超长钢筋混凝土结构无缝施工技术在污水处理厂工程中的应用.pdf

水利建设与管理 2 0 1 1 年 第 4期 超长钢 筋混凝土 工 程中的 应--用 孙德震 刘恩胜 卢正雷 ( 山东水利工程总公司 济南2 5 0 0 1 4 ) 【 摘要】 本文通过以补偿收缩混凝土为结构材料， 以加强带取代后浇缝( 带) 连续浇筑施工的超长钢筋混凝土结构 无缝施工技术在 邹平县污水处理厂成功 的应用， 着重介绍 了设置后浇带的施工工艺在 工期 、 质量上的弊端 和超长钢 筋混凝土结构无缝结构 的施工方法。 【 关键词】 超长钢筋混凝土无缝施工技术施工工艺 近年来 ， 城市生产污水和工业废水排放量不断增大 ， 与居民生活密切相关 的污水处理工 程建筑规模 日益扩 大 ，构筑物长度和宽度超出现行设计规范对温度缝设置 间距规定 的结构物大量出现 ，工程结构的非荷载性温度 收缩裂缝 已成为当前污水处理厂工程设计 、施工和使用 过程中的常见病 、 多发病 。 超长钢筋混凝土结构无缝结构 施工方法 ， 是 以补偿收缩混凝土为结构材料 ， 以加强带取 代后浇缝( 带 ) 连续浇筑施工来解决温度收缩裂缝的一种 新技术和工艺。 l 工程概况 邹平县第二城市污水处理厂位于邹平县城北部 ， 设 计规模 为 日处理城市污水 l 0万 t ， 日回用“ 中水” 5万 t ， 总建筑面积 6 9 9 5 6 m 2 ， 工程总投资 1 ． 7 9 亿元。 其中 l O 万 t 污水处理工程采用 A 2 ／ O改良工艺 ， 按 国家一级 A排放标 准设计， 回用水执行工业冷却水和一般用水水质标准。 整 体工程由中国西北市政工程设计院设计 、山东水利工程 总公司施工 。 污水处理厂中的两个较大构筑物 ： 生化反应 池为矩形池壁 ， 长 1 3 5 m， 宽 1 1 2 m ， 普通钢筋混凝土结构 ； 终沉池为圆形池壁 ， 池壁直径 4 2 m， 池壁周长 1 3 2 m， 无粘 结预应力结构 。 以上两构筑物均为超长薄壁混凝土结构 ， 为了节约工程投资 ， 所有水池均按照混凝土 自防水设计 ， 如何控制混凝土质量 、避免因超长结构混凝土引起 的收 缩裂缝导致池体渗漏是施工中的重点控制内容。 2 原设置后浇带施工方案的弊端 按照设计要求 ， 该水厂酸化水解池 、 生化反应池 、 终 沉池等大型构筑物均设置后浇带防止温度变形 。经施工 前研究分析 ， 设置后浇带会给工程带来 以下问题 ： a ． 工期长。 工程于 2 0 0 9 年 3 月土建工程正式具备施 工条件 ， 按照总体工期要求 ， 2 0 0 9 年 8 月完成全部土建工 程 ， 设置后浇带底板和池壁要等待 2 个月时间， 特别是终 沉池池壁为无粘结预应力结构 ，预应力张拉还要等混凝 土达到设计强度 ， 理论上该施工方案不能按期完成。 b ． 存在质量隐患。 后浇带由于较长时间不能封闭， 落 进杂物难以清理 ， 特别是底板部位钢筋密集 ， 凿毛后的混 凝土残渣很有可能清理不干净 ， 影响工程质量 ， 遗 留质量 隐患。 e ． 形成薄弱部位。由于后浇带处钢筋不断开 ， 后浇带 和两侧混凝土止水是刚性连接 ，混凝土与后浇带混凝土 浇筑 时间间隔长达 4 0 ～ 6 0 天 ，新老混凝土间的粘结强度 难以保证 ， 从而造成新老混凝土之间产生裂缝 ， 反而造成 渗漏 ， 容易成为整体构筑物的薄弱部位。 3 超长钢筋混凝土结构无缝结构施工方法 为了保证工期和工程质量 ， 结合该工程实际情况 ， 经 参建单位多次研究 、 分析、 计算 ， 决定不设混凝土后浇带， 用加强带取代后浇带 ， 依靠混凝土的膨胀补偿收缩 ， 达到 控制混凝 土变形裂缝的目的。 孙德震等／ 超 长钢 筋混凝 土结构无缝施 工技 术在 污水 处理厂 工程 中的应 用 3 ． 1 补偿收缩混凝土 补偿收缩混凝土是在混凝土 中掺入膨胀剂后形成的 一 种适度膨胀的混凝土 ， 钢筋对它 的膨胀产生限制作用 ， 钢筋本身也因与混凝 土一起膨胀而产生拉应力 ，同时产 生相应的压应力 ，以其膨胀来抵消混凝土的全部或大部 分收缩 ， 因而避免或大大减轻 了混凝土的开裂。 