摘要：寿元湖升船机启闭机室左侧从上游起第4#、5#柱浇筑后内侧底部出现蜂窝，凿开蜂窝后发现内侧受力筋出现了较大偏位，经对柱的砼强度和结构安全进行核验，满足设计要求，因此决定对其缺陷部位采用修补方案进行处理。
关键词：质量缺陷；混凝土；强度；承载力；修补
1 工程概况
寿元湖升船机工程位于丽水市好溪堰河，用于好溪堰河与寿元湖之间的通航，工程建筑物级别为3级，由上游进口段、闸室、下游进口段等组成。升船机采用卷扬式启闭机启闭（垂直式），外形尺寸24×8×2.8m，通航净宽6m，最大提升高度6m。启闭机室尺寸为32×20.6×7.5m，排架柱截面尺寸为70×50cm。
升船机启闭机室示意图
2 启闭机室排架柱施工质量缺陷
升船机启闭机室左、右侧各布置有6根立柱，其中左侧从上游起第4#、5#柱浇筑后内侧底部出现了较严重的蜂窝。对蜂窝进行凿除后，测得蜂窝最大深度约12cm，最大高度约20cm；且从凿除揭露情况看，原浇筑好的柱内侧竖向受力筋在柱底的保护层厚度达10cm，远大于设计要求的3.5cm，偏位较严重。
3 柱施工质量缺陷原因分析
从现场检查、施工单位和监理单位情况介绍分析，造成柱施工质量缺陷的原因为：混凝土浇筑时入仓高度过大，造成混凝土入仓时骨料离析；混凝土振捣不充分，存在漏振；钢筋绑扎和安装位置偏差过大，固定不够牢固，混凝土浇筑过程中钢筋产生了移位。
4 柱施工质量缺陷严重性分析
对于出现施工质量缺陷的排架柱的处理方案有两种，一种是拆除重建，另一种是修补。具体采用哪一种方案，需先对柱施工质量缺陷的严重性进行分析，根据分析结果决定处理方案。因第4#、5#柱出现了较严重的蜂窝和受力钢筋偏位，因此对柱的砼强度核验和结构安全复核是判断其施工质量缺陷严重性的关键。
4.1排架柱砼强度情况
经查阅施工试验资料，排架柱浇筑时，监理单位见证取样1组×3块砼试块，根据检验报告，砼试块最小抗压强度为32.4MPa，最大抗压强度为35.9MPa，平均抗压强度为33.8MPa。排架柱浇筑出现施工质量缺陷后，项目法人委托第三方检测机构对柱进行了回弹仪检测。根据第三方检测报告，第4#、5#柱的砼强度分别为28MPa和37.3 MPa。因排架柱的设计混凝土强度等级为C25，综合以上检验结果，第4#、5#柱的混凝土强度等级满足设计要求。
4.2排架柱结构安全复核
第4#、5#柱内侧竖向受力筋在柱底偏位较严重，根据现场测得的偏位数据及设计单位提供的柱受力参数，对柱进行结构安全复核。因4#柱与5#柱的截面尺寸相同，而4#柱受力条件更为不利，现对4#柱底部取截面Ⅰ-Ⅰ进行计算分析。
4.2.1设计单位提供的柱受力参数
恒荷载：传递的屋面及墙体重450kN、结构自重、吊车梁重度。活荷载：屋面活荷载500N/m2、起吊物重250kN、排架柱上牛腿所受轮压11.45t。
4.2.2 Ⅰ-Ⅰ截面受力分析
（1）柱结构尺寸及配筋
柱高690cm（上柱220、下柱350、牛腿40+80），牛腿边缘至下柱边缘60cm，下柱截面70×50cm，上柱截面60×50cm，柱内、外侧均配4φ22竖向受力筋。
（2）Ⅰ-Ⅰ截面内力计算
表1-1
荷载类型 力N（KN） 力臂L（m） 力矩M（KN·m） 一、恒荷载 屋面及墙体重量P1 450×1.05=472.5 0.05 472.5×0.05=23.625 吊车梁重量P2 （0.6×0.15+0.35×0.65）×7.5×25×1.05=62.508 0.65 62.508×0.65=40.63 吊车梁与柱间的回填砼重量P3 0.225×0.7×0.5×25×1.05=2.07 0.3625 2.07×0.3625=0.75 上立柱重量G1 0.6×0.5×2.2×25×1.05=17.325 0.05 17.325×0.05=0.866 下立柱重量G2 0.7×0.5×4.7×25×1.05=43.18 0 0 牛腿上部重量G3 0.4×0.6×0.5×25×1.05=3.15 0.65 3.15×0.65=2.05 牛腿下部重量G4 0.8×0.6÷2×0.5×25×1.05=3.15 0.55 3.15×0.55=1.73 二、活荷载 屋面活荷载P4 7.5×10.3×0.5×1.2=46.35 0.05 46.35×0.05=2.32 吊车竖向荷载P5 11.45×9.8×1.2=134.65 0.65 134.65×0.65=87.52 吊车横向水平荷载T （250+80）×4%×1.2=15.84 5.6 15.84×5.6=88.7 风荷载q， 屋架传递的风荷载Fw q =7.5×0.5×1.2=4.5 KN/m，Fw=7.5×1.2×0.5×1.2=5.4KN； 90.37（风向右岸吹），54.02（风向左岸吹）
（3）内力组合
