地鐵車站主體結(jié)構(gòu)鋼筋保護(hù)層控制措施

徐藝文

(河北雄安軌道快線有限責(zé)任公司，河北 保定 071700)

0 引言

近年來，以地鐵為主導(dǎo)的城市軌道交通持續(xù)快速發(fā)展，作為百年工程，對(duì)主體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求很高，而鋼筋保護(hù)層是影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)性能和工程使用壽命的重要因素[1]。從材料的物理力學(xué)角度分析，鋼筋周圍包裹足夠的混凝土，才能使二者之間依靠膠結(jié)力、摩阻力和機(jī)械咬合力協(xié)同工作，充分發(fā)揮各自的性能，保證構(gòu)件的承載能力。從耐久性角度，是為了保證構(gòu)件在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，鋼筋不發(fā)生降低結(jié)構(gòu)可靠度的銹蝕。從耐火性角度，是為了保證建筑物在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，在耐火等級(jí)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)構(gòu)件不會(huì)失去承載能力。

1 工程概況

南通地鐵2號(hào)線北起港閘區(qū)幸福街道，經(jīng)崇川區(qū)至終點(diǎn)通州區(qū)先鋒街道，是一條貫穿城市南北和東西方向的骨干線路，一期工程全長(zhǎng)約21.04 km，設(shè)站17座，均為地下站。車站基坑根據(jù)開挖深度不同采用地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁+止水帷幕和SMW工法樁等圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式。南通地層為富水砂層，為強(qiáng)透水層，潛水穩(wěn)定水位埋深1.70 m～2.01 m，承壓水水位埋深3.11 m～3.21 m，潛水和承壓水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋均具微腐蝕。

2 鋼筋保護(hù)層實(shí)測(cè)情況

通過對(duì)1號(hào)，2號(hào)線車站側(cè)墻、立柱保護(hù)層進(jìn)行實(shí)際抽測(cè)，累計(jì)抽測(cè)側(cè)墻395段，立柱：73根；累計(jì)測(cè)點(diǎn)22 597個(gè)，合格點(diǎn)數(shù)14 789個(gè)，合格率：62.9%；1號(hào)線側(cè)墻319段，測(cè)點(diǎn)17 690個(gè)，合格點(diǎn)數(shù)11 180個(gè)，合格率：63.2%；1號(hào)線立柱28根，測(cè)點(diǎn)374個(gè)，合格點(diǎn)數(shù)220個(gè)，合格率：58.9%；2號(hào)線側(cè)墻76段，測(cè)點(diǎn)3 846個(gè)，合格點(diǎn)數(shù)3 042個(gè)，合格率：79.1%；2號(hào)線立柱45根，測(cè)點(diǎn)687個(gè)，合格點(diǎn)數(shù)346個(gè)，合格率：50.4%(具體情況見圖1)。

從整體數(shù)據(jù)對(duì)比來看，1號(hào)線前期側(cè)墻保護(hù)層整體數(shù)據(jù)偏大，如設(shè)計(jì)值35 mm，實(shí)測(cè)值基本在60 mm～75 mm之間，個(gè)別部位甚至數(shù)值較大，2號(hào)線的側(cè)墻整體合格率明顯高于1號(hào)線，而立柱保護(hù)層合格率與1號(hào)線相差不大。

各個(gè)標(biāo)段的整體合格率見圖2，從圖2可以看出，1號(hào)線的01標(biāo)、3-1標(biāo)；2號(hào)線的02標(biāo)、03標(biāo)保護(hù)層控制效果相對(duì)較好，說明在施工過程中采取了相對(duì)應(yīng)的控制措施，并取得相應(yīng)成果；實(shí)測(cè)中發(fā)現(xiàn)洪江路站、振興路站、幸余路站較好(如圖2所示)。

3 不合格產(chǎn)生原因初步分析

3.1 管理原因

項(xiàng)目管理人員對(duì)鋼筋保護(hù)層的重視程度不夠，認(rèn)為鋼筋綁扎規(guī)范，不偷筋漏筋，混凝土澆筑振搗到位，不出現(xiàn)過振、漏振，鋼筋保護(hù)層就是合格的。此外，管理人員認(rèn)為保護(hù)層越大，對(duì)鋼筋的握裹力越到位，鋼筋越不會(huì)銹蝕。

