40 m深异形槽地连墙钢筋笼安装技术

(山西建设投资集团有限公司，山西 太原 030002)

引言

某市某医院急诊楼工程基坑平面呈不规则形状，基坑支护采用地下连续墙与钢筋混凝土内支撑形式，地下连续墙槽段共计92幅，其中异形槽段约20幅，施工难度大，钢筋笼焊接质量要求高，异形槽段的地下连续墙工程均为隐蔽施工，项目部运用QC方法确保了施工质量，为下一步施工奠定了良好基础。

1 工程概况

该医院急诊楼总建筑面积为42 379.82 m2，建筑高度为17.6 m。地下三层，地上四层，采用框架剪力墙结构；建筑平面呈L形布置，东侧与一期住院楼贴建，为一期住院楼的裙房部分。地下连续墙钢筋规格为HRB400Φ25、HRB400Φ22、HRB400Φ16，主筋采用直螺纹套筒连接，主筋间距为HRB400Φ25@200，笼顶向下2 m处主筋开始加密为HRB400Φ25@200，加密区长度为23 m，加密区下部14.5 m处为非加密区域且纵向钢筋变为HRB400Φ22，水平筋为HRB400Φ16@200。为提高筋笼的强度及整体性，设置纵向及横向桁架，桁架钢筋为：弦杆同纵向主筋，腹杆为HRB400Φ22。笼顶预留冠梁锚固筋为0.9 m，笼总长为40.4 m，笼厚为0.68 m，槽段钢筋笼约为21 t。内侧保护层为50 mm，外侧保护层为70 mm。各吊点采用HPB300Φ25圆钢，焊接采用单面搭接焊，如图1所示。

2 问题的提出

2.1 异形槽超长钢筋笼施工经验欠缺

地下连续墙作为基坑支护兼止水帷幕，深度为40 m，加之异形槽段较多，形式有L形、T形、一字形、钝角等，其中钝角处角度在135°左右，施工较其他幅段复杂性更大，钢筋笼质量不好吊运时容易引起变形，造成钢筋笼下放困难，产生卡笼现象，甚至会对成墙质量造成影响，造成的后果无法估量，因而确保钢筋笼施工质量是工程的重中之重。

图1 地下连续墙平面布置形式及钢筋笼立面图

2.2 钢筋笼防变形措施困难

此基坑为深基坑，超长异形槽地下连续墙钢筋笼远超常规钢筋笼。为防止钢筋笼在吊运过程中发生纵横方向的塑性变形，尤为困难。

通过分析，问题的症结在于：钢筋笼制作尺寸与成槽尺寸偏差、钢筋笼吊装变形。

3 原因分析

根据现场调查结果，采用头脑风暴法，对钢筋笼制作尺寸与成槽尺寸偏差、钢筋笼吊装变形两个问题主要原因进行分析，形成关联图，如图2所示。

图2 关联图

由关联图找出10条末端因素：成槽机未检修和校正、奖罚制度不明确、焊机电流不稳定、异形槽段钢筋笼角度不一致、指挥不当、恶劣天气、仪器未经检验、未进行岗前培训、工人对图纸未熟练掌握、成槽机械选型不当。

4 要因确认

根据末端因素逐一进行症结分析，确定影响钢筋笼制作尺寸与成槽尺寸偏差、钢筋笼吊装变形的关键因素。

4.1 成槽机未检修和校正

经查看成槽机抓斗在悬空状态下自动调平仪十字中心与红点重合，满足施工垂直度规范要求。确认为非关键因素。

4.2 奖罚制度不明确

查看质量检查制度，质量连续5次达到优良的班组奖励2 000元，出现一次不合格的班组罚扣1 000元。确认为非关键因素。

4.3 焊机电流不稳定

通过现场观察电焊机显示表数值与规范要求、操作规程相符。确认为非关键因素。

4.4 异形槽段钢筋笼角度不一致

根据施工图纸，地下连续墙有20余幅异形槽段形式分别有L形、T形、钝角等，且每幅钢筋笼角度不一，施工难度增大。确认为关键因素。

4.5 指挥不当

通过对信号工上岗资格证件核查及现场考核，证书在有效期内，考核合格，符合要求。确认为非关键因素。

4.6 恶劣天气

通过对施工期间天气查看，并安排专人每天对天气状况进行记录，制定了晴雨表。为减小恶劣天气对焊接质量的影响，现场设置遮挡措施、焊工棚。确认为非关键因素。

4.7 仪器未经检验

通过对测量仪器的校准证书进行核查，均在有效期范围内使用。确认为非关键因素。

4.8 未进行岗前培训

通过对2名吊车司机的上岗证及现场操作情况进行考核，上岗证均在有效期内且都能熟练掌握吊车。确认为非关键因素。

4.9 工人对图纸未熟练掌握

通过抽查钢筋班组10名作业人员对施工图纸技术交底的掌握情况，发现工人对该部位施工不清楚。确认为关键因素。

4.10 成槽机械选型不当

通过SG40A型成槽机与SG50A型成槽机现场成槽垂直度进行对比，发现SG50A型成槽机成槽垂直度较好。机械选型对成槽尺寸具有很大影响，是造成钢筋笼尺寸与成槽尺寸安装偏差的重要原因之一。确认为关键因素。

