超長科研用水池施工技術研究

上海建工五建集團有限公司 上海 200063

1 工程概況

上海交大新建閔行校區多功能船模拖曳水池工程，位于上海市閔行區東川路800號上海交通大學閔行校區的船模海洋樓群預留用地內，基地呈東西向狹長形，地塊總面積24 910 m2。本工程主要由深水拖曳水池、船模加工制作、試驗輔助用房、辦公用房和配套工程機房等組成，總建筑面積12 223 m2（圖1）。

圖1 項目及周邊環境

水池長約300 m，含西端的12 m長的船塢，水池寬16 m，每隔26 m左右分倉設置，中間設伸縮縫。水池池壁高8.3 m；池壁根部厚為1.0 m，頂部厚為0.6 m；池壁頂部設移動拖車軌道梁。水池采用管樁+整體式底板基礎，底板厚0.8 m，池壁下方加厚至1.0 m；混凝土強度等級為C30，抗滲等級為P6。

2 工程主要難點分析

（a）水池的外觀尺寸與平整度要求高，板墻的豎向鋼筋為Φ18 mm@100 mm，豎向鋼筋容易發生偏移；水池的尺寸偏差要求高，鋼筋的安裝尺寸及位置偏差影響到混凝土結構的外觀尺寸；水池對墻板混凝土的抗裂要求高，水池墻板的抗裂能力直接影響到水池的防水能力。

（b）水池模板選用關系到混凝土外觀尺寸的直接效果，模板加工、安裝的質量直接影響到結構的外觀尺寸；第二次墻板模板的拼裝是模板施工質量控制的重點。

（c）底板、墻板宜一次整澆；由于施工工藝的限制，墻板分兩次澆搗，對施工縫處須重點做好防水處理。水池墻板厚為0.6～1.0 m，澆注高8.3 m，水化熱較大。

（d）墻板內側裝修為20 mm水泥砂漿，水池使用過程中可能脫落；墻板模板設置較密對拉螺栓，螺栓的選用是墻板防水的重點。

（e）水池總長偏差、寬度偏差要求高；墻板頂部設有移動平臺軌道梁，軌道梁的預埋精度要求高。

3 解決措施[1-6]

3.1 合理安排施工順序

根據設計要求及水池的特點。將長約300 m的水池底板，每隔26 m左右設1 道伸縮縫，整個地板共分為11 塊，采用跳倉法施工。水池底板、墻板施工分別投入2 個施工班組，如圖2所示。

圖2 水池分塊施工流程

水池底板安排兩個施工班組（方框和圓圈），其中一個施工班組負責奇數塊底板施工，施工順序為1→3→5→7→9→11；一 個施工班組負責偶數塊底板施工，施工順序為6→8→10→2→4。

水池墻板安排同樣兩個施工班組（方框和圓圈），其中一個施工班組負責奇數塊墻板施工，施工順序為1→3→5→7→9→11；一個施工班組負責偶數塊墻板施工，施工順序為6→8→10→2→4。

3.2 鋼筋施工措施

水池底板、墻板鋼筋一次成形，在基礎墊層、墻板模板上預先將鋼筋位置彈線，鋼筋按彈線位置安裝、綁扎；在板墻鋼筋綁扎前搭設臨時固定架，有利于豎向鋼筋固定，如圖3所示；底板、墻板的鋼筋連接采用便于控制連接質量及尺寸偏差的方式，底板鋼筋改用套筒連接，板墻采用電渣壓力焊連接；在墻板鋼筋兩側增加鋼筋網片的方式增強其抗裂能力，如圖4所示。

圖3 板墻鋼筋臨時固定布置

圖4 墻板增強網片

3.3 模板施工措施

選用膠合板（九夾板）+鋼管組成的模板體系（圖5），局部模板變形、損壞可及時更換，對成本、進度有利；墻板模板之間貼膠帶布防止漏漿；第一次墻板澆筑時上部截面內收2 cm，便于第二次澆注后表面平整度控制（圖6）；對模板的安裝尺寸偏差作部分修正，以滿足設計要求。

圖5 墻板模板布置

圖6 墻板模板節點處理

3.4 混凝土施工措施

經過試驗后形成混凝土施工配合比，混凝土中的防滲抗裂纖維：底板1.2～1.5 kg/m3、墻板0.9 kg/m3；板墻的S鉤綁扎、對拉螺栓設置時注意豎向間距（400 mm）保持一致，便于軟管插入板墻下部；施工縫做成平口形式，同時設置2 道止水鋼板及遇水膨脹止水條；為增強施工縫處防裂剛度，在兩側增加1 根加強梁，見圖7。

