船閘工程閘室墻鋼板貼面施工質(zhì)量控制

◎ 馬　駿　南通市交通工程質(zhì)量監(jiān)督處

船閘工程閘室墻鋼板貼面施工質(zhì)量控制

◎ 馬駿南通市交通工程質(zhì)量監(jiān)督處

本文分析了影響船閘工程閘室墻鋼板護面施工質(zhì)量的影響因素，指出鋼板護面平整度、鋼板與混凝土錨固是質(zhì)量控制難點，提出優(yōu)化鋼板錨固方式、減少吊裝作業(yè)、提高鋼板整體剛度等方法改進施工工藝，提升施工質(zhì)量。根據(jù)在九圩港二線船閘工程中的實際應用，成效較為明顯，鋼板護面工后平整度誤差控制在2mm以內(nèi)，表面未出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象。

鋼板護面 平整度 船閘工程 閘室墻

船閘建設過程中，為適應過閘船舶對閘室墻的撞擊和摩擦，保證閘墻結(jié)構安全，經(jīng)常對閘室墻進行防撞抗磨處理。在江蘇省內(nèi)河船閘工程中多數(shù)采用鋼護木進行處理，近年來，業(yè)界新提出采用鋼板貼面進行閘室墻保護以提升船閘閘室墻耐久性。但使用鋼板貼面的閘室墻存在施工難度大，鋼板與混凝土易發(fā)生“空鼓”現(xiàn)象，運營期維護難度大等問題。為提升閘室墻鋼板貼面施工質(zhì)量、提高結(jié)構耐久性，本文提出從施工工法、工藝控制等方面對鋼板貼面閘室墻施工進行優(yōu)化，并在九圩港二線船閘工程中進行了應用，取得了較好的成效。

1.閘室墻鋼板護面施工質(zhì)量難點分析

1.1鋼板平整度較難控制

閘室施工重點在于確保墻身垂直度、平整度，閘室墻鋼板護面施工過程包括鋼板的制作及安裝、混凝土澆筑等環(huán)節(jié)，涉及地面胎架搭設、鋼板焊接、鋼板與圍檁框架整體吊裝、錨筋焊接、混凝土澆筑等工序。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，認為影響鋼板平整度的因素主要集中在工前，為焊接、吊裝作業(yè)。

1.1.1焊接應力產(chǎn)生變形

工程實際中，考慮到鋼板整體面積較大，為便于運輸往往將鋼板分為幾塊運至現(xiàn)場，再行拼裝作業(yè)。由于鋼板護面設計厚度較薄（一般為8mm），鋼板背水面（臨混凝土側(cè)）錨固鋼筋焊接及鋼板焊接拼裝過程中產(chǎn)生的溫度應力極易造成鋼板變形，這在部分工程中已有先例。因此如何解決鋼板焊接產(chǎn)生的溫度應力影響成為控制鋼板平整度的關鍵因素之一。

1.1.2吊裝過程產(chǎn)生變形

鋼板護面吊裝分為鋼板焊接拼裝過程中吊裝及鋼板安裝吊裝兩個環(huán)節(jié)。因鋼板較薄、整體剛度差，故吊裝作業(yè)易造成鋼板變形，對平整度影響較大。盡量在焊接拼裝過程少吊裝甚至不吊裝、在安裝過程借助輔助措施提升整體剛度，成為控制吊裝產(chǎn)生變形的難點之一。

1.2鋼板護面與混凝土之間易“空鼓”

鋼材與混凝土墻體線膨脹（熱脹冷縮）系數(shù)差別較大，考慮到閘室墻鋼板護面整塊面積較大，若鋼材與混凝土錨接不到位，在溫度應力、外部沖擊力的作用下易造成鋼材與混凝土墻體分離，形成“空鼓”現(xiàn)象。一旦發(fā)生這一現(xiàn)象，鋼板護面與砼墻之間的空隙會有水和空氣浸入，錨固鋼筋及焊縫產(chǎn)生銹蝕，造成鋼板護面閘墻整體強度和剛度下降，在船舶撞擊、擠壓下，局部極易產(chǎn)生變形、翹起，甚至撕裂。因此，在施工中須著重控制混凝土與鋼板護面之間的錨固。

