QC 管理在重力式碼頭施工中的應(yīng)用

鄭力華，杜云飛，王翔宇

（1.北部灣港股份有限公司，廣西 南寧 530201；2.中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島 066002）

0 引言

在水運(yùn)工程中，重力式碼頭被廣泛設(shè)計(jì)應(yīng)用。整個(gè)碼頭依靠地基與基礎(chǔ)承載力和碼頭結(jié)構(gòu)自重維持自身穩(wěn)定和承受上部荷載，這個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與高樁碼頭截然不同。重力式碼頭的使用壽命的長短與地基處理、混凝土預(yù)制、裝配安裝及上部結(jié)構(gòu)面層質(zhì)量控制有著極其重要的關(guān)系[1]。在項(xiàng)目管理過程中建立質(zhì)量管理體系，采用QC 管理方法在施工過程中不斷地糾正和持續(xù)改進(jìn)，最大限度降低施工過程中的不利影響，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目質(zhì)量管理需求和期望顯得尤為重要。

1 工程概況

欽州港大欖坪港區(qū)大欖坪南作業(yè)區(qū)9 號(hào)、10號(hào)泊位工程位于廣西欽州保稅港區(qū)，為2 個(gè)新建10 萬噸級(jí)自動(dòng)化集裝箱泊位，年設(shè)計(jì)吞吐能力為161 萬TEU。

本工程泊位長度783 m，碼頭主體為沉箱重力式結(jié)構(gòu)，基床厚1 m，坐落于中風(fēng)化泥巖上，碼頭結(jié)構(gòu)斷面見圖1。沉箱共計(jì)33 座，單座沉箱長23.92 m、寬15.8 m、高21 m，重量約3 600 t。沉箱內(nèi)回填1～100 kg 塊石，前排倉格回填石料頂距沉箱頂5.5 m，中后排倉格回填石料到沉箱頂。現(xiàn)澆鋼筋混凝土胸墻，寬5 m、高3.6 m、分段長度23.98 m。胸墻設(shè)置1.9 m×1.9 m 綜合管廊。

圖1 碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖Fig.1 Section drawing of wharf structure

2 基床拋石、夯實(shí)、整平施工的質(zhì)量控制

本工程基槽挖泥總量約為33.7 萬m3，水下炸礁11 萬m3，基床拋填塊石2.5 萬m3。基床夯實(shí)面積為13 937.4 m2。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為細(xì)平，頂面標(biāo)高允許偏差控制在±50 mm。

基床施工應(yīng)用津航“砂樁1 號(hào)”經(jīng)改造后的拋石整平一體船進(jìn)行施工。在正式施工開始前選取40 延米基床作為典型施工段進(jìn)行試拋，選擇不同的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)和拋填方法，通過重錘夯實(shí)驗(yàn)收及平整度驗(yàn)收來確定最終適用于本工程的方法和參數(shù)。在開始拋石整平典型施工中，由于水深流大，拋石位置出現(xiàn)偏差，整平過程中出現(xiàn)多處淺點(diǎn)，項(xiàng)目QC 小組團(tuán)隊(duì)通過試驗(yàn)段獲得的具體施工參數(shù)，從GPS 平面定位不準(zhǔn)，定點(diǎn)拋石量不均，水流速度快引起拋石漂移距遠(yuǎn)、振動(dòng)夯板夯擊能不足、預(yù)留夯沉量不夠等方面進(jìn)行要因分析，逐項(xiàng)確定要因，并制定對(duì)策和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施驗(yàn)證[2]。按照基床拋石先深后淺，先點(diǎn)后線的方法，采用回聲測(cè)深儀和水砣雙控方法測(cè)量水深，勤測(cè)水深，邊測(cè)邊拋，及時(shí)掌握拋石基床標(biāo)高變化和推斷流速變化情況，同時(shí)采用流速儀測(cè)定水流流速超過1 m/s 時(shí)停止拋石施工，適當(dāng)調(diào)整拋石時(shí)間提前量，減少一次拋投量，采用少量多次的方式，逐步抬高基床，防止一次拋投量過大導(dǎo)致基床石料拋投過高。同時(shí)調(diào)整拋石溜槽開口方向與水流來向相對(duì)，使溜槽對(duì)塊石下沉過程起到有效限位作用，減少塊石分散程度，提高拋石進(jìn)度。

