淺析鋼筋工程的施工質量監控

裘晉剛

(杭州市建筑工程監理有限公司,浙江 杭州 310014 )

淺析鋼筋工程的施工質量監控

裘晉剛

(杭州市建筑工程監理有限公司,浙江 杭州 310014 )

結合監理工作中的實踐經驗,運用工程力學和結構力學的理論知識,參考建筑樁基技術規范和國家建筑標準設計圖集,同時根據當今鋼筋施工人員技術水平的普遍情況,特對鋼筋構件的制作與安裝中容易出現的質量問題進行了分析,并提出了鋼筋工程施工過程中監理人員應注意的問題。

結構工程；鋼筋工程；質量監控

“靠質量樹信譽,靠信譽拓市場,靠市場增效益,靠效益求發展”是企業生存和發展的生命鏈，在建筑行業中自然也不例外。

工程又可以分為土建工程和安裝工程。土建工程質量主要分為2個方面,即結構工程的質量和建筑工程的質量。而結構工程的質量是整個土建工程質量的根本前提。如果結構工程出現質量問題,那么將直接威脅到使用者的生命安全。

現場監理人員,必須扎實掌握比較充分的理論知識和基本概念,結合必要的現場實際經驗,才能做到以理服人,在工程管理工作中處于有利地位。

1 鋼筋施工人員技術水平的普遍情況

建筑工地的施工人員以農民工為主，農民工文化程度普遍偏低,大部分僅初中畢業,缺乏必要的專業理論知識。

鋼筋是結構工程的骨架。鋼筋工進行鋼筋構件的加工和安裝作業,通常以國家建筑標準設計圖集作為依據。但是圖集僅作了鋼筋構件部位和分量的規定,不可能像大學教科書一樣,進行理論解釋和推理計算。鋼筋工通常只能機械地根據結構施工圖畫出的表面形狀和圖集規定,進行翻樣、加工和安裝。

2 熱加工和雨天時露天焊接作業對鋼筋構 件質量的危害

鋼筋在結構工程中的主要作用是承受荷載產生的拉力。其次還要承受壓力、剪力、扭矩等。根據構件形狀,鋼筋通常需要彎曲加工。直徑較大的鋼筋,彎曲加工比較費力，施工人員經常使用乙炔火焰對鋼筋需要彎曲的部位進行加熱軟化,然后再進行彎曲。這種錯誤的加工方法將導致被火焰加熱過的鋼筋部位變脆,受力以后容易發生斷裂。在雨天,不能在露天環境下進行鋼筋焊接作業。因為鋼筋被焊接的一段時間內,焊接部位的溫度很高。高溫的鋼筋與水接觸,就會因急速冷卻而脆化,受力以后發生斷裂。

3 鉆孔灌注摩擦樁基礎

為了節約土地,保護耕地面積,當今新建房屋多為框架結構的多層建筑或者是框架-剪力墻結構的高層建筑。高層建筑通常采用樁基礎，在層數為10～20層之間的高層建筑,有的采用鉆孔灌注摩擦樁基礎。摩擦樁依靠樁身和持力層之間的靜摩擦力承受荷載。雖然摩擦樁施工以樁底標高控制為主,但是如果樁身進入持力層的深度不能滿足設計要求,那么持力層對樁身的正壓力也不能滿足要求。由于持力層的靜摩擦因數是個常數,根據材料力學理論知識可知,樁能夠承受的最大荷載將不能滿足設計和使用要求。所以,對于鉆孔灌注摩擦樁,也應該像端承樁一樣,在鉆機的鉆頭進入持力層的時候,提取持力層的土樣,并且測量鉆孔深度。在鉆機的鉆頭進入樁底設計標高位置時,再次提取持力層的土樣,以確保樁身進入持力層的深度能夠滿足要求。

