浅谈干船坞工程施工监理的质量控制要点

2014-04-15岳峻

建设监理 2014年12期

关键词：监理质量控制

岳峻

(上海振华工程咨询有限公司，上海 200063)

浅谈干船坞工程施工监理的质量控制要点

岳峻

(上海振华工程咨询有限公司，上海 200063)

摘要：通过对某干船坞工程施工监理质量控制要点的分析，为类似工程项目的监理质量控制提供了参考。

关键词：干船坞；监理；质量控制

1 工程概况

1.1 工程环境

1.1.1 地形地貌

坞口前沿线距离原有老大堤约 270 m，距 2004 年建成的新大堤堤顶约 57 m～70 m。两道大堤将拟建船坞区纵向分为三个区域，其中老大堤内侧拟建场地主要为农田、桔园及鱼(蟹)塘等，现有地坪标高在 +2.70 m 左右；新老大堤之间长度约 200 m，该区域为 2004 年新吹填形成，目前地坪标高约+5.0 m；新大堤外侧为水下区。施工区表层主要为吹填砂，含水量高。

新大堤以南为水域，有抛石分布，泥面标高约 -12.0 m～+0.5 m，向南泥面标高逐渐降低。其中在船坞坞口至新大堤堤脚下范围处形成一个 ±0.0～－14.0 m 的陡坎，下游坡度略微趋平缓。

本拟建场地陆域和近岸处属河口、砂岛、砂嘴和潮滩地貌类型。

坞口前沿线处泥面标高在 -4 m～-6 m 之间。其中船坞坞口西南侧为传统的冲刷区，-10 m 等深线距新建大堤堤顶的距离最小处只有 60 m，水下地形坡度较陡，±0～-13 m 等深线间平均坡度平均在 1:2.5～1:4 左右，最陡处只有 1:2 左右(位于坞口西侧驳岸端头处)；船坞及其西侧驳岸前沿线距-10 m 等深线距离只有 10 m～20 m，距-14 m 等深线最小距离只有 30 m 左右。

根据以上的水域地形条件可知，坞口区施工的难点在于陡坡上围堰的安全问题。

陆上拟建区域地势广阔平坦且无现有建筑物需保护，施工区域无探明的地下管线需要保护。

1.1.2 自然条件

施工区属亚热带海洋性季风气候，冬冷夏热，四季分明，春季多雾，夏季常受台风影响，冬季偶尔降雪，气温温和，雨量充沛。

根据地质勘探报告表明，该船坞是在软土地基上建设的工程项目。

1.2 工程规模

船坞：520 m×76 m×11.6 m。

1.3 工程主要部位的结构形式及特点

1.3.1 坞口围堰

船坞工程坞口位于临时围堤以外的水域，坞口主体为桩基上的现浇整体“U”型钢筋混凝土结构，坞口施工采用了两座钢板桩加支撑的水上基坑围护结构，其中船坞坞口位于上游(西侧)，基坑平面尺寸为 98 m×28 m；坞口基坑底部标高为-10.65 m，基坑外侧平均潮位约为+3.3 m。

坞口围护采用 PU32 钢板桩，桩长 31 m，其顶标高＋3.65 m、底标高-27.35 m。为了增强止水效果和抗风浪的稳定性，在外侧和东西两侧的围护墙外围距离 3 m 附加了一排 16 m 长的 PU16 钢板桩，该排桩通过顶部的圈梁兼挡浪墙连成一体，两排板桩之间回填砂。

坞口纵向长度为 28 m；坞口底板厚度为 3.50 m～4.50 m、底标高为-10.50 m，底板纵向由外向内分别分为门座段(与河床面相连)长度 12.5 m、门槛段 6.0 m、门内段 9.5 m。靠坞门的门框周边采用 50 cm 厚花岗岩镶边。

坞口底板下沿底板前沿及两侧的三边设置封闭的高压旋喷桩止水帷幕，帷幕顶标高-10.45 m、底标高为-26.00 m，旋喷桩规格为 2 排、排距 0.8 m、孔距 0.8 m，梅花形布置。帷幕顶部通过宽 1.8 m、厚 0.40 m 的混凝土齿坎和底板相连，齿坎直接在凿除后的旋喷桩顶部浇筑。

1.3.2 坞壁

坞壁选用 CAZ19 型组合钢板桩(钢材材质 S355GP)，桩长 22 m、桩顶标高 +0.50 m，桩尖标高-21.50 m；该组合钢板桩采用迎坞面为进口的 AZ19 型钢板桩，而迎土面采用国产钢板焊接而成的复合结构。