通過此項(xiàng)QC 小組活動(dòng)，基床整平效果得到了極大的提升。特別是首次應(yīng)用拋石整平一體船明確了振沉量、振動(dòng)壓力、振平時(shí)間、拋填控制標(biāo)高、振平搭接量等關(guān)鍵參數(shù)。拋石振平驗(yàn)收采用重錘夯實(shí)法，在規(guī)范要求的基礎(chǔ)上進(jìn)行加密夯實(shí)驗(yàn)收。驗(yàn)證了拋石振平施工工藝的可行性及施工精度可完全達(dá)到細(xì)平標(biāo)準(zhǔn)，滿足沉箱安裝要求。

3 沉箱預(yù)制質(zhì)量控制

在沉箱預(yù)制分項(xiàng)工程中，以典型施工為抓手完成首個(gè)PDCA 管理循環(huán)，重點(diǎn)解決了鋼筋冷擠壓連接接頭合格率低、混凝土鋼筋保護(hù)層合格率低、大型沉箱鋼筋分段預(yù)制裝配安裝等技術(shù)質(zhì)量難題。

3.1 提高鋼筋冷擠壓連接接頭合格率

沉箱預(yù)制C25 鋼筋連接采用冷擠壓套筒連接工藝，接頭總數(shù)約26 500 個(gè)。為了提高套筒連接合格率，QC 小組從操作人員不固定、冷擠壓壓頭磨損大、油壓表壓力不足、套筒尺寸偏差大、冷擠壓設(shè)備壓槽施壓前未清理、鋼筋伸入套筒長度不足等末端因素著手，通過現(xiàn)場(chǎng)檢查和試驗(yàn)的方式，確認(rèn)套筒尺寸偏差大、壓槽施壓前未清理、鋼筋伸入套筒長度不足等3 項(xiàng)主要因素。

制定以下針對(duì)性技術(shù)對(duì)策并組織實(shí)施，由質(zhì)量員和材料員共同對(duì)進(jìn)場(chǎng)套筒質(zhì)量進(jìn)行檢查驗(yàn)收（見表1），由機(jī)務(wù)員對(duì)操作人員進(jìn)行實(shí)操培訓(xùn)并考核上崗，采用在鋼筋端頭刻劃標(biāo)記的方式控制插入長度，每加工30 個(gè)接頭用毛刷將壓槽內(nèi)部鐵屑進(jìn)行清理，技術(shù)員每天巡檢2 次。

表1 每月抽檢合格率統(tǒng)計(jì)表Table 1 Monthly sampling pass rate statistical table

活動(dòng)開展前后，冷擠壓接頭合格率由原來的81%提高到96.5%，提高了15.5%，并編制了《鋼筋冷擠壓連接作業(yè)指導(dǎo)書》。

3.2 提高混凝土鋼筋保護(hù)層合格率

沉箱預(yù)制混凝土鋼筋保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)50 mm。在首段預(yù)制典型施工后，針對(duì)鋼筋保護(hù)層厚度進(jìn)行了專項(xiàng)實(shí)體檢測(cè)，加密檢測(cè)測(cè)點(diǎn)348 處，合格294 處，合格率為84.5%，檢測(cè)合格率達(dá)到了檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，但距離國家級(jí)優(yōu)質(zhì)工程90%以上的質(zhì)量要求還有一定的差距。

小組成員通過沉箱預(yù)制典型施工分析，搜集和整理了在施工生產(chǎn)中有關(guān)鋼筋保護(hù)層存在的問題和產(chǎn)生原因如下：部分鉛絲頭未進(jìn)行內(nèi)扣處理，鉛絲頭侵入保護(hù)層，現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行工序驗(yàn)收不到位，鋼筋綁扎現(xiàn)場(chǎng)墊塊實(shí)際布設(shè)間距與施工技術(shù)交底不符等問題。

針對(duì)以上問題，組員們逐條分析，制定實(shí)施對(duì)策。通過對(duì)鋼筋工重新進(jìn)行技術(shù)交底，采用定尺鉛絲，對(duì)綁扎鋼筋的鉛絲頭全部向內(nèi)摁倒，墊塊安裝的間距不得大于80 cm，人員劃定責(zé)任區(qū)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督檢查，嚴(yán)肅施工班組與技術(shù)主辦人員的質(zhì)量考核等具體措施[3]，解決鉛絲內(nèi)扣不到位問題。

