量缺陷（特别是质量通病）是水工建筑物工程质量监控的核心。笔者针对南水北调中线宝郏段工程的实际情况，分析钢筋混凝土工程施工常见的质量通病和缺陷形成的原因，研究了通病的防治监控措施。

1 南水北调中线宝郏段工程概况

南水北调中线一期总干渠宝郏段工程位于河南省平顶山市境内，起点桩号SH（3）19＋707，终点桩号SH（3）61＋957.6，设计段长40.769 km（不含北汝河渠倒虹）。该段含20.420 km膨胀土（岩）段，13.748 km湿隔性黄土段，11.185 km高地下水段，6.485 km全填方段，18.055 km半挖半填段，共有各类建筑物79座，包括：河渠交叉8座，渠渠交叉8座，左岸排水16座，分水闸3座，节制闸2座，退水闸1座，公路桥27座，生产桥14座（不包括铁路暗渠1座，铁路桥2座，其主体工程由铁路部门组织建设施工）。主要工程量为：土石方开挖2 014.69万m3，土石方填筑1 341.47万m3，混凝土85.06万m3，砌石及垫层101.00万m3，钢筋制作安装37 943.7 t，强夯、重夯83.87万m3，挤密土桩5.94万m3。

宝郏段共分7个土建施工标，4个机电设备标，1个安全监测标和1个监理标，合同金额18 6461.01万元。工程于2010年12月1日开工，计划于2013年6月30日完工，计划总工期31个月。

2 混凝土施工质量通病的成因和监控

南水北调中线总干渠宝郏段工程钢筋混凝土施工质量缺陷主要有蜂窝、空洞、麻面、气泡、缝隙及夹层、缺损掉角、错台、挂帘（穿裙子）、裂缝及龟裂等。

2.1 蜂窝的成因和监控

施工中，常把未被水泥沙浆包裹填实的石子聚集成的局部地方叫做蜂窝。蜂窝形成的直接原因是混凝土在浇筑过程中漏振或欠振。断面狭长窄小和钢筋稠密的结构，由于漏振或欠振，再加上卸料不均，或混凝土坍落度过小等原因，容易出现蜂窝。

防止产生蜂窝的主要措施是：（1）混凝土下料入仓高度应不大于1.5 m，超过1.5 m时，需要加设钢板溜槽或串筒，以防造成石子堆积和离析。（2）严格按设计要求监控混凝土配合比和坍落度，保持混凝土的和易性。（3）混凝土的振捣须按规范进行。使用插入式振捣棒时，插点的间距一般为振棒有效半径的1.5倍。振棒有效半径是指振棒中心到受震范围边沿的距离，其大小不仅与振捣棒本身的震动功率大小有关，而且也受混凝土和易性的影响。和易性好（坍落度较大）的混凝土，其连续性也好，传递振动的能力也比较强。一般情况下，有效半径为25～35 cm（棒头直径50～70 cm）。施工时，可根据现场振捣实际情况确定。（4）振捣棒每次插入混凝土中的时间一般为20～30 s，但应根据建筑物结构断面尺寸的大小而变化。对于薄壁结构，每个插点的振捣时间应适当减少为15～25 s。据一般经验，浇捣现场振捣时间的控制，常以模板仓内混凝土体积不再下沉、模板边角部分已被混凝土填满充实、表面已经水平并不再继续出现小孔泡沫排出为标准。（5）振捣棒在振插移动过程中，不得碰撞模板、钢筋或预埋件等，以防模板走动或钢筋、预埋件变形错位。移动振棒时，应做到“快插慢拔”，防止振后留有插孔痕迹，造成振孔部位不密实。每次振捣完毕后，应等振捣棒拔出混凝土后，方可停止发动。对于结构断面小、钢筋稠密或安装有止水带的细部结构部位，当振捣棒不便插入时，应辅以人工捣固，也可在振棒上套焊振动铲，以便深入内部振捣。

2.2 空洞的成因和监控

混凝土的空洞与蜂窝不同，蜂窝的特征是存在于未捣实的混凝土或是缺水泥浆的混凝土中，而空洞却是局部或全部地没有混凝土。这是由于下料时骨料与水泥浆分离，混凝土在钢筋稠密处发生局部架空现象所致。空洞的尺寸通常比较大，以致钢筋全部裸露，造成建筑物结构内部断缺和结构整体性的损坏。