另一方面 膨胀结晶体钙矾石可 以填充 、阻塞毛细孔缝 ，改善孔结 构 ， 使普通混凝土抗渗能力得到大幅度提高， 可以实现混 凝土刚性结构 自防水。 由于膨胀剂的类型不同 、 配筋 的约束条件不 同， 膨胀 剂 的掺量 也就 不 一样 。 因为 一般 混凝 土 的 干缩 值在 0 ．0 4 ％左右 ，因此要求掺人膨胀剂后使混凝土微膨胀 ， 膨 胀率稍大于 0 ． 0 4 ％， 以达到补偿混凝土收缩 的目的。 3 ． 2 设置膨胀加强带 膨胀加强带分别沿纵 、 横 向每隔 4 0 m左右设置一条 ， 宽度 2 m。对于圆形构筑物底板分别沿半径方向和垂直半 径方向设置 ， 加强带结构形式见下图。 膨胀加强带结构形式图 在 加强带两侧设置一层孔径 5 mmx 5 m m 的钢丝 网 ， 在构筑物 内两排主筋 间设竖 向 西 1 6的钢筋予 以加固 ， 防 止不 同配比的混凝土流入加强带 内，引起两种混凝土混 合 ， 影响加强带的效果。施工时混凝土分层浇筑 ， 先浇加 强带带外普通混凝土 ， 浇到加强带时 ， 改用膨胀混凝土 ， 施工时保持加强带 内外混凝土高差不大于 3 0 c m 。如此循 环浇筑下去 ， 实现无缝施工。 3 - 3 加强带补偿收缩混凝土施工要点 加强带补偿收缩混凝土施工工艺 尚处 于摸索实践阶 段 ， 对施工过程更要严格控制 ， 以确保混凝 土达到抗裂要 求 ， 该工程施工中主要从以下几点进行重点控制 ： a ． 选择优质原材料。 石子： 1 0 ～ 3 1 ． 5 m m卵石连续级配 ， 含泥量小于 1 ． 0 ％；砂： 中粗砂 ，含泥量小于 2 ． O ％； 水泥： P ． 0 4 2 ． 5 R； 粉煤灰 ： I I 级磨细 ； 膨胀剂： 根据该工程水质特 点 ， 选取 了硫铝酸钙类系列膨胀剂 ， 膨胀剂掺量试验委托 山东省水利工程试验中心确定 。 b ． 试验配 比。开工前 ， 将该工程使用的碎石 、 砂 、 水 泥 、粉煤灰及外加剂均送山东省水利工程试验中心进行 检验复试 ，并根据现场材料及工程要求试配确定施工配 合比 ； 现场并采用含水率测试仪 随时测定砂 、 石含水率 ， 及时调整加水量。该工程池体为 C 3 0 P 6 F I 5 0 混凝土， 加 强带采用 C 3 5 P 6 F I 5 0混凝 土 ， 施工配 比为 ： 水泥： 水： 砂： 石子： 粉煤灰： 膨胀剂 ： 泵送剂= 3 0 8 k g ： 1 6 2 k g ： 7 3 2 k g ： 1 0 5 4 k g ： 9 0 k g ： 3 3 k g ： 1 2 ． 2 k g 。 c ． 拌合。混凝土拌和时间要 比普通混凝土时间略长 一 些 ， 加入外加剂后先干拌 2 m i n ， 外加剂和骨料均匀结合 后再加水湿拌 2 m i n ； 水平和垂直运输采用泵送时 ， 应严格 控制混凝土坍落度不得大于 l 4 c m。 b ． 浇筑。 浇筑前制定详细的专项方案 ， 合理选择浇筑 时段 ， 夏季施工时入模温度宜小于 3 0 ℃， 冬天施工时人模 的温度宜高于 5 ℃。混凝土严格分层入仓 ， 保证加强带 内 外混凝土 同时完成浇筑 ， 浇筑需保持连续均匀 ， 不得 出现 冷缝 ， 浇筑过程 中派专职试验人员观测混凝土坍落度 ， 坍 落度过大会引起混凝 土离析而使墙体混凝土的匀质性变 差 ， 造成其在硬化时收缩应力不均而产生裂缝 。 严格杜绝 不合格的熟料人仓 ， 确保混凝土拌和物质量。 e ． 振捣。 采用 2 ． 2 k W 插人式振捣器进行振捣 ， 振捣采 用梅花形布点， 点距不大于 4 0 0 ra m， 振捣至混凝土不再下 沉 、 无气泡冒出为止 ， 对于局部预埋管道或洞 口钢筋密集 处 ， 在模板外侧设 附着式振捣器 ， 对于局部仓内积水较多 的情况 ， 在模板内侧设 直径 5 ra m的排水排气孔 ， 以确保 混凝土振捣密实。 f ． 压光 。待混凝土收水后 ， 初步用人工整平 ， 大面积 用压光机进行压光 ， 局部用人工压光 ， 抹面压光工序根据 混凝土凝结时间， 不得少于 3 遍工序 ， 以防止表面龟裂。 g ． 拆模。 工程实践表明： 因混凝土浇筑完 3 ～ 4 天 内水 化热温升最高 ， 而抗拉强度很 低 ， 如果早拆模板 ， 因墙体 内外温差较大而易于开裂 。