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大尺寸条石干砌施工工艺的探索与运用
摘要:常规的石料砌筑因存在一些问题,砌筑工艺难以满足施工要求,本文对大尺寸条石干砌施工工艺进行了探索、研究,论证条石砌筑工艺的可行性。
关键词:工程施工;大尺寸条石;石料砌筑工艺;探索;运用
一、工程概况
曹娥江大闸枢纽位于绍兴市,钱塘江下游右岸主要支流曹娥江河口,闸址距绍兴市约30km。工程静态总投资13亿元,是浙江省“五大百亿”工程之一—浙东引水工程的枢纽工程,是目前国内最大的河口大闸,具有防潮、防洪、水资源开发利用、水环境改善和航运等综合利用功能。
本工程为I等工程,主要建筑物挡潮泄洪闸、堵坝、岸墙、翼墙为1级建筑物;次要建筑物导流堤等为3级建筑物。导流堤以闸室段为界分上下游导流堤。上游导流堤长度350m,堤顶高程7.0m,堤身用粉砂土填筑,堤坡为1:3,-2.0~▽2.5m采用C25钢筋砼护坡,2.5~▽5.0m采用干砌条石护坡,厚30cm,底部碎石垫层15cm。单块条石规格为2.5×0.8×0.3 m,重量约1.5t,条石外露面为毛面,带细凿边缘,其宽度为3cm,错缝砌筑。干砌条石总量为890 m3。
1.问题的提出
按《水闸施工规范》SL27-91条文说明,水闸工程常用粗料石的宽度和厚度均不宜小于20cm,长度宜为厚度的1.5~4倍。而本工程单块条石规格为2.5m长,0.8m宽,0.3m厚,长宽厚比为8.33:2.67:1,重量达1.5t左右,突破了规范的一般限定。如此大尺寸的条石在长度为7.9米、坡比为1:3的斜坡上施工,且工期要求紧,质量要求高,本公司无类似施工经验,根据文献检索及行业内调研,浙江省水利工程中也无类似工程可供借鉴。如何摸索、研究、制订切实可行的施工工艺,达到确保施工进度,保障施工质量,实现工程创优目标。这是一道摆在我们面前的新课题。
常规的石料砌筑一般都是由人工利用绳索类简易工具即可施工。如在本工程中采用常规砌筑工艺,将存在以下问题:
1.1单块条石重量太大,人工难以进行搬动或移动,既难以进行施工,也无法保证砌筑的质量达到设计要求;
1.2人工搬运如此沉重的石块,容易出现安全事故;
1.3施工工期无法保证。
2.确定课题
由于上述不足的存在,常规的石料砌筑工艺难以满足施工要求,我项目部须探索、研究制订新的条石砌筑工艺进行施工。
本次的课题为:大尺寸条石干砌施工工艺的探索与运用
二、设定课题目标及分析可行性
1.课题目标
上游导流堤条石干砌护坡平顺自然,接缝横平竖直,施工质量优良,保证施工进度,确保安全无事故。
2.目标值
2.1干砌条石护坡条石间缝隙控制在15mm以内。
2.2相邻条石的接缝错台合格率在90%以上(在5mm以内)。
2.3垫层厚度偏差合格率在90%以上(在厚度的20%以内)。
2.4每天安装量为15块,即上游导流堤条石总量约为1540块,计划4个月内(月工作日25天计)完成。
2.5安全事故率为零
三、提出方案,确定最佳方案
1.方案的提出
小组成员运用头脑风暴法,围绕实现小组课题目标,提出以下三种方案:
1.1方案一:采用20T汽车吊机进行条石安装;
1.2方案二:采用1M3挖掘机进行条石安装;
1.3方案三:采用20T汽车吊机与1M3挖掘机配合进行条石安装;
2.方案的分析论证、评估及选定
2.1各方案的施工工艺介绍
2.1.1方案一施工工艺
采用20T汽车吊机进行条石安装。将20T汽车吊停置在作业面坡顶位置,将条石吊运至待安装部位,由人工配合就位固定。
2.1.2方案二施工工艺
采用1M3挖掘机进行条石安装。将1M3挖掘机停置在作业面坡顶或坡脚位置,将条石吊运至待安装部位,由人工配合就位固定。
2.1.3方案三施工工艺
将25T汽车吊停置在作业面坡顶位置,将条石吊运至待安装部位。然后用停置在作业面坡脚位置的1M3挖掘机进行条石就位调整,最后人工配合固定。