通过对关联图中10条末端因素进行分析，确定出3条关键因素，分别是异形槽段钢筋笼角度不一致、工人对图纸未熟练掌握、成槽机械选型不当。

5 制定对策及对策实施

针对3条关键因素制定相应的对策并进行实施，再根据结果确认是否满足目标要求。

5.1 异形槽段钢筋笼角度不一致

针对异形槽段钢筋笼角度不一致所采取对策及具体措施如下：

(1)运用BIM技术进行钢筋下料，确定异形槽段钢筋下料角度。

(2)根据异形槽段成槽尺寸、形状、角度等做好模型架，现场要求施工人员在钢筋下料时，依据规范，适当提高精度，使得钢筋笼下料尺寸更为准确，如图3所示。

图3 异形槽段钢筋笼模型架

(3)结合BIM技术进行交底，图文并茂，动画演示使钢筋工更直接地了解交底内容。利用BIM技术建模，动画模拟钢筋笼加工制作、吊装，使方案优化，更有利于指导施工，保证吊装安全。异形槽段钢筋笼制作及吊装如图4所示。采取增加一榀纵向桁架，由原设计的四榀增加至五榀；桁架主筋采用HRB400E，直径为25 mm,内侧分布筋延伸至外侧主筋连接处，外侧分布筋延伸至内侧主筋连接处，并与外侧分布筋焊接可靠。焊接方式为单面焊，焊接长度按规范规定达到10d；钢筋笼上部水平筋每隔3 m增加一道HRB400E直径为25 mm的加强筋。钢筋笼下部14.5 m范围内，横向桁架加密，改为2 m一道。另外增加了加强筋的长度及数量，并使其间距缩短，以保证钢筋笼的起吊及安装的安全性。

图4 异形槽段钢筋笼防变形示意图

通过采取以上措施，确保了异形槽段钢筋笼一次下放成功，提高了钢筋笼加工质量，加快了施工进度。

5.2 工人对图纸未熟练掌握

针对工人对图纸未熟练掌握所采取对策及具体措施如下：

(1)运用BIM和VR在模型里进行漫游，使施工人员对图纸理解的更加深刻。

(2)对施工人员进行要点考核，成绩均合格。

通过对施工人员的考核，达到了预期目标。

5.3 成槽机械选型不当

通过比较我们选用了SG50A型成槽机，且采取措施以下：

(1)根据土质情况调整成槽速率。对砾砂、卵石与粉土、粉砂相结合的土层要慢速成槽，成槽后通过走槽器将孔壁障碍物清理干净，保证槽段垂直度。

(2)异形槽段施工时，专门对驾驶员进行培训。使驾驶员熟练掌握异形段成槽要领，规范操作，保证成槽尺寸的准确性。使钢筋笼制作尺寸与成槽尺寸一致，确保钢筋笼一次下放成功。

通过对两种型号成槽机械现场作业及机械参数对比见表1，在均能满足40 m地下连续墙设计要求的条件下，考虑成本及经济效益，最终选用了SG50A成槽机。

表1 成槽机械选型对比调查表

6 效果检查及经济效益

经巩固后效果检查，对3幅地下连续墙异形槽段共抽取360个点，合格率达到97.78%。在完成设定目标之后，对地下连续墙工程施工中继续严格要求、加强管理。

此次QC方法大幅降低了地下连续墙异形槽段钢筋笼施工的不合格率，减少了返工费、机械费、混凝土材料费，降低了造价的30%左右，提前了工期，避免了成槽重复返工，以一幅槽段为例，分析如下：

机械费用：150 t履带吊36 000元/台班×30%=10 800元；

人工费：200元/工日×12×30%=720元；

混凝土材料费：380元/m3×192 m3×30%=21 888元；

工期提前费用：33 408元/d×0.5 d=16 704元；

一幅异形槽段直接经济效益合计为：10 800+720+21 888+16 704=50 112元。

7 结语

地连墙支护工程施工完毕后，及时整理了此次QC方法的有关原始资料，编制了整体一次吊装40 m深异形槽地连墙钢筋笼安装施工工法，为今后类似支护工程施工提供了参考。