因此墙体模板拆除时间宜不 少 于 5天 。 h ． 养护 。前期养护 工作对超长混凝 土结 构的裂缝 控制起着决定性作用 。如养护不充分 ， 混凝土 中的水分 迅速蒸发 ， 水泥不能充分水化 ， 膨胀剂 的作用也 就不能 充分发挥 ， 不仅会影响混凝土 的强度 和抗渗性能 ， 有 的 还 会在混 凝土 表面 出现起 砂掉 面形 象 ， ( 下转第 1 8页) ● 引 1 8 王玉芳等／ 某测绘软件与办公 自动化 E x c e l 相结合在洞室开挖中的应用 ，一7． 91， 2241． 59， 0． 61 ．一7． 59． 2246． 08． 0． 29 ． 一 7． 91． 2 25l 】 ． 78． 【 1 ． 61 ． 一 7． 65． 2255． 32． f ) ． 38 ．一6． 17． 225 8． 64． ( 1 ． 87 ．一1 ． 41． 225 9． 91． -0． 33 ． 2 7 6， 22 60． 33． ( )4 3 ．5． 3 4． 225 8． 8． 0． 42 ．7 8 3． 22 55． 6 3． ( )6 5 ， 7． 7 8， 2 249 7 8． 0． 48 ．6． 7 2． 2 244． 6． 一《 ) ， 58 ． 7． 88． 2 240 1 2． 0． 58 ．7． 46， 2239 33． 0． 67 ，3． 02， 2 239． 5 4， 0． 46 ． 一 1 ． 94． 2 239． 6 4 ． 【 1 ． 36 ．一6． 01． 2 239． 48． 0． 52 图 3 扩展名为 D A T文件格式 的实体应用编辑菜单 中打断 、延伸 、修剪等命令进行编 辑 ，在工程应用菜单 中选查询实体面积命令即可计算 出 所需 区域的面积 。在本例中带有斜横道的区域为超挖区 域 ， 空 白区域为欠挖区域。 5 结语 本文所介绍的方法不仅应用在洞室 开挖 中 ，在高 一 7 ．3 ( ) — —— 一7 ,3 0 — — 图 4 桩号 K 0 + 1 0 0实际开挖断面( 单位 ： m) 边坡 的开挖 、 明渠 开挖 ， 甚至在大 区域 的模板复测等工 作都可 以应用 。至此 ， 测绘工作完全摆脱 了人工记 录原 始外业数据 、 人工点绘实际断面 、 人工“ 转” 工程量 的古 老 、 传统 的测量工作 ， 形成 了从外业到 内业一体化 的规 范 的电子版形式 ， 大大的降低 了 口误 、 笔误 ， 提高 了工 作效率。A ( 上接第2 3页) 降低 混凝 土的防水性能。 在混凝土浇筑完 后 ， 我们用毡布将混凝土表面完全覆盖 ， 在混凝 土上部 2 4 小时不问断淋水 1 4天 ， 在保证 了混凝 土水化 用水的 同时 ， 又能控制混凝土 内外温差在 2 5 ℃以内。 4 实施效果 4 ． 1 工程质量 由于采用上述措施 ，超长混凝 土结构无缝设计在该 工程取得了很好的效果 ，主体结构施工完毕 5 个月后检 查 ， 没发现任何裂纹现象 ， 构筑物经闭水试验 ， 混凝土池 体没有渗漏现象 ， 在池体不做防水 、 防腐处理的情况下 ， 混凝土达到刚性结构 自防水标准。 4 ． 2 工期对比 按照原设计设置后浇带 ，底板和池壁要等待 2 个月 时间。 该工程通过采用超长结构无缝施工技术 ， 使总体工 期提前了 6 0 天。 4 - 3 经济效益分析 由于该工程取消后浇带 ，避免了后浇带部位长期 占 用周转料具及模板 ，也避免了其他部位 因后浇带脚手架 而影响进度 ； 省去后浇带 的清缝 、 凿毛 、 钢筋除锈等复杂 工序 ， 节省了人工， 同时解决了因施工不 当而造成的结构 渗漏等质量隐患 ， 降低了工程成本。 5 结语 邹平县第二城市污水处理厂土建工程于 2 0 0 9年 1 2 月完成全部工程任务并通过竣工验收 ，正常运行一年后 所有建筑物没有发现任何渗漏现象 ，取得 了较好 的实用 效果。采用以超长钢筋混凝土加强带施工工艺替代原后 浇带设计方案 ， 不但减少了施工的麻烦 ， 而且大大加快 了 施工进度， 同时也提高了结构的整体防水性能， 受到建设 单位和质量监督部门的认可。A H