同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的問題立即完善現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢查驗(yàn)收清單，檢查人員現(xiàn)場(chǎng)對(duì)驗(yàn)收內(nèi)容逐條進(jìn)行檢查簽認(rèn)，同時(shí)將檢查情況拍照留檔，避免質(zhì)量檢查驗(yàn)收流于形式。從總工程師、質(zhì)量總監(jiān)、質(zhì)量員、施工技術(shù)員、協(xié)作隊(duì)伍技術(shù)負(fù)責(zé)人、現(xiàn)場(chǎng)班組長、一線操作工人等熟悉質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)全員精品意識(shí)的提升，逐層落實(shí)質(zhì)量管理要求，同時(shí)加大質(zhì)量獎(jiǎng)勵(lì)，提高工人質(zhì)量控制工作的積極性。

3.3 大型沉箱鋼筋分段預(yù)制裝配技術(shù)研發(fā)

傳統(tǒng)沉箱鋼筋綁扎工序，鋼筋綁扎均在現(xiàn)場(chǎng)綁扎，施工人員存在長時(shí)間、聚集性的高空穿筋作業(yè)，存在較大安全隱患。鋼筋綁扎過程中需要起重設(shè)備不斷配合材料的倒運(yùn)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，綁扎完成一段至少需要2 d 時(shí)間，模板支拆工序受其影響就不能開展，大大影響其他工序施工，這是影響施工效率的主要因素。

因此，小組團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了固定式鋼筋綁扎架和吊裝架（見圖2），創(chuàng)新應(yīng)用鋼筋分段預(yù)制裝配技術(shù)，沉箱鋼筋利用綁扎臺(tái)座，采用分段綁扎成型，整體吊裝的施工方法，鋼筋綁扎質(zhì)量和精度控制較好，縮短了門式起重機(jī)的占用時(shí)間，提高施工效率，規(guī)避了聚集性的人員高空穿筋作業(yè)，降低了人員安全風(fēng)險(xiǎn)。從實(shí)用性、安全性和經(jīng)濟(jì)性等方面綜合選擇型鋼焊接綁扎架和吊裝架的方案。綁扎架外、內(nèi)架均采用型鋼焊接加工（采用8 號(hào)槽鋼與3 mm 厚鋼板焊接加工），整體性好，不易變形，吊運(yùn)方便，后續(xù)改造方便，經(jīng)濟(jì)性方面比腳手架節(jié)省1 萬余元。

圖2 鋼筋整體綁扎架與吊裝架Fig.2 The whole steel bar binding frame and hoisting frame

鋼筋整體綁扎架設(shè)計(jì)豎向鋼筋定位工裝，采用鋼板開孔，鋼筋只需豎向插入孔中即可精準(zhǔn)定位，同時(shí)考慮上下段之間鋼筋搭接的需要，設(shè)計(jì)雙孔實(shí)現(xiàn)上下段鋼筋位置，此設(shè)計(jì)操作簡(jiǎn)單、位置精準(zhǔn)。水平鋼筋設(shè)計(jì)可旋轉(zhuǎn)的水平限位工裝。

吊裝架按照沉箱平面形式設(shè)計(jì)為整體框架結(jié)構(gòu)，采用16 點(diǎn)吊裝作業(yè)，根據(jù)吊裝安全穩(wěn)定性驗(yàn)算選取了相應(yīng)吊索具（見表2）。其主梁寬度為墻體鋼筋網(wǎng)片內(nèi)側(cè)凈距，于主梁底口設(shè)置豎向鋼筋間距控制限位，鋼筋綁扎緊貼吊裝架主梁進(jìn)行，對(duì)鋼筋整體尺寸、墻體網(wǎng)片間距及豎向鋼筋間距進(jìn)行了剛性約束，確保了豎向鋼筋間距及整體鋼筋尺寸的精準(zhǔn)度。

表2 鋼筋整體吊裝鋼絲繩及卡環(huán)配置表Table 2 Configuration table of wire rope and sling for integral hoisting of steel bar

吊裝架主梁結(jié)構(gòu)采用MIDAS Civil 軟件模擬實(shí)際工況進(jìn)行受力分析（見圖3），根據(jù)主梁應(yīng)力及變形情況進(jìn)行吊點(diǎn)位置調(diào)整。

圖3 鋼筋整體吊裝架主梁組合應(yīng)力圖Fig.3 Stress diagram of the main beam combination of the integral steel bar hoisting frame

豎向鋼筋由傳統(tǒng)鋼絲繩連接形式改變?yōu)椴捎脢A具式鎖緊裝置（見圖4），利用夾具將所有豎向鋼筋鎖在吊裝架主梁上，將原有集中荷載分解為均布荷載，受力工況更合理，降低對(duì)鎖緊裝置的要求；利用主梁剛度，將柔性連接調(diào)整為剛性連接，消除了整體鋼筋網(wǎng)架吊裝變形。