1.3.3 坞底板

(1)底板平面分块及布置。坞室底板长度 504.5 m、宽度76 m；坞底板面标高在坞室中轴线处均为-6.80 m，在中轴线两侧各 4 m 范围内的底板面为水平面，向两侧以 5‰ 的横向坡度至距坞室边线 3 m 处，标高为-6.95 m。

①底板横向分为“边板＋中板＋边板”共三块，中板宽度 18 m、边板宽度 26 m，坞室二边各留 3.0 m 宽底板作传力过渡；②底板纵向分块长度一般均为 40 m。③底板结构自上而下依次为 70 mm 厚磨耗层、1 000 mm 及 1 200 mm 厚钢筋混凝土底板(C30)、100 mm 厚素混凝土垫层，其下为减压排水层、原状土地基。

(2)减压排水结构。船坞底板上的排水主要通过板面横向0.5% 的坡度排入两侧的排水明沟内，排水沟通往水泵房的沉沙池。整个船坞由坞口底板下的高压旋喷止水帷幕以及坞墙钢板桩坞壁形成底板下封闭的止水体系，同时在坞室底板下设满堂的减压排水系统，排水系统由底板板下的碎石排水层与排水管组成。

1.3.4 泵房

泵房主体采用桩基上的地下箱形结构。其平面尺寸 52 m ×24.6 m，高度方向分为 3 层，由上至下依次为：顶板、电机层、水泵层、流道层；两座船坞的进水池与泵房主体的底板连为一整体，平面尺寸均为 8.5 m×27.6 m。

立柱断面主要为 850 mm×850 mm，泵房内中隔墙厚度为1 050 mm，东、西侧墙厚度均为 1 000 mm，南、北侧墙厚度均为 1 500 mm。

泵房基础为φ600PHC 管桩，桩长 24 m，顶标高-14.15 m，桩尖进入 ⑤3-1 层灰色粉质黏土层中 6 m 左右。泵房底部沿坞墙钢板桩走向设置高压旋喷止水帷幕，帷幕规格为双排φ1000@800，顶标高-14.15 m，底标高-26.0 m。

1.3.5 防渗措施

止水帷幕。坞口底板下沿底板前沿及两侧的三边设置封闭的高压旋喷桩止水帷幕，帷幕顶标高-10.45 m、底标高为-26.00 m，旋喷桩规格为 2 排、排距 0.8 m、孔距 0.8 m，梅花形布置。帷幕顶部通过宽 1.8 m、厚 0.40 m 的混凝土齿坎和底板相连，齿坎直接在凿除后的旋喷桩顶部浇筑，为保证止水效果，在混凝土和旋喷水泥土之间设置止水紫铜片和遇水膨胀腻子。坞口底板下止水帷幕将和坞口后方的坞墙钢板桩连成一体，形成整个船坞的封闭止水体系。

止水材料。坞墙 CAZ 钢板桩两侧锁口涂刷止水材料，止水材料选用 QN 复合胶，该止水材料已经在以往船坞工程中应用，确保坞壁不渗水。

橡胶止水带。结构伸缩缝处运用橡胶止水带止水。

2 监理工作监控重点

根据本工程的结构类型和地质情况和设计图纸要求的相关作业流程，监理重点监控内容如下。

2.1 坞口及驳岸施工区

坞口及驳岸施工区是本船坞工程最为复杂的部分，且施工工期长，施工内容包括新建临时围堤、6# 轴线以外区域的陆上第一次挖土和打桩、4# 轴线以外的水上挖泥和打桩、坞口围堰和结构施工等。

坞口围堰的能否顺利按设计蓝图完成是整个船坞工程成败的关键，其包括的围堰钢板桩施工、抛填护坡、压脚作业、坞口围堰支撑体系施工、坞口基坑前沿及两侧的高压旋喷桩止水帷幕施工及坞墩江侧面大理石铺砌作业作为监理的控制要点。

2.2 坞墙钢板桩的施工

本工程采用组合钢板桩作为坞墙的一个侧面，钢板桩的沉桩工艺、施工中钢板桩位置轴线位置、止水效果和垂直度自然成为监理的控制要点。

2.3 坞室施工

坞室施工这里主要指坞室土方开挖和坞底板作业，监理要控制好坞室土方开挖的时间，控制好土方开挖的流程，控制好土方开挖的速率(根据相应坞墙及锚碇结构施工进展控制挖土速度)。坞底板作业应分块实施，加强减压排水层的施工监控。