在樁基礎工程完成以后,接下來的結構工程施工將是承臺鋼筋的安裝。為了使樁身能夠承受承臺傳遞給它的擠壓應力,樁身應該嵌入承臺一定長度。根據現行規范要求[1],樁身伸入承臺的長度為50～100 mm。但是有時因為樁頂標高測量誤差,導致施工人員在鑿除樁頂超灌混凝土(浮漿層)時,把應該嵌入承臺的樁頂混凝土也鑿除了,使樁身能夠承受承臺傳遞給它的擠壓應力的能力降低。

4 地下室底板梁鋼筋

對有地下室的土建工程,在承臺鋼筋安裝完成后,將進行地下室底板結構鋼筋的安裝。地下室地梁應該以承臺為支座，但是鋼筋工通常錯誤地認為地梁與框架梁一樣,應該以框架柱伸入承臺的部位為支座。但是部分承臺上并無框架柱,或者框架柱與地梁不位于同一軸線,地梁鋼筋無法通入框架柱內。這也能夠說明地梁是以承臺作為支座的。

有的鋼筋施工人員為了操作方便,擅自將梁的1排主鋼筋安裝成2排。鋼筋工錯誤地認為：只要鋼筋根數、規格不變,鋼筋由1排改成2排,不會改變梁的承載能力。但是梁是受彎構件，根據材料力學的理論可知,受彎構件橫截面上離中性軸最遠的邊緣上各點處,正應力(拉應力或者壓應力)有最大值。如果擅自將固定總根數的梁鋼筋由1排改成2排,將使梁承受正應力最大的部位鋼筋橫截面積不能滿足結構要求,從而降低梁承受荷載的能力。

有的梁按照設計要求,外形需要彎折。梁主筋彎折應該將整根鋼筋進行彎折。但是有時鋼筋工采用將2根鋼筋交叉拼接的方式形成彎折,鋼筋向外伸出一段錨固長度。這是錯誤的做法。因為梁主筋向外伸出的那一段并未伸入支座,只是伸入板內。伸入板內的梁主筋是起不到錨固作用的。

箍筋在梁中起到固定主鋼筋和抵抗剪力的作用。由材料力學理論可知,矩形截面梁中性軸上各點處的切應力最大。在梁上、下平面處,切應力為零。所以如果梁的箍筋間距不滿足要求，則可以安裝開口箍筋進行整改。

5 剪力墻鋼筋

地下室外墻是剪力墻。按照現行結構設計要求,地下室外墻的豎向鋼筋在水平鋼筋外側。豎向鋼筋在水平鋼筋外側的結構設計,增加了鋼筋安裝作業的施工難度。有些鋼筋施工人員為了施工方便,擅自將豎向鋼筋位置向墻中心方向移動水平鋼筋直徑大小的距離,然后將水平鋼筋安裝在豎向鋼筋外側。這種做法,雖然剪力墻豎向鋼筋和水平鋼筋的根數沒有改變,但是和梁一樣,剪力墻也要承受彎矩。在剪力墻中,豎向鋼筋承受拉力或者壓力。將豎向鋼筋位置向剪力墻中心方向移動,將使剪力墻所受拉應力或者壓應力最大部位反而沒有鋼筋承受荷載。這將減小剪力墻的有效橫截面積,從而降低剪力墻承受荷載的能力。

剪力墻的水平鋼筋是以框架柱作為支座的。所以,剪力墻的水平鋼筋必須伸入框架柱內,伸入長度應該滿足規范要求[2]。有些鋼筋工缺乏這些知識,未將剪力墻的水平鋼筋伸入框架柱內,而只是簡單地安裝在剪力墻的縱向鋼筋上。

6 框架柱箍筋

地下室底板鋼筋安裝的同時,要進行地下室框架柱鋼筋和房屋主體結構框架柱鋼筋的安裝。根據抗震要求,箍筋的兩個端部必須彎折成135°。兩個彎頭平直段之間的凈距,不得小于箍筋直徑的2.5倍。但是當前框架柱主鋼筋的連接,以電渣壓力焊為主。電渣壓力焊的焊包直徑明顯大于主鋼筋的直徑。箍筋的兩個端部全部彎折成135°,兩個彎頭平直段之間的凈距,如果小于柱角鋼筋電渣壓力焊焊包的直徑,那么箍筋將無法通過柱角鋼筋的電渣壓力焊焊包。所以目前鋼筋加工人員多是將箍筋一端彎折成135°,另一端彎折成90°,以便使箍筋能夠通過柱角鋼筋的焊包。但是,彎折成90°的鋼筋端部,將無法伸入混凝土內部,從而不能起到抗震作用。所以,有抗震要求的建筑物,箍筋兩端必須全部彎折成135°。正確的做法是,箍筋兩個彎頭平直段之間的凈距,不得小于角鋼筋焊包的直徑。只有這樣,箍筋才能通過柱角鋼筋焊包,并且滿足抗震要求。