圖4 豎筋?yuàn)A具結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Structure drawing of steel bar fixture

項(xiàng)目開工以來，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)165 次吊裝檢驗(yàn)，鋼筋分段預(yù)制裝配安裝工藝實(shí)施效果良好，經(jīng)驗(yàn)證鋼筋間距偏差最大5 mm，吊裝時(shí)間由原來17 h縮短為2.5 h，吊裝過程鋼筋籠整體形狀無變形，吊裝后消除了高空穿筋作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 減少混凝土氣泡、漏漿、云斑等表觀缺陷

采用鋼模板，混凝土支模前充分進(jìn)行除銹打磨涂刷脫模劑，止?jié){條選用硬度適中的丁腈橡膠。混凝土配合比采用消泡處理的聚羧酸高效減水劑，嚴(yán)格控制攪拌時(shí)間使混凝土充分?jǐn)嚢杈鶆颍惭b混凝土生產(chǎn)全過程監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)混凝土拌合質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控[4]。混凝土澆筑時(shí)固定澆筑順序，振搗人員劃分責(zé)任區(qū)避免漏振[5]。通過以上措施，混凝土表觀質(zhì)量明顯提升（見圖5）。

圖5 混凝土表觀質(zhì)量良好Fig.5 Excellent apparent quality of concrete

4 碼頭上部結(jié)構(gòu)的施工QC 應(yīng)用

4.1 減少現(xiàn)澆胸墻的裂縫產(chǎn)生幾率

現(xiàn)澆胸墻厚度3.6 m、通過分層分段施工、冷卻水循環(huán)、混凝土配合比優(yōu)化等措施減少混凝土水化熱的聚集，同時(shí)在0.5 m 面層混凝土中摻配玄武巖纖維，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片[6]，有效避免了胸墻面層裂縫的產(chǎn)生（見圖6）。

圖6 胸墻面層混凝土質(zhì)量良好Fig.6 Excellent concrete quality of breast wall surface

4.2 提高碼頭護(hù)輪坎的順直度

為了提高碼頭護(hù)輪坎的順直度，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)采用裝配式施工工藝，采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼模板及不銹鋼螺栓定位，預(yù)制護(hù)輪坎預(yù)埋件位置精準(zhǔn)，混凝土外觀質(zhì)量?jī)?yōu)良。安裝過程中安裝孔制作專用工具封堵[7]，避免了碼頭面層污染，確保了護(hù)輪坎線性順直（見圖7）。

圖7 碼頭護(hù)輪坎安裝后線形順直Fig.7 Pier berm straight after the installation of rail guards

4.3 提高排水溝一次驗(yàn)收合格率

排水溝創(chuàng)新采用“預(yù)制翻轉(zhuǎn)工藝”（見圖8），運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制臺(tái)座“倒立”澆筑成型，設(shè)計(jì)制作翻轉(zhuǎn)工具進(jìn)行翻轉(zhuǎn)后運(yùn)往施工現(xiàn)場(chǎng)吊裝。

圖8 排水溝翻轉(zhuǎn)裝置Fig.8 Drainage ditch turnover tools

排水溝基礎(chǔ)鋪設(shè)碎石墊層并用壓路機(jī)碾壓密實(shí)，混凝土墊層采用刮杠平整+木抹子壓實(shí)處理[8]，有效控制標(biāo)高，排水溝整體線形順直，觀感質(zhì)量較好（見圖9）。

圖9 排水溝安裝線形順直Fig.9 Drainage ditches installed with a straight line shape

5 結(jié)語

重力式碼頭工程的質(zhì)量管理是水運(yùn)工程重要的一項(xiàng)研究課題，運(yùn)用QC 管理手段對(duì)項(xiàng)目高效、優(yōu)質(zhì)地完成項(xiàng)目建設(shè)具有重要意義。遵循科學(xué)的活動(dòng)程序和統(tǒng)計(jì)方法開展QC 活動(dòng)，充分發(fā)揮各崗位員工自主參與質(zhì)量改進(jìn)和創(chuàng)新的積極性，基于數(shù)據(jù)、信息等客觀事實(shí)進(jìn)行調(diào)查、分析、評(píng)價(jià)和決策，提高施工質(zhì)量水平，通過本次沉箱重力式碼頭施工過程中QC 管理手段的成功應(yīng)用，進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，引導(dǎo)和推動(dòng)QC 成果在重力式碼頭的推廣應(yīng)用，對(duì)以后類似項(xiàng)目的質(zhì)量管理提升具有重要的借鑒意義。