底板四周砌擋水檻蓄水養護15 d，保濕28 d；在池壁頂部均勻設置開小孔的塑料管，作為簡易噴淋裝置，每天向池壁上澆水養護；通過計算確定底板保濕期間的覆蓋材料及厚度；在每塊底板設置4 個測溫點，定期進行數據采集及分析。

圖7 施工縫加強梁設置

3.5 混凝土裂縫控制措施

3.5.1 底板裂縫控制措施

（a）設計措施：利用混凝土后期強度，采用60 d 齡期的混凝土強度代替28 d 齡期強度控制溫升速度，推移溫升峰值出現時間。在底板斷面變化處，加設分布鋼筋，提高混凝土的抗裂效果；分布鋼筋為Φ6 mm@150 mm，沿斷面變化布置。在底板墊層上做一層PVC 卷材防水，起到滑動層作用，減少地基對基礎的阻力系數。

（b）原材料措施：水泥選用水化熱較低的水泥；在預拌混凝土中摻入UEA-M膨脹劑，控制溫差裂縫；摻入適量的緩凝型減水劑，達到延緩混凝土的凝結和降低溫升的目的；適當增大混凝土的坍落度，從而獲得良好的可泵性。混凝土中摻入一定數量的粉煤灰，改善混凝土的工作性和可泵性，降低混凝土中的水泥水化熱量。采用5～25 mm級配的碎石，控制砂石含泥量，減少用水量，混凝土的收縮和泌水可隨之減少。

（c）施工技術措施：現場設臨時指揮調度小組，加強車輛調度、平衡，減少商品混凝土的運輸時間及等待時間，保證混凝土輸送車的調度銜接、喂料準確。利用混凝土輸送泵、溜槽以加快混凝土澆筑速度，不使混凝土產生冷縫。做好混凝土振搗過程中的泌水處理，在東西兩側模板底部和上部留出預留孔，排出混凝土表面的泌水，減少混凝土表面裂縫。在混凝土澆搗至標高時，要專門安排抹灰工用長刮尺刮平多余浮漿，初凝前用木抹子打平。

3.5.2 池壁裂縫控制措施

參照底板混凝土抗裂方案改善混凝土配比，降低水化熱，適當添加抗裂纖維，避免收縮裂縫。水池穿墻螺栓要焊接止水環，要加強對止水環焊縫的檢查，在滿焊的條件下應逐個敲去焊渣并檢驗，對不合格的要補焊后方可用到工程中。在底板、側壁變形縫設計的中埋式橡膠止水帶及外貼止水帶必須把好材料關，并在施工中準確定位各防水部件，連接牢固。澆注混凝土時，應先將底板處的止水帶下側混凝土振搗密實，并密切注意止水帶有無上翹現象；對墻板處的混凝土應從止水帶兩側對稱振搗，并注意止水帶有無位移現象，使止水帶始終居于中間位置。混凝土澆搗后，澆水養護14 d，墻板側模應保證澆搗15 d后拆除。拆模后及時在混凝土表面涂上養護液。

3.6 其他施工措施

將墻板內側水泥砂漿改為滲透結晶防水涂料；由于墻板厚度變化，對不同長度的螺栓進行彩色的標識。施工前現場建立一級測量控制網、軸線測量控制網，每塊底板、墻板施工放樣均以控制網為依據。水池結構上的拖車軌道、設備預埋件根據設備圖紙設置，施工前經相關設備單位確認；在池壁結構內軌道位置處預留螺栓孔，待軌道下墊軌的螺栓精細調平后再二次澆注固定基礎螺栓。

4 實施結果

經過前期策劃，采取合理的施工順序，制定一系列技術、質量控制措施，施工現場精心組織施工，確保了超長水池結構的順利完成，總長、總寬、平整度偏差在允許范圍內，池底、池壁無滲漏現象。

水池鋼筋安裝、連接技術到位，模板加工、安裝合理，混凝土材料配比、澆搗、養護及時，以及裂縫控制施工技術的切實落實，使超長科研用水池施工技術取得切實可行的經驗。在水池每段結構澆筑完成后，每隔2～3 d對水池墻板產生的裂縫進行觀測、分析；對新舊裂縫的長度、寬度進行測量。

國內類似于本工程成功的施工經驗不多，本工程成功的施工質量水平將為今后類似工程提供一定借鑒作用，同時能為這一領域科研工作提供基礎設施具有現實意義。