王慶龍 王少華 張金龍 康業(yè)淵

中國(guó)葛洲壩集團(tuán)國(guó)際工程有限公司 北京 100025

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)水池是市政工程中常見(jiàn)的一種水池結(jié)構(gòu)，應(yīng)用廣泛。近年來(lái)隨著技術(shù)的進(jìn)步，水池結(jié)構(gòu)不斷呈現(xiàn)出超長(zhǎng)、超大化的趨勢(shì)。最近由中國(guó)葛洲壩集團(tuán)參與承建的卡塔爾大型戰(zhàn)略蓄水池項(xiàng)目，單體水池容量達(dá)500 000 m3，是目前世界上最大的單體鋼筋混凝土水池。

由于混凝土材料固有特性及水池結(jié)構(gòu)本身特有的板（殼）體系和約束形態(tài)，導(dǎo)致水池容易出現(xiàn)一定程度的裂縫，尤其是超大型鋼筋混凝土水池，一般均為超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，更容易產(chǎn)生收縮和溫度裂縫。為控制裂縫的產(chǎn)生，通常需要設(shè)置伸縮縫和施工縫來(lái)減小混凝土的分塊體積和澆筑體積。而這些分縫的部位往往是整個(gè)水池結(jié)構(gòu)防滲的薄弱環(huán)節(jié)，需要進(jìn)行專門的止水處理，以控制滲漏。對(duì)于超大型鋼筋混凝土水池，止水結(jié)構(gòu)性能直接影響工程壽命和經(jīng)濟(jì)效益，需要重點(diǎn)關(guān)注[1-8]。

1 工程概況

卡塔爾大型戰(zhàn)略蓄水池項(xiàng)目，是為提升卡塔爾國(guó)內(nèi)用水安全的國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目。項(xiàng)目包含由多個(gè)單體鋼筋混凝土水池組成的儲(chǔ)水系統(tǒng)，用以儲(chǔ)存經(jīng)海水淡化制取的清水，以供生產(chǎn)生活所用。單體水池采用矩形有蓋結(jié)構(gòu)，內(nèi)部分成3個(gè)隔間，每個(gè)隔間包含3道導(dǎo)流墻來(lái)控制水流，水池內(nèi)部采用立柱支撐。水池采取半地下式的整體現(xiàn)澆鋼筋混凝土，尺寸為305 m×150 m×11.5 m（長(zhǎng)×寬×高），水池鋼筋采用HRB400帶環(huán)氧涂層，水池混凝土等級(jí)為C40，采用筏板基礎(chǔ)。由于項(xiàng)目的重要性，業(yè)主對(duì)水池各方面要求嚴(yán)苛。如為提升水池結(jié)構(gòu)的耐久性，水池鋼筋均采用帶環(huán)氧涂層鋼筋。為保證飲用水的安全，與池內(nèi)水體接觸的材料均需為無(wú)毒環(huán)保材料。

由于水池結(jié)構(gòu)尺寸規(guī)模巨大，為防止結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度應(yīng)力及沉降變形導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，水池沿長(zhǎng)度方向設(shè)置了3道伸縮縫，伸縮縫間距77 m?；炷两Y(jié)構(gòu)在伸縮縫部位全部切斷，并通過(guò)設(shè)置可伸縮的傳力桿傳遞剪力。另外，為控制混凝土澆筑體積，水池結(jié)構(gòu)采用分塊澆筑，單塊的平面尺寸為14.4 m×12.5 m，相鄰澆筑塊之間形成施工縫。水池結(jié)構(gòu)尺寸巨大，澆筑分塊多，施工縫總長(zhǎng)逾20 000 m。為保證伸縮縫及施工縫部位抗?jié)B功能的可靠性，本項(xiàng)目對(duì)分縫位置進(jìn)行了專門的止水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2 止水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 伸縮縫止水結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目伸縮縫間距大，遠(yuǎn)超國(guó)內(nèi)規(guī)范要求的30 m限制。為滿足伸縮變形需要，縫寬設(shè)計(jì)為50 mm，伸縮量±50 mm（國(guó)內(nèi)縫寬一般不超過(guò)30 mm）。為保證伸縮縫部位防滲功能的可靠性，伸縮縫部位采用3道PVC柔性止水帶＋高性能防水膠帶的止水結(jié)構(gòu)布置形式，自池內(nèi)向外依次為高性能防水膠帶、止水頂帽、中埋止水帶、外貼止水帶，具體如圖1所示。其中各PVC止水帶選用50 mm縫寬專用形式，具體見(jiàn)表1。