如果柱箍筋間距不滿足要求,而增加閉口箍筋難度較大時,可以安裝開口箍筋進行整改。但是柱的全部垂直面都要受到切應力影響。因此,柱上安裝的開口箍筋,最終必須閉合,以使柱的全部垂直面均能承受切應力。

7 框架柱柱頂鋼筋

7.1 中柱

地下室底板結構工程結束以后,將進行地下室頂板結構工程的施工。地下室頂板結構是一種屋面結構，地下室頂板上無樓層的部位,地下室的框架柱中柱縱向鋼筋將在地下室頂板部位收頭。柱縱向鋼筋收頭有3種方式:1)向柱內彎折;2)向柱外彎折;3)直錨。如果梁上部主鋼筋根數較多時,中柱縱向鋼筋向柱內彎折,則將有可能擠占梁上部鋼筋伸入柱內的空間,使梁上部鋼筋難以伸入柱內。如果采用直錨,那就應該在伸入柱內的梁高度不小于柱縱向鋼筋的直錨長度的前提下進行。所以，當伸入中柱內的梁高度小于柱縱向鋼筋的直錨長度的情況下,中柱縱向鋼筋收頭采用向柱外彎折的方式比較理想。但是鋼筋工通常習慣將柱縱向鋼筋向柱內彎折,導致梁上部鋼筋難以伸入柱內。這時,進行鋼筋構件安裝的鋼筋工往往不顧結構安全需要,將柱頂縱向鋼筋彎折后的平直部位割斷。這種破壞結構安全的做法,是禁止采用的。

7.2 邊柱和角柱

地下室頂板和房屋建筑的屋面板一樣,在邊柱和角柱部位,梁鋼筋需要進行柱錨梁或者是梁錨柱。柱錨梁需要耗用的鋼筋比梁錨柱少,但是柱錨梁對柱縱向鋼筋構件制作的精度要求較高。所以在梁鋼筋和邊柱或者角柱縱向鋼筋錨固時,采用梁錨柱比較普遍。但是，鋼筋工在進行梁錨柱的鋼筋翻樣時,通常把梁伸入柱內的鋼筋長度等同于柱錨梁時柱縱向鋼筋伸入梁內的長度進行計算,從而導致梁伸入柱內的鋼筋長度沒有滿足規范要求[2]。

8 梁鋼筋

框架梁鋼筋安裝時,通常鋼筋工會漏安裝框架梁上部支座兩端的非貫通筋。鋼筋工通常懂得一些基本的工程力學理論知識。鋼筋工認為梁上部是受壓部位,下部是受拉部位。所以梁上部的鋼筋只是起架立作用，只要梁下部的鋼筋數量、級別和規格滿足設計要求即可,梁上部支座兩端的非貫通筋即使不安裝也沒有關系。實際上,學過結構力學的人就知道梁上部受壓,下部受拉的情況只是在屬于靜定結構的簡支梁上出現；而在超靜定結構中,梁在靠近支座的部位,上部也會產生拉力。框架梁是超靜定結構。所以,框架梁上部的鋼筋,絕不僅僅起到架立作用。框架梁支座兩端上部的非貫通筋,是要承受拉力的。在實際工程中,框架梁支座兩端上部的配筋面積,往往要大于框架梁下部的配筋面積。所以,梁的非貫通筋,不能漏安裝。