3.2 施工原因

1)主筋排距小。

如700 mm厚的側(cè)墻，迎土面的保護(hù)層為45 mm，背土面保護(hù)層為35 mm，則鋼筋骨架間距應(yīng)為620 mm。但實(shí)際施工過程中，如地墻外放量50 mm、個(gè)別位置地墻侵限、地墻還有異形變截面等因素，鋼筋半成品下料過程中，圖紙要求和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況不能有效統(tǒng)一。同時(shí)為了加快施工進(jìn)度，則進(jìn)行統(tǒng)一配料，導(dǎo)致在下料過程中，鋼筋長(zhǎng)度尺寸偏小。

2)矮邊墻施工質(zhì)量差。

對(duì)矮邊墻(約30 cm高)的施工重視程度不夠，認(rèn)為矮邊墻僅僅30 cm高，模板澆筑過程中變形的可能性小，人為的輕視使得前期未調(diào)整鋼筋線形、未設(shè)置墊塊，導(dǎo)致側(cè)墻豎向主筋根部保護(hù)層偏大(小)，使得側(cè)墻施工過程中調(diào)整難度加大。

3)墊塊尺寸不匹配。

側(cè)墻鋼筋施工完成之后，未按要求設(shè)置保護(hù)層墊塊，或者墊塊布置數(shù)量不足、墊塊未綁扎牢固(脫落、變形較多)；墊塊綁扎位置不符，同一梅花形墊塊，厚度25 mm，橫向?qū)挾?0 mm，縱向長(zhǎng)度35 mm，施工中綁扎方向不統(tǒng)一。

4)主筋傾覆變形。

側(cè)墻豎向鋼筋高度平均4.5 m以上，在施工過程中易傾覆變形，導(dǎo)致豎向垂直度偏差較大，使得過程中定位不準(zhǔn)確。

5)鋼模調(diào)整難度大。

側(cè)墻模板采用鋼模板，相對(duì)比較笨重、調(diào)整難度較高、調(diào)整周期較長(zhǎng)，影響施工進(jìn)度，因此，對(duì)保護(hù)層調(diào)整控制不夠嚴(yán)格。

6)澆筑速度快，模板變形。

據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，側(cè)墻混凝土到場(chǎng)坍落度在190 mm～210 mm之間，混凝土流動(dòng)性較好，每車方量18 m3左右，平均澆筑時(shí)間15 min，即1.2 m3/min；過快的澆筑速度導(dǎo)致鋼模板出現(xiàn)上浮、變形、模板收縮、鋼筋骨架變形等。

4 施工控制措施

4.1 墊塊加工

1)輪式墊塊。

輪式墊塊具有易安裝、可調(diào)整位置及受力面積小、能更好保證混凝土表面的平整和光滑度等優(yōu)點(diǎn)，用于側(cè)墻、梁柱的保護(hù)層厚度控制[2]。定制輪式墊塊強(qiáng)度應(yīng)高于對(duì)應(yīng)部位混凝土強(qiáng)度一個(gè)標(biāo)號(hào)，墊塊厚25 mm，環(huán)向?qū)挾群椭睆娇筛鶕?jù)各部位設(shè)計(jì)保護(hù)層厚度確定，輪式墊塊定制尺寸見圖3，現(xiàn)場(chǎng)安裝采用梅花形布置，墊塊間距不大于750 mm，使用φ8鋼筋進(jìn)行串聯(lián)固定。

2)條形墊塊尺寸。

條形墊塊受力面積大，多用于受力較大的板底及腋角部位。墊塊長(zhǎng)度250 mm，寬40 mm，厚度按照各部位設(shè)計(jì)保護(hù)層厚度確定，間距按不大于750 mm布置。

3)調(diào)節(jié)墊塊預(yù)制。

為防止底板墊層等區(qū)域有欠高現(xiàn)象出現(xiàn)，保證鋼筋安裝標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)要求。應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)高實(shí)際情況及作業(yè)面大小預(yù)制部分調(diào)節(jié)墊塊。調(diào)節(jié)墊塊長(zhǎng)50 mm、寬50 mm，高度根據(jù)15 mm，20 mm，25 mm，30 mm進(jìn)行預(yù)制。