2.工藝工法優(yōu)化研究

2.1錨固形式的優(yōu)化

基于鋼板護面施工質(zhì)量難點分析，在鋼板護面背水面沿縱向間隔設置豎向扁鋼（鋼材廠家加工，在鋼板橫向分縫位置斷開），采用“扁鋼+錨筋”方式對鋼板進行錨固（如下圖所示）。通過這一優(yōu)化設計，有效解決錨筋焊接造成的鋼板變形，增大了鋼材與混凝土的接觸面積，提升了錨固力，利于解決“空鼓”問題。此外，扁鋼的設置還提高了鋼板的整體剛度減少吊裝環(huán)節(jié)鋼板變形。

圖1　鋼板護面錨固方式優(yōu)化圖

2.2吊裝作業(yè)的優(yōu)化

2.2.1鋼板拼裝環(huán)節(jié)不吊裝

當板材厚度＜16mm時，氣體保護焊坡口形式采用單面坡口進行焊接。對于厚度僅為8mm的鋼板焊接拼裝，采用單面坡口配合陶瓷襯墊的方式進行焊接。由于采用單面焊接，在鋼板拼裝環(huán)節(jié)不需對鋼板進行翻身，完成拼裝后配合圍檁框架整體吊裝安裝，安裝到位后再將錨筋焊接于豎向扁鋼。2.2.2提高鋼板吊裝環(huán)節(jié)剛度

在鋼板護面焊接成一個整體后，在鋼板迎水面設置采用槽鋼設置縱、橫向圍檁框架，圍檁與鋼板之間采用螺栓連接，螺栓一端與鋼板護面點焊，另一端采用“墊板+螺母”固定于框架，并采用槽鋼設置剪刀撐，提高鋼板護面整體剛度。

表1　CO2氣體保護焊焊接工藝參數(shù)

3.工程應用實例

九圩港二線船閘規(guī)模為230×23×4.0（m）（閘室長×口門寬×檻上最小水深），為Ⅲ級通航建筑物，閘室墻頂高程為▽+5.7，底板頂高程為▽-4.89，迎水面▽-0.6～▽+5.7布置鋼板護面，鋼板護面設計厚度為8mm，單個鋼板護面尺寸為8.99m×6.3m（寬×高），板材采用普碳中厚板，共分為4塊，10cm+180cm+220cm+220cm（從上向下），寬度均為8.99m，廠內(nèi)加工時鋼包角與180cm面板預先焊接，預留2道橫縫為現(xiàn)場完成。

3.1胎架搭設

（1）采用φ114mm×8mm鋼管進行搭設，縱向間距為1.5m，設置7根鋼管；橫向間距為1.2m，設置5根鋼管，高度為1.0m。

（2）為保證胎架整體穩(wěn)定性，在鋼管底部縱橫向焊接[6.3槽鋼進行加固。

（3）在鋼管頂部放置3mm厚鋼板，防止鋼管頂部壁口在受力作用下，發(fā)生變形，進而影響鋼板護面平整度。

（4）在鋼板上面橫向放置2[10型鋼，然后縱向放置[10型鋼。鋼板護面胎架必須平整，每一排（縱向、橫向）均采用帶線控制標高，專人驗收，確保胎架平整度控制在2mm以內(nèi)。

3.2鋼板拼裝

3.2.1設置扁鋼

在鋼板護面后焊接8mm×50mm扁鋼，長度590cm，豎向布置，間距為60cm。扁鋼與鋼板護面采用間斷焊，焊縫為雙面焊，焊縫長度8～10cm，相鄰焊縫間距為20cm。橫縫位置處，扁鋼斷開，待鋼板護面安裝到位后，再行幫焊。