①风向左岸吹、吊车横向水平荷载向左、不计吊车竖向荷载时，柱内侧受拉弯矩最大。
由表1-1计算得：M=-124.37KN·m，N=650.23KN。
②风向右岸吹、吊车横向水平荷载向右、不计屋面活荷载时，柱外侧受拉弯矩最大。
由表1-1计算得：M=287.26KN·m，N=738.53KN。
4.2.3柱的承载力复核
①柱的长细比L0/h=4.7/0.7=6.71＜8，可不考虑纵向弯曲。柱的混凝土强度设计值fc=11.9 N/mm2，钢筋强度设计值fy=fy´=360N/mm2，钢筋面积As=As´=1521mm2。
②柱内侧受拉弯矩最大时：
偏心距e0=M/N=0.191m＜350mm，轴向力作用在AS与AS´之间；
e= e0+h/2-a=430mm，e´=h/2-e0-a´=113mm，h0=589mm；
由fcbx（e-h0+x/2）=fyAse+fy´As´e´解得：x=513mm；
x＞ξbh0=0.518×589=305mm，为小偏心受压。
按小偏心受压构件承载力重新计算：
由fcbx（e-h0+x/2）=σsAse+fy´As´e´，σs=fy（0.8-ξ）/（0.8-ξb），ξ=x/h0，解得：x=422mm；
ξ=x/h0=0.716＜1.6-ξb =1.6-0.518=1.082；
Nu=[fcbx（h0-x/2）+fy´As´（h0-a´）]/e=2899KN；轴向力设计值N=650.23KN＜Nu/K=2416KN；
因此柱内侧受拉弯矩最大时，立柱承载力满足设计要求。
③柱外侧受拉弯矩最大时：
偏心距e0=M/N=0.389m＞350mm，轴向力作用在AS与AS´之外；
e=e0+h/2-a=693mm，e´=e0-h/2+a´=150mm；
由fcbx（e-h0+x/2）=fyAse-fy´As´e´解得：x=280mm；
x＜ξbh0=0.518×654=339mm，为大偏心受压；
因2a´=2×111=222mm，所以x＞2a´，则Nu=fcbx+fy´As´-fyAs=1666KN；
轴向力设计值N=738.53 KN＜Nu/K=1388KN；
因此柱外侧受拉弯矩最大时，立柱承载力满足设计要求。
4.2.4抗裂验算
因柱内侧竖向受力筋在柱底的保护层厚度远大于设计要求，对Ⅰ-Ⅰ截面在柱内侧受拉弯矩最大状况下进行抗裂验算。
γm=1.55，αct=0.85，ftk=1.78N/mm2；
A0=Ac+αEAs+αEAs´=371729mm2；y0=（0.5+0.425αEρ）h=361mm；
W0=I0/（h-y0）=42158309mm3；e0=M/N=191mm；
γmαct ftk A0 W0/（e0 A0- W0）=1274254N；
因Nk＜N=650230N＜1274254N，Ⅰ-Ⅰ截面在柱内侧受拉弯矩最大状况下抗裂满足要求。
综合以上计算成果，第4#、5#柱内侧竖向受力筋在现状偏位情况下，柱的承载力和抗裂仍能满足设计要求。
因此，第4#、5#柱的砼强度和结构安全复核均满足设计要求，其施工质量缺陷未造成安全影响，决定采用修补方案对其缺陷部位进行处理。
5 柱缺陷部位修补方案
使用具有高度责任感的操作工人，对操作工人做好修补工作的技术交底，提高操作工人的质量意识，加强监控力度。修补时遵守以下要求：
（1）凿除排架柱上的混凝土蜂窝。先划定需要处理的范围，切割形成整齐而规则的边缘，再凿除质量不满足设计要求的混凝土，凿除深度达到6cm以上。
（2）修补前，用钢丝刷将修补部位刷洗干净，并充分润湿，待表面无水后再认真修补。
（3）用高于原设计混凝土强度等级的微膨胀细骨料混凝土进行修补。
（4）修补完毕后加强养护，养护时间不得少于7天，并适时检查强度。
6 结语
钢筋混凝土构件施工有时会出现看似严重的质量缺陷，从严控质量的角度，拆除重建最为可靠和有保证。但在越来越遵守合同依据的今天，拆除重建须先明确施工费用由谁承担，如果由建设单位承担，则难以通过审计；如果由施工方承担，则需拿出必须拆除重建的证明材料。因此在做出决策前须对质量缺陷的严重性进行科学分析，以数据查验、分析为依据。本工程通过对缺陷构件进行砼强度检验和结构安全复核，证明了构件的缺陷未影响安全使用，可采用修补方案，从而合理解决了参建有关单位之间关于是否应拆除重建的争议。
参考文献：
[1] 钮新强等.SL191-2008，水工混凝土结构设计规范[S].北京：中国水利水电出版社，2009.
[2] 河海大学等.水工钢筋混凝土结构学.3版.北京：中国水利水电出版社，1996.
论文作者:陈刚,陈亚君
论文发表刊物:《基层建设》2015年33期
论文发表时间:2016/11/28
标签：荷载论文; 排架论文; 缺陷论文; 弯矩论文; 截面论文; 混凝土论文; 强度论文; 《基层建设》2015年33期论文;