4.2 底板鋼筋保護(hù)層厚度控制

1)施工準(zhǔn)備。

a.檢查防水施工質(zhì)量，保證防水卷材無(wú)破損、無(wú)空鼓等問題。b.測(cè)量人員復(fù)核圍護(hù)結(jié)構(gòu)尺寸，保證不侵入主體結(jié)構(gòu)界限。c.對(duì)墊層標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量復(fù)核，鑿除超高區(qū)域墊層。

2)測(cè)量放樣。

a.側(cè)墻內(nèi)側(cè)混凝土邊線及鋼筋定位線測(cè)量放樣，直線段：每5 m一個(gè)定位控制點(diǎn)，曲線段：根據(jù)曲線半徑加密至2 m～3 m。b.根據(jù)施工段長(zhǎng)度進(jìn)行施工縫位置測(cè)量放樣。c.墊層標(biāo)高復(fù)核，超高位置進(jìn)行修整。d.根據(jù)下層鋼筋底標(biāo)高進(jìn)行不同尺寸墊塊組合安裝，底板下層調(diào)節(jié)墊塊設(shè)置見圖4，保證墊塊頂部為鋼筋設(shè)計(jì)底標(biāo)高。e.與上一施工段點(diǎn)位進(jìn)行標(biāo)高及邊線位置復(fù)核，確保測(cè)量工作的準(zhǔn)確性。

3)底板鋼筋安裝。

a.底板調(diào)節(jié)墊塊安裝完成后，進(jìn)行底板定制墊塊安裝。因底板主筋一般直徑大、間距小、自重較大，所以墊塊采用板底定制墊塊(混凝土或鋼制，厚30 mm，槽內(nèi)高25 mm，寬50 mm)，墊塊橫向間距不大于1.5 m，縱向間距不大于450 mm。b.底板筋下層墊塊安裝完成后，在縱向主筋按照設(shè)計(jì)間距進(jìn)行劃線定位擺放并進(jìn)行機(jī)械連接作業(yè)。c.腋角位置因模板需考慮混凝土澆筑時(shí)的浮力，所以模板安裝時(shí)需設(shè)置拉桿加固，該區(qū)域模板受力較大，使用條形墊塊增加受力面積，保證混凝土澆筑時(shí)模板不變形。

4)注意事項(xiàng)。

a.底板穿梁部位應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)保護(hù)層厚度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。b.馬凳筋安裝時(shí)需定位準(zhǔn)確且按照梅花形間隔設(shè)置斜撐，保證馬凳筋穩(wěn)定性。

4.3 側(cè)墻及剪力墻鋼筋保護(hù)層厚度控制

1)施工準(zhǔn)備。

a.復(fù)核已施工矮邊墻邊線、混凝土保護(hù)層、鋼筋間距與排距施工質(zhì)量情況。b.復(fù)核基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)是否侵限。c.防水施工質(zhì)量檢查。

2)測(cè)量放樣。

a.側(cè)墻邊線外放30 cm作為模板安裝控制線。b.在防水板上部(未施工防水板處)使用膨脹螺栓安裝鋼筋，便于懸掛吊錘，以進(jìn)行垂直度控制，縱向每5 m設(shè)置一處，當(dāng)位于曲線段時(shí)應(yīng)加密至2 m～3 m一處。c.先在吊垂線處進(jìn)行主筋安裝定位，調(diào)整好垂直度后進(jìn)行固定。

3)鋼筋安裝。

a.輪式墊塊使用3 m長(zhǎng)φ8～φ10鋼筋進(jìn)行串聯(lián)固定，接頭位置與主筋進(jìn)行點(diǎn)焊，防止受外力松動(dòng)。b.墻體模板施工應(yīng)根據(jù)模板支架專項(xiàng)方案要求，進(jìn)行精確定位并安裝加固，側(cè)墻墊塊設(shè)置見圖5，安裝完成后對(duì)模板垂直度和保護(hù)層厚度進(jìn)行檢查驗(yàn)收。

