劉 強(qiáng)

(中鐵十六局集團(tuán)城市建設(shè)發(fā)展有限公司 北京 100018)

1 引言

根據(jù)現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定:對(duì)涉及混凝土結(jié)構(gòu)安全的有代表性的部位應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)實(shí)體檢驗(yàn)[1]，其中包括鋼筋保護(hù)層厚度。精確合理的鋼筋保護(hù)層厚度是確保受力鋼筋的粘結(jié)錨固性能和結(jié)構(gòu)承載力、滿足現(xiàn)澆構(gòu)件設(shè)計(jì)使用年限的基本保障，驗(yàn)收規(guī)范中明確了現(xiàn)澆板縱向受力鋼筋混凝土保護(hù)層厚度的允許偏差為±3 mm。目前現(xiàn)澆板鋼筋工程施工中，傳統(tǒng)的控制鋼筋保護(hù)層的工藝方法存在選材隨意、穩(wěn)定性差、偏差過(guò)大等不足，實(shí)體工程經(jīng)保護(hù)層厚度測(cè)定儀掃描探測(cè)，出現(xiàn)鋼筋偏移、保護(hù)層厚度超標(biāo)等質(zhì)量缺陷的現(xiàn)象十分普遍[2]，成為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)各類(lèi)工程事故的隱患。

2 工程概況

寧夏銀川德豐大廈項(xiàng)目位于銀川市金鳳區(qū)，寧安大街與親寧巷交匯處，毗鄰中國(guó)電信辦公樓及亙?nèi)f豪元國(guó)際大廈，北側(cè)為寧夏銀川市政府。本工程總建筑面積約13.9萬(wàn)m2，其中地下總建筑面積3.42萬(wàn)m2，地上總建筑面積10.48萬(wàn) m2，地上47層，建筑高度230 m[3]。結(jié)構(gòu)形式為框架-核心筒結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)，

3 現(xiàn)澆板鋼筋保護(hù)層傳統(tǒng)控制技術(shù)簡(jiǎn)述及分析

3.1 傳統(tǒng)工藝技術(shù)

(1)板底保護(hù)層控制方法:在現(xiàn)澆板底層筋下部采用砂漿(混凝土)墊塊、大理石墊塊或塑料墊塊支墊。

(2)板頂保護(hù)層控制方法:在現(xiàn)澆板上層筋下部設(shè)置“幾”字形撐鐵或“工”字形鋼筋馬凳支撐。傳統(tǒng)鋼筋馬凳見(jiàn)圖1。

圖1 傳統(tǒng)鋼筋馬登示意(單位:mm)

3.2 傳統(tǒng)技術(shù)性能分析

鋼筋保護(hù)層墊塊及馬登的設(shè)置作為鋼筋定位和控制現(xiàn)澆板保護(hù)層厚度的措施必不可少[4]，但上述工藝方法在材質(zhì)、成本及實(shí)際使用效果等方面均存在不足。

(1)砂漿(混凝土)墊塊體積小、強(qiáng)度低，與鋼筋之間不易固定，荷載作用下易移位及破損?，F(xiàn)行施工規(guī)范規(guī)定:“水泥基類(lèi)鋼筋間隔件水泥砂漿強(qiáng)度不應(yīng)低于20 MPa；混凝土間隔件的混凝土強(qiáng)度應(yīng)比構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高一級(jí)，且不應(yīng)低于C30[5]?！睙o(wú)論現(xiàn)場(chǎng)制作的砂漿墊塊，或是混凝土成品墊塊，強(qiáng)度一般難以達(dá)到規(guī)范要求，受力破損后致使鋼筋保護(hù)層厚度失控。

(2)馬凳筋的設(shè)置缺乏具體的理論依據(jù)和通用的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，一般根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)配置，往往是憑經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)[6]?，F(xiàn)場(chǎng)操作中常因馬凳筋剛度低、設(shè)置數(shù)量不足、與主筋固定不牢、施工人員踩踏等原因，出現(xiàn)現(xiàn)澆板受力鋼筋偏移變形、扭曲下陷等質(zhì)量缺陷，并且在混凝土澆筑時(shí)很難發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致鋼筋保護(hù)層厚度超出規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)[7]。

4 現(xiàn)澆板鋼筋保護(hù)層厚度超標(biāo)危害機(jī)理

4.1 保護(hù)層厚度過(guò)小的危害

現(xiàn)澆板澆筑過(guò)程中，由于保護(hù)層墊塊強(qiáng)度及穩(wěn)定性不足，在振搗器撞擊、混凝土擠壓作用下出現(xiàn)壓碎或脫落，致使板內(nèi)正彎矩筋下沉而引發(fā)鋼筋保護(hù)層厚度過(guò)小。鋼筋表面薄弱的混凝土保護(hù)層既容易在荷載作用下破壞，又將致使其碳化的時(shí)間縮短，鋼筋開(kāi)始生銹。生銹膨脹會(huì)引發(fā)現(xiàn)澆板底面出現(xiàn)順筋方向的縱向裂縫，鋼筋與混凝土之間的界面粘結(jié)力降低，削減了結(jié)構(gòu)承載能力，降低了現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的耐久性。