圖1 伸縮縫止水設(shè)計(jì)典型斷面

表1 伸縮縫止水結(jié)構(gòu)材質(zhì)及形式

相較于常規(guī)的止水設(shè)計(jì)，本項(xiàng)目池壁內(nèi)部使用了高性能防水膠帶止水結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是一種較為新型的止水技術(shù)，在沙特、法國(guó)等地的蓄水及地下工程中已有運(yùn)用。該止水結(jié)構(gòu)主要由柔性聚烯烴材質(zhì)的防水帶和特制的環(huán)氧樹(shù)脂黏膠組成，黏膠施涂硬化后可將防水帶牢固地貼合在縫的兩側(cè)，防止水分進(jìn)入縫內(nèi)。同時(shí)防水帶良好的彈性又可適應(yīng)縫的變形，從而起到良好的防水效果，如圖2所示。

圖2 高性能防水膠帶結(jié)構(gòu)示意

另外，本項(xiàng)目在施工縫頂面埋設(shè)PVC止水頂帽（圖3），代替了常規(guī)的嵌縫密封膏處理方式。相較于常規(guī)的密封膏，PVC止水頂帽安裝方便，耐久性好，可免去后續(xù)因密封膏老化而進(jìn)行的維護(hù)作業(yè)。除高性能防水膠帶和止水頂帽之外，伸縮縫還設(shè)置了具有高延展度的PVC中埋止水帶和外貼止水帶，一共形成了4道止水結(jié)構(gòu)，高于國(guó)內(nèi)類似工程的止水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 伸縮縫止水頂帽結(jié)構(gòu)示意

2.2 施工縫止水結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目施工縫總量大，滲漏風(fēng)險(xiǎn)較高。為保證抗?jié)B的可靠性，施工縫部位也采用4層止水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具體如圖4所示。自池內(nèi)向外依次為高性能防水膠帶、膨脹止水條、中埋止水帶、外貼止水帶。由于施工縫部位可能出現(xiàn)的變形量遠(yuǎn)小于伸縮縫，因此選用窄型的高性能防水膠帶。另外，中埋止水帶及外貼止水帶選用施工縫專用PVC止水帶。各止水結(jié)構(gòu)材質(zhì)及形式見(jiàn)表2。

圖4 施工縫止水設(shè)計(jì)典型斷面

表2 施工縫止水結(jié)構(gòu)材質(zhì)及形式

3 止水結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

本項(xiàng)目伸縮縫與施工縫部位結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在4道止水結(jié)構(gòu)中，除高性能防水膠帶外，其余結(jié)構(gòu)需在混凝土澆筑時(shí)埋設(shè)，安裝工序多。另外，各部件需要位置和姿態(tài)準(zhǔn)確，才能在后續(xù)工作中正常發(fā)揮作用，施工精度要求高。因此，需要采用專門的施工方法，并進(jìn)行重點(diǎn)控制。

3.1 伸縮縫止水結(jié)構(gòu)施工

本項(xiàng)目伸縮縫除止水結(jié)構(gòu)外，還設(shè)有2層傳力桿和填料板。其中外貼止水帶、中埋止水帶、止水頂帽及傳力桿需要在混凝土澆筑時(shí)埋設(shè)，安裝固定部件較多。為簡(jiǎn)化程序，提高縫面澆筑質(zhì)量，填料板采用后裝方式，即先期采用膠合板作為端模，待一側(cè)縫面澆筑完成后，再安裝填料板。另外，為滿足各部件安裝需要，施工中將伸縮縫端模沿中埋止水帶分成兩部分，并在傳力桿位置對(duì)端模進(jìn)行穿孔，通過(guò)端模及扎絲固定止水帶及傳力桿。結(jié)合不同部位，具體施工方法如下。

1）底板伸縮縫。先沿伸縮縫軸線鋪設(shè)外貼止水帶，并保證止水帶中心線與施工縫或伸縮縫軸線一致。然后安裝伸縮縫一側(cè)鋼筋，中埋止水帶、傳力桿和端模同步安裝，中埋止水帶及傳力桿穿孔位置夾緊密封，止水頂帽卡在端模頂端并嚴(yán)格控制端模頂面高程及水平度。為保持端模穩(wěn)固，防止滑移，端模采用外撐內(nèi)拉方式固定，即外面用方木斜撐，內(nèi)部采用鐵絲拉緊。待澆筑完成拆模后，安裝填料板及傳力桿套筒并施作另一側(cè)鋼筋，固定止水帶另一側(cè)，完成澆筑（圖5）。