空洞产生的原因或是混凝土稠度选择不当（坍落度过小），或是粗细骨料级配不良、沙率过小。这样，在钢筋稠密处，混凝土往往被卡住和堵塞，造成模板仓内混凝土失去流动性。而浇筑混凝土时，由于漏振或欠振，接着又继续下料浇筑第二层混凝土，将空洞掩盖，形成空洞隐患。

防止空洞产生的措施与蜂窝基本相同。即严格监控混凝土的设计配比和设计坍落度，规范振捣操作，防止欠振、漏振和过振。此外，在夜间施工时，宜使用低压照明灯具，加强仓内照明。对于局部细小窄狭和布筋稠密的结构，待混凝土振捣结束以后，可用小锤敲击外模板，检查辨析是否留有空洞隐患。

2.3 麻面的成因和监控

混凝土结构产生麻面的原因主要是，模板（木）干燥，吸收了混凝土中的水分。有时，是因为对钢模板上粘的灰浆残渣及油渍等没有清除干净，致使板面粗糙。此外，若混凝土凝固期末到、拆模过早，加上前述板面污浊等原因，拆模时更易把混凝土外表水泥浆粘掉，从而形成麻面。

避免麻面的措施主要是，保持模板板面清洁、湿润。钢模板使用前应打滑，在木模板上涂刷脱模剂。同时，应防止浇筑混凝土时欠振和漏振，避免拆模过早。

2.4 气泡的成因和监控

气泡产生的原因是，振捣时间不足或振捣插距过大，局部欠振，每层混凝土中的气泡未被全部引出。此外，混凝土用水过多、过振泌水，混凝土中游离水在表面张力作用下形成圆团状，水蒸发后，会在混凝土表面或内部留下泡状隐患。

预防气泡产生的措施是要严格控制混凝土的水胶（灰）比，规范振捣操作，做到不欠振、漏振或过振。

2.5 缝隙及夹层的成因和监控

缝隙及夹层是指在混凝土结构中存在松散的混凝土层及杂物残渣层。其形成的主要原因有：在开仓浇筑混凝土前，忽略了施工缝的处理；仓底面或施工缝处存积的干沙浆、泥土、杂物等未能清除干净，便进行浇筑；下料太高，仓底及施工缝内未能预先铺垫2～3 cm厚的水泥沙浆层，导致石子集中散落，聚集在一个面上。

防止缝隙及夹层最有效的方法是，在浇筑混凝土之前，使仓内干净、无杂物、湿润且无积水。对施工缝的处理方法是，先用钢钎凿掉原有混凝土表面的水泥浆，使混凝土中石子外露1／3。接着，用压力水将凿毛面清洗干净，但不存积水，保持湿润。待浇筑新混凝土之前，在凿毛表面铺洒一层2～3 cm厚的水泥沙浆，之后，再分层浇筑混凝土。经过如此处理，可保证新旧混凝土结合密实，且不出现缝隙或夹层。

2.6 缺损掉角的成因和监控

缺损掉角是由于施工中对建筑物成品防护不当，或构模过早造成的。

防止建筑物结构缺损掉角的措施是，杜绝拆模过早，撬杠、铁锤等拆模工具不得直接撞击建筑物混凝土结构实体，钢模的拆除应按施工技术方案进行，借助起吊机械设备，有序拆卸转移，严禁使钢模结构从高处整体坠落，以防模板支架损伤变形，或伤及建筑物结构。木模板的拆除亦应遵守一定的方法和步骤。拆模时，要按照模板各结合点构造情况，逐块松卸，禁止用重锤直接敲击模板，以免使建筑物受到强烈震动或损伤。此外，在建筑物土方回填施工过程中，要特别防止大小夯压机械碰撞建筑物，为保证细部边角部位的回填质量，可用人工木夯薄层夯实。

2.7 错台、挂帘的成因和监控

错台、挂帘是指建筑物立面不顺直、不平整，有局部突出的水平台阶式变位和不规则形状的叠层现象。产生错台、挂帘的主要原因是，混凝土振捣过程中振捣棒碰撞模板，或平板振捣器等施工机械的操作不当，震动外力加大了模板接缝的变位、鼓胀和缝隙，使水泥浆、混凝土从模板缝隙中流失，形成挂帘缺陷。此外，在施工缝以上二期混凝土浇筑过程中，由于忽略了模板已有的变位，使前后两次模板仓内混凝土水平底线不在同一个直立面上，从而形成错台现象。