4.2 保護(hù)層厚度過(guò)大的危害

支撐現(xiàn)澆板負(fù)彎矩筋的傳統(tǒng)馬登筋因自身強(qiáng)度問(wèn)題、施工人員踩踏或數(shù)量不足、支撐不穩(wěn)等因素致使負(fù)彎矩筋下垂[8]，造成鋼筋保護(hù)層厚度過(guò)大。對(duì)于受彎構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)，截面受壓區(qū)的外邊緣至受拉鋼筋合力重心的距離(即截面有效高度)與受拉鋼筋單位面積所能承受的外部彎矩成正比，可以理解為構(gòu)件截面有效高度越大，受力鋼筋發(fā)揮的能效越高。鋼筋保護(hù)層厚度過(guò)大時(shí)，現(xiàn)澆板截面有效高度相應(yīng)減小，而構(gòu)件的承載能力與截面有效高度成線性比例[9]，現(xiàn)澆板截面有效高度縮減致使正截面抗彎能力不足，直接降低現(xiàn)澆板的承載能力；同時(shí)，由于混凝土收縮及溫差因素，構(gòu)件表面因鋼筋保護(hù)層過(guò)大極易出現(xiàn)垂直主筋方向的橫向裂縫[10]，同樣削弱了鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)錨固性能，加速受力鋼筋的銹蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)提前破壞。

5 通用型多功能鋼筋馬凳施工關(guān)鍵技術(shù)

5.1 通用型多功能鋼筋馬凳技術(shù)原理

通用型多功能鋼筋馬凳由鋼筋托架、支撐螺栓及塑料卡扣螺帽組合而成。根據(jù)現(xiàn)澆板設(shè)計(jì)厚度，首先調(diào)整支撐螺栓頂部至鋼筋托架底部的豎向高度與現(xiàn)澆板厚度相同，板面抹平時(shí)以支撐螺栓頂端作為精確找平的依據(jù)；以鋼筋托架下部支撐板底正彎矩筋，鋼筋托架上部固定現(xiàn)澆板內(nèi)預(yù)埋的電氣線管；旋調(diào)卡扣螺帽豎向位置與板頂負(fù)彎矩筋對(duì)應(yīng)，并通過(guò)自鎖式卡扣鎖定負(fù)彎矩筋；現(xiàn)澆板混凝土初凝前二次收面時(shí)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)支撐螺栓手柄，垂直取出后周轉(zhuǎn)使用。

5.2 通用型多功能鋼筋馬登制作步驟

(1)制作鋼筋托架

截取3根200 mm長(zhǎng)的?6鋼筋，按設(shè)計(jì)尺寸彎折成型，作為鋼筋支撐，底部端頭涂防銹漆防止返銹，見(jiàn)圖2。準(zhǔn)備1支50 mm長(zhǎng)M10六角加長(zhǎng)螺帽，對(duì)稱(chēng)選擇3個(gè)側(cè)面，分別焊接1支鋼筋支撐。焊接方式為雙面焊，焊縫高度4 mm，組焊為多功能馬凳的鋼筋托架。焊接時(shí)利用夾具夾穩(wěn)對(duì)正，防止焊接時(shí)變形。鋼筋托架制作見(jiàn)圖3。

圖2 鋼筋支撐(單位:mm)

圖3 鋼筋托架制作

(2)制作塑料卡扣螺帽

塑料卡扣螺帽為帶有自鎖式卡扣的M10方形塑料螺帽，用于定位及鎖定上網(wǎng)下鐵的空間位置，由專(zhuān)業(yè)廠家加工制作。構(gòu)造見(jiàn)圖4，三維示意圖見(jiàn)圖5。

圖4 塑料卡扣螺帽(單位:mm)

圖5 塑料卡扣螺帽三維視圖

(3)制作支撐螺栓

支撐螺栓為120 mm長(zhǎng)、帶有梅花型膠頭手柄的M10通絲螺桿，手柄上涂有反光漆，以便夜間施工時(shí)引起施工人員注意。使用前將塑料卡扣螺帽套入，旋調(diào)螺帽位置，使其與現(xiàn)澆板上網(wǎng)下鐵的位置對(duì)應(yīng)。支撐螺栓構(gòu)造見(jiàn)圖6。

圖6 支撐螺栓(單位:mm)

5.3 通用型多功能鋼筋馬凳施工操作步驟

(1)確定布置間距

布置間距遵循可靠適度的原則，根據(jù)受力鋼筋直徑及間距經(jīng)計(jì)算確定。當(dāng)受力鋼筋直徑為10 mm以下時(shí)，縱橫間距為600～800 mm；受力鋼筋直徑為10 mm時(shí)，縱橫間距為1 000 mm；受力鋼筋直徑為12 mm及以上時(shí)，縱橫間距為1 200 mm。