2.4 坞墙位移

坞墙位移一旦超过允许值，将影响船坞的使用功能，与坞墙位移的相关的作业工序也是监理的监控重点，初坞墙钢板桩的施工监控外还包括坞室土方开挖的时间控制：①坞室相应段坞墙承台浇筑完成；②相应段锚碇拉杆安装完成并施加了初始应力；③坞墙墙后降水达到设计要求标高以下。

2.5 船坞施工中的防渗水部位的施工

坞口及水泵房结构施工中的止水钢板的作业，施工缝包括廊道施工缝、坞底板施工缝等的作业，坞墙钢板桩的防渗施工，都将成为监理的控制要点。

2.6 预埋件的施工

船坞工程中预埋件较多，监理在进行隐蔽工程验收时应作为一个重点进行监控，检查其位置的正确与否，杜绝遗漏现象。

3 工程主要部位施工中监理把握的控制要点、监控措施、监控效果

船坞施工是一个系统工程，施工中的每一环节和工序都是重要的。按监理规范要求和设计、规范要求，做好施工材料的控制、施工方案审核、隐蔽工程验收等，工程质量的事先、事中、事后控制，并根据在船坞施工监理中的体验，列举以下几点要点。

3.1 坞口施工的监控

(1)审核围堰钢板桩的质保资料，确保合格材料用于工程。

(2)对加工的钢板桩进行进场检查，检查钢板桩的平直度、检查锁口是否通顺，焊缝的质量情况，并审核相关的焊接试验报告。

(3)审核相关的施工组织设计和设备，确保施工的有序顺利进行。

(4)对沉桩作业进行全过程的旁站监理，确保锁口止水材料作业到位，沉桩的桩位准确，标高符合设计要求。

(5)对于钢筋混凝土结构，按相关的监理细则进行钢筋、模板及预埋件的检查验收，确保结构的质量。

(6)对于水上基坑的开挖及支撑作业，督促施工项目部严格按设计要求，开挖一层撑一道支撑，并根据监测的数据指导开挖和支撑作业。当然，对于支撑的施工质量严格按设计要求和规范要求进行检查，确保上道支撑完成(检查合格)后，再进行后续挖土和下道支撑的施工，确保基坑的安全。

(7)对于大体积混凝土的浇注施工，督促施工项目部落实施工组织设计中的各项控制温度裂缝的技术措施，核查混凝土的温度监测情况，确保混凝土的浇注质量。

(8)坞门的门框周边花岗岩镶边施工，检查花岗岩的成品质量外，着重对于花岗岩的铺设质量的检查，用靠尺检查相临花岗岩的平直度，确保花岗岩的施工质量。

监理对坞口施工要点着重进行了监控，督促施工项目部按设计要求和相关规范要求进行施工作业，确保了水上围堰的进度和安全，为坞口区的工程实施创造了一个安全作业的环境，为工程的顺利实施奠定了基础。

3.2 高压旋喷桩止水帷幕施工的监控

坞口防渗采用高喷旋喷注浆工艺，高压旋喷桩的底标高-26.0 m，顶标高 -10.65 m。高压旋喷桩设两排，孔距排距均为 80 cm。

(1)要求施工项目部进行陆上模拟试验和典型段试验，取得可靠的施工参数后，再行正式施工，并在施工中根据现场情况调整施工参数，以满足止水的要求。

(2)检查高压旋喷桩的孔位，孔深和孔数、灌浆使用的材料必须符合设计要求，旋喷过程中，钻孔中正常的冒浆量不应超过注浆量的 20%。

(3)根据相关方案，督促施工项目部安排好桩位施工顺序，至少需跳打二个桩位，防止相邻桩体串孔和穿浆。

(4)检查高压旋喷桩的灌浆压力，灌浆变换和结束标准符合设计要求和有关规范规定。帷幕灌浆孔在灌浆前应进行清洗，并作压水试验。

(5)加固体强度验收按钻孔取样，做物理试验及 1 m 间距标贯试验。

通过监理的质量把关，高压旋喷桩止水帷幕施工质量达到了要求，止水效果较好，确保了水上基坑内的施工作业的顺利实施。

3.3 坞墙钢板桩的施工监控

本工程坞墙 CAZ19 钢板桩由进口的 AZ19 型钢板桩与国产钢板焊接而成的复合结构，其中迎坞面为进口的 AZ19型钢板桩，距坞墙壁 35 cm。钢板桩桩长 22 m，桩顶标高+0.50 m，桩尖标高 -21.50 m，其中国产部分下端比进口部分短 3 m。

