超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無縫施工技術(shù)在污水處理廠工程中的應(yīng)用

孫德震 劉恩勝 盧正雷

（山東水利工程總公司 濟(jì)南 250014）

近年來，城市生產(chǎn)污水和工業(yè)廢水排放量不斷增大，與居民生活密切相關(guān)的污水處理工程建筑規(guī)模日益擴(kuò)大，構(gòu)筑物長度和寬度超出現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范對溫度縫設(shè)置間距規(guī)定的結(jié)構(gòu)物大量出現(xiàn)，工程結(jié)構(gòu)的非荷載性溫度收縮裂縫已成為當(dāng)前污水處理廠工程設(shè)計(jì)、施工和使用過程中的常見病、多發(fā)病。超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無縫結(jié)構(gòu)施工方法，是以補(bǔ)償收縮混凝土為結(jié)構(gòu)材料，以加強(qiáng)帶取代后澆縫（帶）連續(xù)澆筑施工來解決溫度收縮裂縫的一種新技術(shù)和工藝。

1 工程概況

鄒平縣第二城市污水處理廠位于鄒平縣城北部，設(shè)計(jì)規(guī)模為日處理城市污水10萬t，日回用“中水”5萬t，總建筑面積69956m2，工程總投資1.79億元。其中10萬t污水處理工程采用A2/O改良工藝，按國家一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，回用水執(zhí)行工業(yè)冷卻水和一般用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。整體工程由中國西北市政工程設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)、山東水利工程總公司施工。污水處理廠中的兩個(gè)較大構(gòu)筑物：生化反應(yīng)池為矩形池壁，長135m，寬112m，普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；終沉池為圓形池壁，池壁直徑42m，池壁周長132m，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。以上兩構(gòu)筑物均為超長薄壁混凝土結(jié)構(gòu)，為了節(jié)約工程投資，所有水池均按照混凝土自防水設(shè)計(jì)，如何控制混凝土質(zhì)量、避免因超長結(jié)構(gòu)混凝土引起的收縮裂縫導(dǎo)致池體滲漏是施工中的重點(diǎn)控制內(nèi)容。

2 原設(shè)置后澆帶施工方案的弊端

按照設(shè)計(jì)要求，該水廠酸化水解池、生化反應(yīng)池、終沉池等大型構(gòu)筑物均設(shè)置后澆帶防止溫度變形。經(jīng)施工前研究分析，設(shè)置后澆帶會(huì)給工程帶來以下問題：

a.工期長。工程于2009年3月土建工程正式具備施工條件，按照總體工期要求，2009年8月完成全部土建工程，設(shè)置后澆帶底板和池壁要等待2個(gè)月時(shí)間，特別是終沉池池壁為無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力張拉還要等混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，理論上該施工方案不能按期完成。

b.存在質(zhì)量隱患。后澆帶由于較長時(shí)間不能封閉，落進(jìn)雜物難以清理，特別是底板部位鋼筋密集，鑿毛后的混凝土殘?jiān)苡锌赡芮謇聿桓蓛簦绊懝こ藤|(zhì)量，遺留質(zhì)量隱患。

c.形成薄弱部位。由于后澆帶處鋼筋不斷開，后澆帶和兩側(cè)混凝土止水是剛性連接，混凝土與后澆帶混凝土澆筑時(shí)間間隔長達(dá)40～60天，新老混凝土間的粘結(jié)強(qiáng)度難以保證，從而造成新老混凝土之間產(chǎn)生裂縫，反而造成滲漏，容易成為整體構(gòu)筑物的薄弱部位。

3 超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無縫結(jié)構(gòu)施工方法

為了保證工期和工程質(zhì)量，結(jié)合該工程實(shí)際情況，經(jīng)參建單位多次研究、分析、計(jì)算，決定不設(shè)混凝土后澆帶，用加強(qiáng)帶取代后澆帶，依靠混凝土的膨脹補(bǔ)償收縮，達(dá)到控制混凝土變形裂縫的目的。