以框架梁作為支座的連系梁,必然會把荷載傳遞到框架梁上。連系梁的荷載會使框架梁產生剪力。所以,連系梁兩端的框架梁,通常都會設置附加箍筋或者吊筋,以承受剪力。而附加箍筋或者吊筋的設置是鋼筋翻樣人員或者鋼筋施工人員容易疏漏的事情。

住宅建筑陽臺欄板下的梁通常是連系梁。陽臺欄板下的連系梁是以通到陽臺的框架梁的懸挑端作為支座的。在進行懸挑梁縱向鋼筋翻樣時,應該考慮到被懸挑梁支撐的連系梁的寬度。但鋼筋翻樣人員往往在這方面認識不足,經常導致懸挑梁縱向鋼筋長度不能滿足作為連系梁的支座的要求。有的工地,因為鋼筋翻樣人員的失誤,甚至導致出現連系梁鋼筋安裝完畢以后,連系梁橫截面的重心位于懸挑梁端部以外的情況。這種情況是很危險的。如果連系梁橫截面的重心位于懸挑梁端部以外,那么連系梁僅能依靠混凝土的粘結力固定在懸挑梁上。連系梁不用承受外部荷載,單靠連系梁的自重產生的拉力就能造成連系梁和懸挑梁粘結的混凝土開裂,從而導致連系梁掉落的危險。所以,懸挑梁的縱向鋼筋長度必須滿足結構安全要求。

從第1層陽臺底板開始,框架梁的懸挑端通常會設置直接通到屋面板的構造柱。這種構造柱從長度、寬度、配筋上看,與框架柱差不多。因此,鋼筋工(甚至有些施工員)把直接通到屋面板的構造柱看作是框架柱。他們忽視框架梁懸挑端對連系梁的支座作用,使懸挑梁縱向鋼筋的長度不滿足作為連系梁的支座的要求,而把直接通到屋面板的構造柱當作連系梁的支座。這是錯誤的認識。錨固在基礎內的柱子才是框架柱,從樓板上設置的柱子只能是構造柱(構造柱通常只有2個作用：一是作為填充墻分段的支座,用于縮短填充墻墻體的單跨長度,從而使墻體承受的拉力減小,避免墻體因彎矩產生的拉力導致開裂，因為砌體材料是脆性材料；二是單純作為建筑造型。)。如果把構造柱充當連系梁的支座,那么連系梁上的荷載將傳遞到作為構造柱根部支座的懸挑梁上。從而導致作為構造柱根部支座的懸挑梁承受的荷載超過設計允許值,發生危險。

有的上翻梁梁頂標高大于支座頂部標高。在安裝上翻梁的時候,上翻梁梁頂的鋼筋應該在支座內留有滿足規范要求的錨固長度。但是許多鋼筋翻樣人員忽視了這個問題,他們僅從支座內側邊緣開始計算上翻梁梁頂的縱向鋼筋的錨固長度。這導致上翻梁梁頂的縱向鋼筋錨固長度不能滿足規范要求,甚至導致上翻梁梁頂的縱向鋼筋未伸入支座內部。從概念上理解,縱向鋼筋的錨固長度應該是伸入支座內的縱向鋼筋長度。見圖1。

圖1 上翻梁梁頂鋼筋有效錨固長度

斜屋面鋼筋的翻樣、加工會比平屋面鋼筋的翻樣加工困難，因為斜屋面是有傾斜角度的。角度大小的確定要運用三角函數進行計算。因此斜屋面鋼筋的加工精度誤差會明顯大于平屋面鋼筋的加工精度誤差,經常導致梁主筋伸入支座的長度不滿足規范要求。有懸挑段的梁,則導致懸挑端梁主筋長度不能滿足結構安全要求。

如果在離開支座的部位梁需要彎折,那么最合理的方式是鋼筋翻樣人員通過三角函數計算出梁主筋的彎折角度,鋼筋加工人員根據鋼筋翻樣人員計算出的梁主筋的彎折角度,精確地彎折出鋼筋構件。但是受鋼筋班組人員的文化水平限制,能通過三角函數計算出角度的鋼筋翻樣人員并不多,所以結構施工圖通常說明了梁主筋伸入彎折段的長度。鋼筋工必須按照設計說明進行鋼筋翻樣和鋼筋加工。