CAZ19 组合钢板桩作为坞墙的一个侧面，对位置和垂直度都有很高的要求，其施工质量将影响坞壁的外观质量。

3.3.1 施工前的控制

本船坞工程坞墙采用前钢板桩后 PHC 桩的承台结构，钢板桩采用国外进口的 CAZ 钢板桩，根据 CAZ 钢板桩沉桩规律，必须设置导桩及导向围檩限位，并且采用“屏风式插桩，间隔送桩”的工艺进行打桩，所以，监理要求施工单位做好下列施工的准备工作。

(1)桩帽和围檩的加工。①定制异型桩帽和送桩管，保证六角型钢板桩桩顶面受力均匀；②制作导向围檩，导向围檩一般用槽钢加工制作，围檩长度一般为 10 m～15 m，内径宽度比钢板桩宽度大 2 cm；③制作围檩的限位桩，限位桩采用H 型钢或钢管制作，长 10 m，限位桩两侧加设牛腿用来固定围檩，确保钢板桩沉桩时不产生侧向位移。

(2)测量放线。根据现场的测量控制网，按设计图纸进行放样定位及高程引测工作，并做好永久及临时标志，放样定位后进行测量复核，监理进行测量放线的复核工作。

(3)开挖沟槽。采用挖机在沉桩位置预先开挖沟槽，一般沟槽深 1 m，底宽 1 m。

上述施工准备工作完成，且钢板桩的本体质量验收合格，导向围檩架设固定后，方可进行 CAZ 钢板桩的沉桩作业，监理进行旁站监理。

3.3.2 施工中的控制

(1)要求施工项目部利用基准控制点，在钢板桩纵向采用测距仪用极坐标方法在东、西坞壁及坞尾钢板桩的中心延长线上设控制点，钢板桩段设临时控制点。在横向设置阴角、阳角控制线，以控制平面位移。样桩放测时均需先对控制桩进行复核校对，每次放测的服务不超过两组数量，以防沉桩过程对控制点及样桩的影响。

(2)钢板桩沉桩过程需在两个成垂直方向进行垂直观测，在前进方向钢板桩的中心线上，利用该线上控制点距沉桩位置 25 m 处架设经纬仪进行垂直度观测。另一方向为在距桩正面 25 m 处施放一条钢板桩轴线延长线的平行线，在平行线上把相应钢板桩外侧锁口位置施放出来，所做点作为桩机正面仪器架设位置。

(3)轴线延长线上仪器视线与钢板桩轴线一致，插桩时，如果钢板桩锁口中心线与仪器中十字丝不吻合，说明钢板桩插在轴线方向有问题，需拔起重新施工。

(4)在沉桩过程中，应缓慢施工，在试打一锤后，停下来，用经纬仪进行校正，随时注意调整桩的垂直度，若发现有微量位移，应及时用卷扬机纠偏，桩入土超过 12 m 后，不得强行纠偏。当组合钢板桩沉至地面以上 8 m 时，停止沉桩。依次类推，直至该组钢板桩(一般为 8～10 根)施工完毕后，拆除导向围檩，桩基行走于钢板桩一侧，转 90° 与履带垂直，安装好送桩杆，采用逐根跳打方法，每组最后一根桩作为后一组的定位依据，起控制限位作用。送桩时要观测沉桩过程中的变化情况，并控制好桩顶标高。为防止送桩过程中相邻桩被带下，先送桩的桩顶标高以上限偏差控制，后送桩的桩顶标高以下限偏差控制。送桩结束后，在第二组钢板桩位置重新布设围檩，循环施工，同时做好沉桩记录。

通过上述的施工前和施工中的控制，坞室开挖后，经检查，钢板桩在的垂直度和位移均达到了设计的要求。

3.4 降水控制和坞室土方的开挖控制

3.4.1 施工前的控制

坞室土方开挖是坞壁受力最大的阶段，必须具备以下条件才可以开始进行坞室基坑开挖：①在坞室相应段坞墙承台浇筑完成；②相应段锚碇拉杆安装完成并施加了初始应力；③坞墙墙后降水达到设计要求标高以下。三个挖土的前提条件也是坞墙位移的控制措施。

坞室土方开挖的施工内容包括土方开挖和降水。

降水工程：在土方工程中，穿插着降排水施工，包括了：坞室基坑范围内降水，以保证基坑开挖处于干施工状态和保持开挖土体的安全，在基坑开挖前必须采取降水措施，将地下水位降低至开挖面以下；坞室基坑开挖前，坞墙墙后降水达到设计要求的标高；在坞室施工过程中，布置整个施工区域的明沟排水系统。