4)注意事項(xiàng)。

a.墊塊及卡具設(shè)置應(yīng)避開接頭位置，墊塊強(qiáng)度應(yīng)保證比墻體混凝土高一等級(jí)。b.當(dāng)墻體模板使用鋼模時(shí)，因其剛度大、變形量較小，應(yīng)按照設(shè)計(jì)保護(hù)層厚度進(jìn)行控制；當(dāng)墻體模板使用木模時(shí)，應(yīng)按照設(shè)計(jì)保護(hù)層厚度縮小2 mm～5 mm，作為脹模控制量。c.混凝土澆筑時(shí)盡量避免泵管碰撞主筋，在不可避免發(fā)生碰撞時(shí)應(yīng)及時(shí)檢查鋼筋位置并在混凝土初凝前及時(shí)調(diào)整。

4.4 中板及頂板鋼筋保護(hù)層厚度控制

中板及頂板鋼筋保護(hù)層厚度及鋼筋間距、排距質(zhì)量控制方法與底板相同。中板及頂板鋼筋安裝前，應(yīng)加強(qiáng)模板支架驗(yàn)收，保證架體驗(yàn)收合格、穩(wěn)定性滿足要求，模板標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)圖紙要求[3-4]。

4.5 梁、柱鋼筋保護(hù)層厚度控制

1)測(cè)量放樣。

a.測(cè)量人員復(fù)核板預(yù)埋梁柱主筋位置是否滿足設(shè)計(jì)要求，不符合要求時(shí)采取修正措施及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。b.測(cè)放模板安裝線及外放30 cm設(shè)置模板控制線。

2)主筋安裝。

a.梁、柱主筋安裝時(shí)，先安裝四個(gè)角點(diǎn)(圓柱時(shí)選擇垂直四點(diǎn))主筋，并通過周邊支架體系對(duì)其進(jìn)行定位固定，保證四角點(diǎn)位置及垂直度滿足設(shè)計(jì)要求。b.主筋安裝時(shí)，注意機(jī)械連接位置漏絲和扭力滿足規(guī)范要求，且頂部保護(hù)帽確保全部設(shè)置到位。

3)模板墊塊安裝。

a.鋼筋安裝完成后對(duì)鋼筋安裝位置及垂直度進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)收。b.在梁柱四周安裝輪式墊塊，墊塊在滿足間距不大于750 mm的同時(shí)，應(yīng)保證每面設(shè)置數(shù)量不小于2塊。c.模

板按照測(cè)放模板線進(jìn)行安裝固定，安裝完成后，對(duì)模板垂直度及鋼筋保護(hù)層厚度進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)收。

4)注意事項(xiàng)。

a.在箍筋綁扎固定前應(yīng)在模板支架上部先進(jìn)行主筋測(cè)量定位，定位準(zhǔn)確后進(jìn)行箍筋綁扎，防止箍筋先行固定后鋼筋骨架位置調(diào)整困難。b.梁、柱類一般主筋間距小且會(huì)設(shè)置多支箍筋，應(yīng)加強(qiáng)梁、柱箍筋預(yù)制尺寸質(zhì)量管理，箍筋偏大或偏小會(huì)出現(xiàn)骨架整改困難和主筋間距不可控等問題。c.梁、板、柱節(jié)點(diǎn)位置鋼筋擺放位置遇沖突時(shí)，應(yīng)遵循立柱主筋優(yōu)先，梁主筋次之，板筋最后原則。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)使用墊塊后的鋼筋保護(hù)層檢測(cè)結(jié)果(見圖6)，通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)使用墊塊后，鋼筋保護(hù)層均滿足規(guī)范要求。

地鐵車站主體結(jié)構(gòu)鋼筋保護(hù)層厚度不合格屬于質(zhì)量通病，應(yīng)從管理和施工兩方面控制，對(duì)底板、側(cè)墻、梁、柱等不同部位的鋼筋保護(hù)層采取不同的針對(duì)性措施，且措施具有實(shí)用性和可操作性，提高鋼筋保護(hù)層厚度的合格率，確保地鐵車站主體結(jié)構(gòu)施工的安全性、耐久性及耐火性。