9 板鋼筋

樓層和屋面層的板鋼筋,在邊梁部位,由于鋼筋加工人員的操作水平差異,經常出現上排板鋼筋直錨長度超出梁外側角筋位置的情況。這樣板鋼筋有效的錨固長度僅有從邊梁內側混凝土至邊梁外側角筋內側距離的長度,而板鋼筋的彎折段因為位于支座外,所以起不到錨固作用。

框架結構或者框架-剪力墻結構的現澆板也是超靜定結構。所以,板的端部上部一段距離范圍要承受拉力作用。因此,如果板鋼筋是單層配置,則板的端部上部必定配置有負彎筋。如果板鋼筋是雙層配置,則板的端部上部也可能配置負彎筋,用以承受拉力。監理人員在熟悉板鋼筋圖時,應特別注意板的端部位置是否配置有負彎筋。鋼筋安裝施工人員往往疏漏板的負彎筋的安裝。

為了安裝煙道等設備,板上通常需要開洞。由材料力學知識可知,開洞的部位會產生應力集中,從而引起開洞部位的混凝土開裂。所以,超過一定尺寸的洞口,邊緣要安裝加強鋼筋用來防止混凝土開裂。鋼筋施工人員往往會忽視這個問題。

10 監理人員應該采取的措施

建筑結構鋼筋工程施工過程中的以上問題,需要監理人員在平時的現場質量檢查工作中,及時發現,及時通知施工單位進行整改。因為建筑工程不同于其他產品,可以通過驗收發現所有問題。并且由于建筑工程通常造價巨大,還要受到工期等各方面因素的制約,所以在驗收過程中發現的問題,有些通過返工重做,是得不償失的,只能通過修補的方式進行整改(但是經過修補整改仍不能滿足安全使用的問題,必須返工重做,畢竟人的生命安全永遠是第一位的)。但是,通過修補的方式整改的工程質量,通常不如一次完成到位的工程質量。因此,監理人員的工程管理工作,及時性是很重要的。按照監理程序,現場監理人員(主要是土建監理員)如果發現鋼筋工程質量問題,應該及時通知現場土建施工員,要求現場土建施工員通知鋼筋施工班組及時進行整改(當然其他工程質量問題,也應該如此)。以上問題,由于受到理論知識的局限,施工班組整改結果通常不能滿足規范規定或者結構安全要求,甚至拒絕整改。出現施工班組整改結果不能滿足規范規定或者結構安全要求,或者拒絕整改的情況,土建監理員應該及時報告土建專業監理工程師。土建專業監理工程師督促整改,必要時下發監理工程師通知單,要求施工單位進行整改并且在監理工程師通知單規定的時間內整改完成并回復。如果下發監理工程師通知單以后,施工單位未進行整改,土建專業監理工程師應該及時報告總監理工程師。總監理工程師應該及時下達工程暫停令并且及時向建設單位報告。如果施工單位不停止施工,總監理工程師應該及時向建設行政主管部門報告。只有這樣,在處理工程質量問題方面,監理人員才履行了應該完成的職責。

11 結 語

1)監理人員應該掌握充分的力學理論知識,才能分析出結構工程的重點部位。

2)監理人員應該以施工圖紙和規范為依據,根據施工現場的實際情況,對工程進行監理。

3)監理人員必須認真履行監理職責。

[1] 中國建筑科學研究院.JGJ 94—2008 建筑樁基技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社,2008．

[2] 中國建筑標準設計研究院. 16G101—1國家建筑標準設計圖集:混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖(現澆混凝土框架、剪力墻、梁、板)[S].北京：中國計劃出版社,2016．

Brief Analysis on the Construction Quality Monitoring of the Reinforcing Steel Bars Engeering

QIUJingang

2017- 02- 21

裘晉剛(1977—),男,浙江嵊州人,助理工程師,從事土建工程監理工作。

TU392.2

B

1008- 3707(2017)04- 0035- 05