圖5 底板伸縮縫止水帶安裝示意

2）外墻伸縮縫。外墻伸縮縫施工與底板伸縮縫類似，但外貼止水帶的施工順序和端模支撐方式不同。施工時(shí)，先安裝伸縮縫一側(cè)鋼筋，中埋止水帶、傳力桿及端模同步安裝，止水頂帽卡在端模內(nèi)墻面端，外貼止水帶在合模前固定在外模上。合模后，端模后設(shè)方木作為豎肋，并用連接兩側(cè)模板用的雙槽鋼連接器作為橫肋固定（圖6）。

3.2 施工縫止水結(jié)構(gòu)施工

本項(xiàng)目施工縫數(shù)量眾多，總長(zhǎng)度長(zhǎng)，工作量大，施工縫施工的效率將會(huì)直接影響項(xiàng)目的整體進(jìn)度。因此，除了保證施工縫部位的施工質(zhì)量外，還需采用效率高的施工方法。

根據(jù)本項(xiàng)目施工縫特點(diǎn)，經(jīng)研究采用了免拆模板網(wǎng)施工技術(shù)。免拆模板網(wǎng)是一種帶波浪形齒紋的開(kāi)口金屬網(wǎng)片結(jié)構(gòu)，該模板面在混凝土澆筑完成后形成粗糙縫面，可以省去拆模及鑿毛工序。根據(jù)不同部位的施工特點(diǎn)，本項(xiàng)目針對(duì)底板施工縫和外墻施工縫采用了不同的免拆模板網(wǎng)施工方法。

圖6 外墻伸縮縫止水帶安裝示意

1）底板施工縫。免拆模板沿垂直墻或板的方向分成4個(gè)部分，與止水帶、鋼筋網(wǎng)交錯(cuò)布置。自下向上依次為：外貼止水帶→免拆模板網(wǎng)→下層鋼筋→免拆模板網(wǎng)→中埋止水帶→免拆模板網(wǎng)→上層鋼筋→免拆模板網(wǎng)。施工時(shí)，先鋪設(shè)外部止水帶，然后在止水帶中線位置安放混凝土預(yù)制塊和①號(hào)免拆模板網(wǎng)，并將①號(hào)免拆模板網(wǎng)固定在下層鋼筋上，然后沿施工縫安裝弓形臨時(shí)支撐筋。當(dāng)施工縫高度為600 mm時(shí)，按500 mm間距布置。當(dāng)施工縫高度為1 200 mm和1 600 mm時(shí)，按300 mm間距布置。支撐筋上下部分分別與上層和下層鋼筋綁扎固定。支撐筋安裝好后，安裝②、③號(hào)免拆模板網(wǎng)和中埋止水帶并固定，最后安裝④號(hào)免拆模板網(wǎng)并用方木支撐。具體如圖7所示。澆筑完成后，弓形支撐筋可拆下重復(fù)利用。

圖7 底板施工縫免拆模板網(wǎng)與止水帶安裝示意

2）外墻施工縫。外墻施工縫包含橫向施工縫和豎向施工縫。其中豎向施工縫的施工方法與底板施工縫類似，但免拆模板網(wǎng)分塊及支撐方式不同。具體為：免拆模板網(wǎng)以中埋止水帶為分割線，分2段安裝。墻體鋼筋安裝完成后，將免拆模板網(wǎng)按縱向鋼筋間距開(kāi)孔，然后將免拆模板網(wǎng)插入縱向鋼筋進(jìn)行安裝。一段免拆模板網(wǎng)安裝完成后，安裝中埋止水帶，然后再安裝另一段免拆模板網(wǎng)。最后用方木滿布在免拆模板網(wǎng)的后面作為豎肋，方木后用連接兩側(cè)模板用的雙槽鋼連接器作為橫肋固定。橫向施工縫不設(shè)免拆模板網(wǎng)，施工時(shí)，安裝固定好外貼止水帶及中埋止水帶，止水帶水平且中心保持在縫面位置（圖8）。

圖8 外墻施工縫止水帶安裝示意

膨脹止水條在施工縫一側(cè)施工完成后粘貼。粘貼前，應(yīng)清理縫面并施涂配套的化學(xué)黏膠進(jìn)行粘貼。膨脹止水條安裝完成后應(yīng)盡快進(jìn)行下一倉(cāng)結(jié)構(gòu)的施工，其間做好保護(hù)。