为确保坞墙的稳定性和坞室土方开挖的安全及顺利实施，监理首先审核施工项目部的挖土和降水的专项施工方案，事先从降水方案上把关，检查降水管埋设的间距，施工区域的明沟排水系统的布置，从而从理论上保证降水的效果，在降水作业一段时间后，通过预先埋设的检查管，分段检查降水的深度是否满足分段开挖的要求，明确土方开挖的要求：坞室基坑挖土宜采取“盆式开挖”、“先中间，后两边”、“分层分区”等原则进行，根据监测数据提供的板桩变形数据严格控制挖土的速率；土方开挖前约二周应对坑内进行井点降水，坑内要确保地下水位保持在开挖面以下 0.5 m～1.0 m 左右，同时要求项目部必须采取必要的施工期排水措施；开挖期间在底板对钢板桩形成顶撑作用前墙后一定范围内不允许回填土，同时地下水位必须保持在设计要求的标高以下。

3.4.2 施工中的控制

在坞室土方的开挖过程中进行旁站监理，要求施工单位认真执行有关土方开挖工程的强制性条文。

(1)基坑边缘堆置的土方和建筑材料或沿挖方边缘移动运输机械，应距基坑上部边缘不少于 2 m，弃土堆置高度不应超过 1.5 m。

(2)开挖过程中应随时做好坑内明排水，并常检查降水是否正常，是否引起周围土体下沉或基底土隆起等事故。如恶劣季节开挖要有必要技术措施，坑面、坑底排水系统良好。冬季开挖时应防基土遭冻。

(3)机械或人工挖土都要求施工单位注意保护测量坐标、水准点以及监测埋设的仪器与元件；严禁在开挖过程中碰撞、损坏围护结构、支撑、工程桩和止水帷幕、降排水设施。

(4)在基坑开挖过程中，应随时对坞墙的沉降和位移、地下水位变化，加强巡视和观察。

(5)对基底的主要检查内容：①检查基底的土质情况，特别是土质与承载力是否与设计相符；②通过施工变形监测，检查坞墙钢板桩结构是否基本稳定；③当基底为砂或软粘土时，应督促施工单位按设计要求，及时铺碎石、卵石，其厚度不小于 20 cm；④如遇有局部超挖时，不能允许施工单位用素土回填，一般应用封底的混凝土加厚填平。

3.5 坞墙位移的控制

过大坞墙的位移，势必减小坞室的净尺寸，影响船坞的使用功能。坞墙位移的控制至关重要，本船坞工程坞墙位移又与钢板桩的施工质量、降水取土作业和墙后锚拉系统的施工质量相关联。

3.5.1 施工前的控制

预留位移量，确保船坞尺度。预留量一般由施工单位根据其经验设置。

3.5.2 施工中的控制

(1)控制好坞墙钢板桩的施工质量。

(2)做好降水和坞室土方开挖的速率控制。

(3)做好锚拉系统的施工质量

锚拉系统对坞墙的位移控制极其关键。锚拉系统一般由锚锭板桩、拉杆和墙前的压重块石组成。板桩和压重块石的施工质量监控在此不展开阐述，按设计图纸和相关规范要求控制即可。着重阐述拉杆的安装监控。

监理除对拉杆的材料进场进行把关外，对拉杆的张拉过程进行旁站监理。拉杆安装应平顺，张力均匀，螺母和紧张器应拧紧，收紧张器时，应按设计要求使拉杆具有一定的初始应力。拉杆的螺母应全部旋紧，并有足够长度的螺纹外露。施工时应在拉杆下设置数个支承点，以防止拉杆变形及便于拉杆调整。拉杆的安装在廊道底板混凝土达到设计强度后进行，拉杆的初始应力在挖土前达到设计要求。拉杆按设计要求的接头方式连接成整体，在拉杆底布置砖砌支墩，保持拉杆水平并且接头处销钉开孔呈水平向。拉杆施加初始应力采用墙后张拉方式进行张拉，具体方法是在锚碇墙后布置千斤顶，千斤顶前后均有螺帽，千斤顶依靠其后面的螺帽张拉拉杆，然后拧紧其前面的螺帽。紧固螺母时应用手持应变仪测试拉杆初始应力，并调整各拉杆初始应力至设计要求。

一个结构分段的拉杆施加应力保持分次分批逐步迭加，确保该分段内拉杆均匀受力。拉杆施加预应力完成后，对拉杆进行防腐处理，包裹玻璃纤维布 2 层，每层外面涂刷水沥青 2 层。

3.5.3 事后的控制

在拉杆安装过程中，在拉杆上(有代表性的部分)安装应变片，并在后续的施工过程中进行拉杆的应力监测。一旦发现异常，及时与设计联系，采取必要的技术措施，以确保锚拉系统的稳定，从而控制坞墙的位移。