防止产生错台、挂帘的主要措施有：（1）认真审查整体提升模板自升式架设设施的施工技术方案，确保模板支架结构体系的刚度、坚固性和稳定性。（2）在模板整体拆卸安装的过程中，做到稳定可靠，严防撞击建筑物墙体事故的发生。（3）在浇捣混凝土过程中，严禁振捣棒碰撞钢筋、模板。禁止在模板支架结构上使用或停放机械设施。（4）立模时，保证模板接缝平整严密，封闭可靠，不漏浆。（5）在分层浇筑混凝土时，应逐层检查校正模板偏差。同时，要按设计要求，认真处理施工缝。

2.8 裂缝的成因和监控

混凝土结构裂缝一般分为沉降裂缝、收缩裂缝、温度裂缝和变形裂缝等。造成裂缝的原因主要有以下几种：建筑物地基不均匀沉陷（沉陷裂缝）；混凝土早期失水养护不良，造成表面收缩不均匀（网状裂缝或龟裂）；新浇筑的混凝土过早承受荷载或遭遇重物碰撞，下部支撑结构刚度不足发生变形和位移（变形裂缝）。此外，大体积混凝土工程由于养护不足、散热措施不到位或保温和防冻不当，造成混凝土内部与混凝土表面温差过大（一般温差大于25 ℃），引起温差裂缝等。

针对各种裂缝产生的原因，可分别采取以下相应措施：（1）在混凝土浇捣之前，先将基层和模板洒水湿润，避免其过多吸收混凝土中的水分。振捣时，尽量做到既不欠振又不过振，并防止振棒插距过大、抽撤过快或插振时间过长，以避免影响混凝土的密实性和均匀性，导致裂缝产生。（2）混凝土浇筑完毕到收仓抹面至终凝前，应及时覆盖洒水养护，确保混凝土表面充分湿润。洒水养护应在混凝土浇筑完毕后8～18 h内开始进行，养护时间不少于28 d；薄膜养护即在混凝土表面涂刷一层养护剂，形成保水薄膜，养护剂涂料应不影响混凝土质量；掺加粉煤灰混凝土暴露面的潮湿养护时间均不应少于28 d。（3）模板拆除时限必须符合设计要求，同时还应遵守下列规定：不承重侧面模板在混凝土强度达到2.5 MPa时方可拆除；墩、墙、柱部位模板在混凝土强度不低于3.5 MPa时方可拆模；承重模板（板、梁、悬臂结构）在混凝土强度达到设计值时方可拆除。如果需要早期拆模，在拆模后，应及时在表面覆盖轻型保温、保湿材料，这对于防止混凝土表面产生过大拉应力效果显著。（4）大体积混凝土施工应严格监控气温突降现象，认真做好对原材料和混凝土拌和温度的检测工作。夏季、冬季浇筑混凝土时，要采取切实可行的温控措施，严格限制混凝土结构内外温差，使之≤25 ℃。（5）需要按设计要求进行人工切缝的混凝土部位，应根据气温条件及时切缝、做缝，避免由于切缝、做缝不及时而产生温度膨胀，导致混凝土裂缝。（6）认真防范龟裂的产生和发展。当混凝土浇筑完毕后，在凝固硬化初始阶段，由于大风、干燥等气候条件的影响，混凝土产生剧烈的水分不均匀蒸发，导致表面出现干缩、冷缩现象，而此时尚处于塑性状态或初始硬化状态的混凝土表层（钢筋保护层厚度范围内），因其强度不足以抵抗混凝土的收缩应力而形成短而细、细且浅的无规则网状裂纹，继而在冷热气温作用下，裂纹继续发展成为裂缝。对于此类裂缝（纹），如果是在混凝土尚处于塑性状态时发现，可用钢制泥抹反复抹压修复。但施工中，裂纹大多在混凝土硬化后期（终凝）才被发现，此时木已成舟，不宜做简单处理。为消除龟裂，应未雨绸缪，尽早采取防范措施：保证混凝土骨料质量和控制水胶（灰）比。在混凝土初凝阶段，应及时保湿养护，以减少硬化过程中的水分蒸发。混凝土终凝后，最好每隔1 h用喷壶雾洒一次，淋水不可太勤，以防混凝土表面积水过多，导致积水流动带走水泥浆，影响混凝土质量。