3.2.2焊接鋼板

（1）將鋼護板迎水面朝上平鋪于胎架上，在迎水面設置單面坡口，坡口深度5mm，坡口寬度1mm。坡口對接，采用靠尺和塞尺檢驗鋼板平整度，2mm內(nèi)為合格。

（2）將坡口及兩側(cè)至少20mm范圍內(nèi)油、水銹等清理干凈，確保坡口及其兩側(cè)范圍無毛刺、油污等雜質(zhì)。

（3）點焊固定，保證錯邊量不大于1mm。

（4）采用分段退焊法CO2氣體保護焊進行鋼板護面焊接。兩道焊縫同時施工，先焊接40cm，留80cm距離不焊接，再焊接40cm，依次焊至另一端；再次焊接80cm中的40cm，依次焊至另一端；依次將剩余的40cm距離焊接至另一端。CO2氣體保護焊焊接工藝參數(shù)由工藝試驗確定，具體如下表所示。

3.3圍檁框架安裝

鋼板護面焊接成一個整體后，在其表面設置[10槽鋼作為橫圍檁，豎向間距為30cm；采用2[18b槽鋼作為豎圍檁，間距為125cm。為提高鋼板護面整體剛度，在豎圍檁后背設置[12剪刀撐。采用φ16mm螺栓，按照60cm（豎向）×125cm（橫向）間距將鋼板護面與圍檁框架固定在一起，螺栓一端與鋼板護面點焊，另一端采用“墊板+螺母”固定于豎圍檁。

3.4起吊安裝

利用移動模架及汽車吊相互配合，對圍檁框架進行起吊，確保鋼板護面安裝到位。

3.5錨筋焊接

錨筋采用Φ12mm，長度為40cm，焊接在扁鋼上，焊縫長度為5cm，豎向間距為30cm。

3.6砼澆筑

砼采用分層臺階式澆筑，分層厚度50cm左右，澆筑時從一端向另一端逐步分層推進。振搗棒距模板保持10cm左右，確保振搗密實，無少振、漏振、過振等現(xiàn)象，直至混凝土無明顯下沉，不再冒氣泡，表面呈現(xiàn)平坦、泛漿。

3.7質(zhì)量檢查

該工程首件工程完成后，通過外觀檢查、實體檢測兩種方式對鋼板護面閘墻成品進行檢查，總體質(zhì)量較好，鋼板護面工后平整度誤差控制在2mm以內(nèi)，全面超過江蘇省交通運輸廳工程質(zhì)量監(jiān)督局關于現(xiàn)澆鋼板護面臨水面誤差不超過3mm的規(guī)定。同時，鋼板護面表面也未出現(xiàn)空鼓、不密實現(xiàn)象。

4.結(jié)語

閘室墻鋼板護面設計、施工在江蘇省內(nèi)河船閘工程中經(jīng)驗較少，施工質(zhì)量控制較難，且現(xiàn)行《水運工程質(zhì)量檢驗標準》（JTS257-2008）中尚未規(guī)定鋼板護面閘室墻項目檢驗標準。本文結(jié)合工程實際，提出從鋼板錨固方式、起吊安裝作業(yè)等環(huán)節(jié)進行工藝工法創(chuàng)新，提升施工質(zhì)量并取得了較好成效，對于指導今后類似工程的設計、施工具有較好的借鑒意義。

[1]鄭春鋒，戚偉志，劉毅.粘鋼植筋組合加固技術在望亭水利樞紐運河直立墻防護中的應用[J].水利科技與經(jīng)濟，2007,13(5)∶349-350.

[2]高興和,常語鋒.粘鋼、植筋技術在水利樞紐防護加固中的應用[J].江蘇水利，2006(6)∶10-12.

[3]徐炬平.裕溪船閘復線工程閘室施工技術[J].江蘇水利,2011(5)∶116-118.

[4]張鵬翔.鐵路重力式橋墩鋼板加固抗震性能試驗研究[D]∶[碩士學位論文].蘭州∶蘭州交通大學,2013.

[5]姚正平.錨固鋼板護面在石泉小導墻修補工程中的應用[J].水利技術監(jiān)督,2000(4)∶33-34.

[6]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.GB50661-2011鋼結(jié)構焊接規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[7]江蘇省交通運輸廳工程質(zhì)量監(jiān)督局.交質(zhì)水〔2015〕8號,關于同意使用《船閘鋼板護面閘室墻質(zhì)量檢驗標準》的通知[S].南京，2015.