3.1 補(bǔ)償收縮混凝土

補(bǔ)償收縮混凝土是在混凝土中摻入膨脹劑后形成的一種適度膨脹的混凝土，鋼筋對它的膨脹產(chǎn)生限制作用，鋼筋本身也因與混凝土一起膨脹而產(chǎn)生拉應(yīng)力，同時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的壓應(yīng)力，以其膨脹來抵消混凝土的全部或大部分收縮，因而避免或大大減輕了混凝土的開裂。另一方面膨脹結(jié)晶體鈣礬石可以填充、阻塞毛細(xì)孔縫，改善孔結(jié)構(gòu)，使普通混凝土抗?jié)B能力得到大幅度提高，可以實(shí)現(xiàn)混凝土剛性結(jié)構(gòu)自防水。

由于膨脹劑的類型不同、配筋的約束條件不同，膨脹劑的摻量也就不一樣。因?yàn)橐话慊炷恋母煽s值在0.04%左右，因此要求摻入膨脹劑后使混凝土微膨脹，膨脹率稍大于0.04%，以達(dá)到補(bǔ)償混凝土收縮的目的。

3.2 設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶

膨脹加強(qiáng)帶分別沿縱、橫向每隔40m左右設(shè)置一條，寬度2m。對于圓形構(gòu)筑物底板分別沿半徑方向和垂直半徑方向設(shè)置，加強(qiáng)帶結(jié)構(gòu)形式見下圖。

膨脹加強(qiáng)帶結(jié)構(gòu)形式圖

在加強(qiáng)帶兩側(cè)設(shè)置一層孔徑5mm×5mm的鋼絲網(wǎng)，在構(gòu)筑物內(nèi)兩排主筋間設(shè)豎向φ16的鋼筋予以加固，防止不同配比的混凝土流入加強(qiáng)帶內(nèi)，引起兩種混凝土混合，影響加強(qiáng)帶的效果。施工時(shí)混凝土分層澆筑，先澆加強(qiáng)帶帶外普通混凝土，澆到加強(qiáng)帶時(shí)，改用膨脹混凝土，施工時(shí)保持加強(qiáng)帶內(nèi)外混凝土高差不大于30cm。如此循環(huán)澆筑下去，實(shí)現(xiàn)無縫施工。

3.3 加強(qiáng)帶補(bǔ)償收縮混凝土施工要點(diǎn)

加強(qiáng)帶補(bǔ)償收縮混凝土施工工藝尚處于摸索實(shí)踐階段，對施工過程更要嚴(yán)格控制，以確保混凝土達(dá)到抗裂要求，該工程施工中主要從以下幾點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)控制：

a.選擇優(yōu)質(zhì)原材料。石子∶10～31.5mm卵石連續(xù)級(jí)配，含泥量小于1.0%；砂∶中粗砂，含泥量小于2.0%；水泥∶P.O42.5R；粉煤灰∶Ⅱ級(jí)磨細(xì)；膨脹劑∶根據(jù)該工程水質(zhì)特點(diǎn)，選取了硫鋁酸鈣類系列膨脹劑，膨脹劑摻量試驗(yàn)委托山東省水利工程試驗(yàn)中心確定。

b.試驗(yàn)配比。開工前，將該工程使用的碎石、砂、水泥、粉煤灰及外加劑均送山東省水利工程試驗(yàn)中心進(jìn)行檢驗(yàn)復(fù)試，并根據(jù)現(xiàn)場材料及工程要求試配確定施工配合比；現(xiàn)場并采用含水率測試儀隨時(shí)測定砂、石含水率，及時(shí)調(diào)整加水量。該工程池體為C30 P6 F150混凝土，加強(qiáng)帶采用C35 P6 F150混凝土，施工配比為：水泥∶水∶砂∶石子∶粉煤灰∶膨脹劑∶泵送劑=308kg∶162kg∶732kg∶1054kg∶90kg∶33kg∶12.2kg。

c.拌合。混凝土拌和時(shí)間要比普通混凝土?xí)r間略長一些，加入外加劑后先干拌2min，外加劑和骨料均勻結(jié)合后再加水濕拌2min；水平和垂直運(yùn)輸采用泵送時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土坍落度不得大于14cm。

