大型混凝土结构内在品质为目标的质量控制

[摘 要]建筑工程存在的低质量与倒塌事故的发生有技术上的原因如对施工时变结构体系的认识不清,同时质量管理不到位也是造成事故的重要原因.为控制建筑工程的施工质量和施工安全,本文结合混凝土建筑结构的施工特性,探索质量管理与控制的创新模式、施工概念设计原则.

[关 键 词]钢筋混凝土；质量控制；新模式

中图分类号：TV523文献标识号：A文章编号：2306-1499（2014）10-

据统计,我国在消费者投诉中,全国商品房质量问题高居榜首.建设工程项目具有产品单件、生产场地流动、作业工人流动、制造工序多、工种多、生产设备设施多、上道工序产品是下道工序产品的支撑体系和作业平台、产品为复合材料、外在品质不能完全代表结构整体品质等特性,给建设工程项目的质量管理和控制带来困难,建设工程质量难以有效提高.

1.施工阶段钢筋混凝土结构特性

1.1施工工序的复杂性

钢筋混凝上结构施工,通常包括以下工序流程：准备工作→测量与放样、模板架立→钢筋架立→埋件安装→混凝土浇筑→混凝土养护、拆模、消缺等.这些工序工作面的位置是不断变化的,给施工质量管理控制带来困难.

1.2施工工序产品的易损性

钢筋混凝土结构施工工序产品的易损性是指钢筋混凝土结构施工期间,前道工序产品作为后道工序产品施工作业的平台和支架,受后续工序施工作业影响,其品质会遭受破坏.而且,前道工序成果在后道工序实施后,通常会变成隐蔽工程,其缺陷不能及时识别；即使未隐蔽,也会因混凝土的硬化成型,使缺陷的处理异常困难,由此造成现浇钢筋混凝土建筑结构开裂质量问题,严重的发生倒塌事故.

1.3施工期钢筋混凝土结构的时变性

钢筋混凝土结构施工通常包括4道主要工序：①为浇筑上一层楼板而安装支架和模板；②进行钢筋绑扎；③混凝土浇筑；④拆除底层模板支撑.这4道工序构成一个施工循环,每一次施工循环,结构就增加1层,这样周而复始地施工,建筑就“生长”起来了.新浇筑的混凝土重力荷载以及施工活荷载,必须通过模板支撑以及二次支撑传递到下面先前己浇好的一层或多层楼板,在每一阶段,施工荷载都由混凝土时变结构和支撑系统组成的临时承载系统承担,这一临时承载系统的形状和混凝上材料性能与支模层数、施工周期密切相关.其承担施工荷载随施工工序不断变化.这种由混凝土时变结构和支撑系统组成的临时承载系统称为时变结构体系.

钢筋混凝土结构材料性能的时变性,来自于早龄期混凝土中水泥水化反应还未完成,[1]混凝土未经充分养护,早龄期混凝土强度和弹性模量尚处于发展阶段,随时间逐渐增长,钢筋混凝土结构构件的受力性能也随时间变化.建设工程施工质量管理与控制必须考虑钢筋混凝土结构施工阶段的特性.

2.质量管理与控制的施工循环模式

钢筋混凝土结构产品施工终结的标志是一个施工循环的结束而不是施工工序的结束.为此.作者提出以钢筋混凝土结构内在品质为目标的质量控制新模式,即在以工序产品质量管理与控制的基础上,引入跨工序的钢筋混凝土结构质量管理.控制模式,把工序产品质量管理与控制体系延伸到钢筋混凝上结构的一个施工循环.因此,要求在原有施上工序质量管理与控制方法、措施的基础上,一切质量活动延伸到施工循环结束.工序产品质量监督检验以施工工序结束控制,同时把工序产品质量保护的监督检验纳入建设工程质量管理与控制之中,以有效杜绝因工序产品损伤造成的建设工程质量降低事故.

在一个施工循环内,对每道工序实施施工质量管理与控制和工序产品质量保护管理与控制.工序施工质量管理与控制方法与传统建设工程质量管理与控制方法相同,同时一设置工序产品保护的质量管理与控制措施,它在每道施工工序结束、工序产品检查验收后实施.例如对模板架立产品经检查验收后即进入产品保护程序,安排模板架立工人专人维护管理,采取随钢筋架立实时修补损伤,随混凝上浇筑作业巡视模板支架的稳定性能,发现问题及时加固维护；对钢筋骨架产品质量保护,安排钢筋绑扎工人专人跟踪维护,采取随混凝上浇筑头提拉踩扁的钢筋骨架以及重设马凳等措施,由此实施工序产品质量保护措施,如图1所示.

3.施工结构体系设计与影响施工质量安全的控制因素

3.1基于施工时变结构体系的施工方案技术设计

施工阶段钢筋混凝土结构是时变结构体系,楼层承担的最大施工荷载会随楼层位置、施工环境条件的改变而改变,因此实时的施工时变结构安全分析,对于控制施工质量与安全具有重要意义.