2.2三种方案分析选定
我们选定导流堤最上游侧10米范围作试验区,分别按以上三种施工方案进行了施工,统计相关结果见表1。
根据实际试验情况,对三种方案评估分析见表2。
3.确定最佳方案
通过对比分析,第三种方案(采用1M3挖掘机配合20T汽车吊进行条石安装)评为最佳方案。
四、问题假想预测
1.采用1M3挖掘机配合20T汽车吊进行条石安装工艺流程见图1。
2.问题假想原因预测
我们QC小组成员根据条石安装工艺流程,结合现场条石试验情况,对条石安装过程中可能出现的问题进行了讨论、分析,对可能出现的问题归纳如下:
2.1条石细化设计不合理;
2.2条石质量、尺寸不符合设计及规范要求;
2.3条石安装过程中损坏;
2.4条石间缝隙过大,有游丁走缝、错台现象;
2.5垫层厚度不符合设计及规范要求。
四、确定对策
针对上述几个假想可能出现的问题,我们制订实施对策见表3。
五、对策实施
实施一:依据设计图,细化条石设计,尽量采用标准块。
1.先依据设计图纸,利用CAD制图软件,对拟安装条石部位进行条石布局细化设计,标出每一块条石的位置及尺寸。
2.在第一步的基础上,再对条石位置进行调整,尽量使非标准块集中在直线起始点、直线与圆弧交接处、坡脚等部位,减少异型块的数量,力求条石尺寸标准化,以方便条石的加工及安装。
3.圆弧范围的条石按圆弧状进行设计,消除弧形矢高的影响。
4.对非标准块条石进行编号,要求厂家加工后的条石必须按该编号进行标注。
5.考虑条石加工及安装的累积误差的影响,每一块条石的实际平面尺寸要比理论尺寸减小5-10mm,即将该误差在每一层条石中均衡消除,以免最后一层条石的尺寸因每一层条石的此项误差的累积影响而减小过多,影响外观质量。
实施二:加强条石进场验收。
1.条石运至工地后,由专人用钢卷尺等工具结合目测进行验收。主要是验收条石的规格尺寸是否符合设计及规范要求,条石的编号是否符合要求,条石是否新鲜无风化现象、无可见瑕疵,条石是否有破损现象,以及本次进场条石的规格、数量等是否与进料单相符。
2.不符合要求的条石禁止下车,杜绝不合格条石进场。
实施三:采取保护措施及正确的操作方法。
1.要求石料厂家在条石加工时,在条石的上侧面钻二只对向的50度以内的Φ40mm的孔,孔深约30cm,两孔上口间距在1m以上。条石移动时,在孔内各插入一根粗钢筋,并用钢丝绳连接,再通过汽车吊吊运。
2.汽车吊在正式起吊条石前,先缓慢起升,确定条石起吊平稳后,再正式开始移动,防止条石滑落摔坏。
3.条石要轻提轻放,不准在地面上拖动,防止碰坏。
4.条石安装时,当要对条石顶面进行施压时,禁止用挖斗下砸,只能先将挖斗轻置于条石顶面,再靠液压力施压使其稳固。
5.条石就位后须用撬棍进行局部调整的,撬棍与条石接触面应垫木片等,并应尽量使撬棍与条石的接触位置靠近底部。
实施四:加强条石砌筑质量控制措施。
1.测设控制桩,并拉设纵横向控制弦线。对直线段起始处、直线与圆弧段交接处、直线段每隔6块(15m长)、圆弧段每隔4块(约10m长)等部位,均在坡脚及坡顶设置控制桩,并拉设纵横向弦线,作为条石砌筑时的控制基线。
2.条石固定前先进行预摆放,尽可能使成形后的条石缝隙较小,缝形规则,再最终予以固定。对局部条石缝隙较大的部位,采用切割机进行修割。
3.条石安装自下而上进行,以底部第一批条石作为其后条石控制的参照。安装底部第一批条石前,先对接触部位的护坡混凝土边角进行弹线修整,并按事先测放的控制点进行条石位置校正,严格保证第一批条石的安装质量,为后续条石的施工创造有利条件。
4.安装过程中,砌石工及施工员须依据控制基线对已安装段条石进行质量自检,确保安装质量达到目标要求。质量员加强过程巡检,对不满足质量标准的要坚决予以返工,将质量缺陷消灭在过程中。
5.减少条石砌筑后的不均匀沉降。条石底部的碎石垫层要回填密实,并且,在条石就位时,将