b.澆筑。澆筑前制定詳細(xì)的專項(xiàng)方案，合理選擇澆筑時(shí)段，夏季施工時(shí)入模溫度宜小于30℃，冬天施工時(shí)入模的溫度宜高于5℃。混凝土嚴(yán)格分層入倉，保證加強(qiáng)帶內(nèi)外混凝土同時(shí)完成澆筑，澆筑需保持連續(xù)均勻，不得出現(xiàn)冷縫，澆筑過程中派專職試驗(yàn)人員觀測混凝土坍落度，坍落度過大會(huì)引起混凝土離析而使墻體混凝土的勻質(zhì)性變差，造成其在硬化時(shí)收縮應(yīng)力不均而產(chǎn)生裂縫。嚴(yán)格杜絕不合格的熟料入倉，確保混凝土拌和物質(zhì)量。

e.振搗。采用2.2kW插入式振搗器進(jìn)行振搗，振搗采用梅花形布點(diǎn)，點(diǎn)距不大于400mm，振搗至混凝土不再下沉、無氣泡冒出為止，對于局部預(yù)埋管道或洞口鋼筋密集處，在模板外側(cè)設(shè)附著式振搗器，對于局部倉內(nèi)積水較多的情況，在模板內(nèi)側(cè)設(shè)直徑5mm的排水排氣孔，以確保混凝土振搗密實(shí)。

f.壓光。待混凝土收水后，初步用人工整平，大面積用壓光機(jī)進(jìn)行壓光，局部用人工壓光，抹面壓光工序根據(jù)混凝土凝結(jié)時(shí)間，不得少于3遍工序，以防止表面龜裂。

g.拆模。工程實(shí)踐表明：因混凝土澆筑完3～4天內(nèi)水化熱溫升最高，而抗拉強(qiáng)度很低，如果早拆模板，因墻體內(nèi)外溫差較大而易于開裂。因此墻體模板拆除時(shí)間宜不少于5天。

h.養(yǎng)護(hù)。前期養(yǎng)護(hù)工作對超長混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制起著決定性作用。如養(yǎng)護(hù)不充分，混凝土中的水分迅速蒸發(fā)，水泥不能充分水化，膨脹劑的作用也就不能充分發(fā)揮，不僅會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度和抗?jié)B性能，有的還會(huì)在混凝土表面出現(xiàn)起砂掉面形象，降低混凝土的防水性能。在混凝土澆筑完后，我們用氈布將混凝土表面完全覆蓋，在混凝土上部24小時(shí)不間斷淋水14天，在保證了混凝土水化用水的同時(shí)，又能控制混凝土內(nèi)外溫差在25℃以內(nèi)。

4 實(shí)施效果

4.1 工程質(zhì)量

由于采用上述措施，超長混凝土結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計(jì)在該工程取得了很好的效果，主體結(jié)構(gòu)施工完畢5個(gè)月后檢查，沒發(fā)現(xiàn)任何裂紋現(xiàn)象，構(gòu)筑物經(jīng)閉水試驗(yàn)，混凝土池體沒有滲漏現(xiàn)象，在池體不做防水、防腐處理的情況下，混凝土達(dá)到剛性結(jié)構(gòu)自防水標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 工期對比

按照原設(shè)計(jì)設(shè)置后澆帶，底板和池壁要等待2個(gè)月時(shí)間。該工程通過采用超長結(jié)構(gòu)無縫施工技術(shù)，使總體工期提前了60天。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益分析

由于該工程取消后澆帶，避免了后澆帶部位長期占用周轉(zhuǎn)料具及模板，也避免了其他部位因后澆帶腳手架而影響進(jìn)度；省去后澆帶的清縫、鑿毛、鋼筋除銹等復(fù)雜工序，節(jié)省了人工，同時(shí)解決了因施工不當(dāng)而造成的結(jié)構(gòu)滲漏等質(zhì)量隱患，降低了工程成本。

5 結(jié)語

鄒平縣第二城市污水處理廠土建工程于2009年12月完成全部工程任務(wù)并通過竣工驗(yàn)收，正常運(yùn)行一年后所有建筑物沒有發(fā)現(xiàn)任何滲漏現(xiàn)象，取得了較好的實(shí)用效果。采用以超長鋼筋混凝土加強(qiáng)帶施工工藝替代原后澆帶設(shè)計(jì)方案，不但減少了施工的麻煩，而且大大加快了施工進(jìn)度，同時(shí)也提高了結(jié)構(gòu)的整體防水性能，受到建設(shè)單位和質(zhì)量監(jiān)督部門的認(rèn)可。■