现浇钢筋混凝土结构施工中一些工序对结构形状影响较小[2],施工荷载也较小,如准备工作、测量与放样、混凝土养护等；而一些工序不仅改变承载结构体系的形状,而且施工荷载也明显友变,如混凝土浇筑、模板支撑拆除等.为分析简便,这里将现浇钢筋混凝土结构施工过程简化为施工荷载与结构形状变化显著的两道工序：①浇筑新混凝上（工序A）；②拆除模板支撑,即拆除施工时变结构体系中的底层模板支撑（工序B）.例如,对于1周1层施工周期,配置3层模板支撑当p层浇筑时（工序A）,由模板支撑相连的楼板的混凝土龄期依次为p层0d,（p21）层7d,（p22）层14d,（p23）层21d,4层混凝士楼板荷载加上模板支撑荷载将以某种方式在（p21）,（p22）,（p23）3层楼板中分布.

当5d后拆除时变结构体系中的底层模板支撑时（工序B）,即（p22）层楼板下的支撑,其承担的荷载将由p层楼板（混凝土龄期为5d）,（p21）层楼板（混凝上龄期为12d）,（p22）层楼板（混凝土龄期为19d）3层楼板分担.

检测定模板、支撑重量为混凝土楼板重量的10%,并包括在楼板自重D（单位而积楼板重量）中.模板、支撑从一层转运到另一层的过程中,对工序A和工序B中施工荷载的分布影响很小[3],分析中忽略不计.与楼板的竖向变形相比,支架为刚性杆件.这一检测定对于钢支撑而言没有问题,因与楼板的挠度相比,支架在单位荷载作用下的压缩很小,可以忽略,当然柱头附近可能例外.木支架具有相当柔性,足以导致施工时变结构体系楼板中荷载的重分布,但基于刚性支架检测设的分析结果仍具有指导意义,而且偏一于安全.

检测定建筑物楼层为NB,模板支撑设置层数为N层,含新浇楼层的施工时变结构体系的底层楼板在建筑中的编号为j（j等于1,2......,NB）,并以j作为施工时变结构体系的编号,其楼层编号i（i等于等于1,2......,N）,建筑物的j层编号为1.j层楼板承担的荷载全量以Sj表示,j层楼板上支撑承担的荷载全量以Scj表示,显然Sj、Scj都是时间的函数：

式中：+N,K,+N,K,分别表示为第k个时变结构中,新楼层混凝土浇筑、拆除模板支撑引起（（k+N）层楼板新增荷载.按下式计算：

（1）当浇筑新楼层混凝上时,若新浇混凝土楼板单位面积重为1D,即作用于施工时变结构体系上的外荷载F等于1（D）,则施工时变结构体系中的每层楼板分担的荷载增量为：

式中：―施工时变结构中i层楼板分担增量荷载；ki；―施工时变结构中i层楼板的弯曲刚度.

（2）当拆除施工时变结构体系中的底层模板支撑时,作用于施工时变结构体系上的外荷载为待拆除模板支撑内力Sc,j,即F等于Sc,j,则施工时变结构中每层楼板分担的荷载增量为：

两种情况下计算获得该建筑整个施丁期间出现承担最大施工荷载的楼层均为第3层,荷载分别为2136D和2135D,没有明显差别,但标准楼层承担的施工荷载略有不同,分别为2100D和2106D.因此工程应用中可以按混凝土弹性模量恒定处理,这样可以简化计算,也符合目前广泛使用早强、高性能混凝土的实际情况.

3.2影响施工质量与安全的控制因素

（1）模板支架自成体系,不得与脚手架连接,以消除脚手架振动损伤混凝上结构.（2）梁端模板支架,建议采用支于柱模上的斜支撑（偶撑）,以加强梁端模板刚度,防止梁柱界面裂缝.（3）抵抗模板支架侧力宜采用钢管锚桩,不应与立柱连接.（4）采用多层支模时,上卜各层立杆应保持在同一轴线上.（5）施工期间昼夜温差较大时,宜采用木支架,以减少温差变形导致模板支架伸缩造成混凝土开裂.（6）浇筑合理分区,减少浇筑对初凝混凝上的扰动.连续浇筑时间较长时,宜对一模板支撑作适当分区.（7）合理选择拆模时间,除保证拆除楼层混凝土结构具有足够强度外应考虑新浇混凝土所处凝结阶段.（8）对放置浇筑管道与浇筑架的区域,模板、模板支架应预以加强.

4.结束语

混凝土建筑施工呈现施工复杂性、工序产品过程性、工序产品易损性和施工期混凝土结构的时变性四大特性.工序施工质量管理模式不适应建筑产品的易损性特点.混凝土建筑工程施工质量管理,应在工序产品质量管理的基础上,实施跨工序的产品保护控制,即实施工序质量管理加施工循环质量保护相结合的质量管理与控制模式.