(2)組裝多功能馬登

首先將塑料卡扣螺帽套入支撐螺栓，再將支撐螺栓旋入鋼筋托架上的M10加長(zhǎng)螺帽；根據(jù)現(xiàn)澆板設(shè)計(jì)厚度，調(diào)整通絲螺桿頂部至鋼筋托架底部的豎向高度與現(xiàn)澆板厚度相同；旋調(diào)塑料卡扣螺帽的豎向位置，使塑料卡扣與現(xiàn)澆板上層鋼筋網(wǎng)片的下排鋼筋(上網(wǎng)下鐵)位置對(duì)應(yīng)。

(3)布置多功能馬凳并綁扎下層鋼筋網(wǎng)片

現(xiàn)澆板底模支設(shè)完畢后，在底模上彈出下層鋼筋網(wǎng)片縱、橫向鋼筋位置線；將多功能馬凳按照布置間距放置在板底模上，方向保持一致；將下網(wǎng)下鐵放置在鋼筋托架下部用扎絲綁牢，控制板底鋼筋保護(hù)層厚度，然后分布下網(wǎng)上鐵；最后進(jìn)行預(yù)埋管線施工。

(4)綁扎上層鋼筋網(wǎng)片

先分布上網(wǎng)下鐵，并將其卡入塑料卡扣螺帽的自鎖式卡扣內(nèi)，旋轉(zhuǎn)卡扣螺帽一定角度，使上網(wǎng)下鐵與塑料卡扣持荷張緊并鎖定，再分布上網(wǎng)上鐵，鋼筋網(wǎng)片相交點(diǎn)全部綁扎成型。上層受力筋在端支座彎折錨固，彎折長(zhǎng)度為15 d，并伸到梁角筋內(nèi)側(cè)或墻外側(cè)水平分布筋內(nèi)側(cè)。

通用型多功能鋼筋馬登構(gòu)造見(jiàn)圖7，三維視圖見(jiàn)圖8。

圖7 通用型多功能鋼筋馬凳構(gòu)造

(5)現(xiàn)澆板混凝土澆筑及收面

現(xiàn)澆板收面分兩次進(jìn)行，第一次在混凝土振搗充分后找準(zhǔn)標(biāo)高將板面整平，第二次在混凝土初凝前進(jìn)行[11]，保證板面精平以及防止表面水分蒸發(fā)后產(chǎn)生收縮裂縫。二次收面從樓層最里側(cè)開(kāi)始向外倒退進(jìn)行。

(6)拆卸支撐螺栓、清洗備用

圖8 通用型多功能鋼筋馬登三維視圖

現(xiàn)澆板混凝土二次收面時(shí)隨即拆卸支撐螺栓，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)支撐螺栓手柄，使其脫離加長(zhǎng)螺帽及塑料卡扣螺帽后垂直取出，并將提取部位的混凝土表面抹平。清洗支撐螺栓表面灰漿，置于干燥處存放，以備周轉(zhuǎn)使用。

6 通用型多功能馬凳的功能優(yōu)勢(shì)

從技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性、質(zhì)量精確性、時(shí)間性及工序影響等方面，對(duì)比傳統(tǒng)保護(hù)層墊塊及馬凳筋與多功能馬凳的應(yīng)用效果。方案因素分析對(duì)比評(píng)價(jià)見(jiàn)表1。

表1 方案因素分析評(píng)價(jià)對(duì)比

7 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)現(xiàn)澆板鋼筋保護(hù)層傳統(tǒng)控制工藝的改進(jìn)與創(chuàng)新，以標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化操作工具的研發(fā)及應(yīng)用為突破點(diǎn)，采用通用型多功能鋼筋馬登，兼具鋼筋架立、鎖定主筋、支撐線管、精控標(biāo)高等功能于一體，替代傳統(tǒng)的鋼筋保護(hù)層墊塊及鋼筋馬登，通用于不同板厚，可有效控制現(xiàn)澆板鋼筋保護(hù)層厚度，確保施工精度及結(jié)構(gòu)質(zhì)量，并突破鋼筋保護(hù)層控制料具作為耗材一次性投入的成本瓶頸，工具主要部件可周轉(zhuǎn)使用，節(jié)約大量措施筋，簡(jiǎn)化施工程序，促進(jìn)降本增效、節(jié)能環(huán)保。同時(shí)，該技術(shù)的研發(fā)已形成專(zhuān)利成果“一種用于現(xiàn)澆板鋼筋保護(hù)層周轉(zhuǎn)通用精調(diào)控件”獲得國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利及發(fā)明專(zhuān)利(專(zhuān)利號(hào)ZL2018 2 0835915.8)[12]，對(duì)于推廣標(biāo)準(zhǔn)化工藝產(chǎn)品、推行精細(xì)化施工技術(shù)、助推建筑產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義和良好的實(shí)用價(jià)值。