高性能防水膠帶在混凝土結(jié)構(gòu)完成后進(jìn)行施工。施工前，需對(duì)施膠部位進(jìn)行清刷處理。施工時(shí)，先拌制專用黏膠。黏膠采用2種化學(xué)材料拌制而成，拌制時(shí)需嚴(yán)格控制材料比例，并用專用的攪拌機(jī)械攪拌。由于黏膠后期會(huì)固化，為保證伸縮縫、伸縮縫的伸縮性，先在縫面的中心粘貼隔離條，施膠后撕下隔離條，使縫兩側(cè)的黏膠形成一定寬度的隔離。

施工時(shí)，先涂刷底膠，然后鋪防水帶，之后再涂刷面膠。在涂刷底膠和面膠時(shí)，膠體需抹成中間厚兩邊薄的弧形，應(yīng)控制好膠的厚度，防水帶中部上下厚度5 mm，兩邊厚度不小于2 mm。防水帶接頭采用熱熔焊接，焊接完成后需要對(duì)有無(wú)漏焊點(diǎn)、虛焊點(diǎn)等進(jìn)行檢查，如有，則立即修補(bǔ)。

3.3 施工控制要點(diǎn)

在大型供水工程中，施工縫及伸縮縫的工程量巨大，工序煩瑣，一旦操作不當(dāng)，極易造成質(zhì)量缺陷，影響結(jié)構(gòu)的防滲性能。結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)以下施工要點(diǎn)需要進(jìn)行重點(diǎn)控制：

1）嚴(yán)格控制止水帶接頭質(zhì)量。止水帶接頭采用專用接頭，在工廠加工成形，然后與止水帶進(jìn)行熱熔焊接。接縫要平整牢固，不得有裂口，脫膠現(xiàn)象。

2）止水帶固定要位置準(zhǔn)確、牢固可靠。其中心線要與縫中心線對(duì)正，止水帶不得有孔洞、撕裂、扭曲、褶皺等情況。

3）端模固定要穩(wěn)固、緊密、不松動(dòng)。端模被止水帶分成2塊，若模板加固不牢，將極易出現(xiàn)偏移，造成止水帶偏離縫中心位置或扭曲撕裂等情況。

4）止水帶周圍的混凝土要澆筑密實(shí)、無(wú)氣泡。盡量選用流動(dòng)性好的混凝土。另外，底板部分中埋止水帶固定時(shí)，止水帶兩端應(yīng)微微翹起與中心部位形成15°～30°的水平夾角，以便澆筑混凝土?xí)r排出內(nèi)部空氣。

5）澆筑混凝土?xí)r，傾倒不宜集中，距縫要保持一定的距離，防止止水帶被壓癟。另外，振搗時(shí)，振搗棒距止水帶至少有10 cm的安全距離。

6）橡膠止水帶及膨脹止水條安裝后，要做好保護(hù)，防止發(fā)生損壞。特別是膨脹止水條，要防雨防水，避免浸泡引起材料性能下降。

7）在進(jìn)行橫向施工縫混凝土澆筑時(shí)，高程需嚴(yán)格控制，澆筑完成的縫面應(yīng)控制在止水帶中心位置附近。

8）施工縫下一倉(cāng)結(jié)構(gòu)施工前，需檢查縫面澆筑質(zhì)量，鑿除有孔洞、未填實(shí)的免拆模板網(wǎng)。另外，若需鑿毛處理時(shí)，要做好止水帶的保護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

卡塔爾大型供水工程水池結(jié)構(gòu)尺寸巨大，相較于其他類似工程，結(jié)構(gòu)分縫部位多，滲漏風(fēng)險(xiǎn)大。為保證工程抗?jié)B功能的可靠性，在伸縮縫部位和施工縫部位均采用4道不同的止水結(jié)構(gòu)。針對(duì)伸縮縫和施工縫復(fù)雜的止水結(jié)構(gòu)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)際制定了專門的施工方法，并對(duì)施工要點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)把控。施工質(zhì)量滿足了業(yè)主的要求，在后續(xù)的試水試驗(yàn)中，水池結(jié)構(gòu)的防滲性能表現(xiàn)良好，各項(xiàng)指標(biāo)滿足業(yè)主要求。

結(jié)合卡塔爾大型供水工程實(shí)例，伸縮縫和施工縫采用的4道止水設(shè)計(jì)被證明在超大型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)水池中可發(fā)揮穩(wěn)定可靠的防滲性能。另外，針對(duì)項(xiàng)目伸縮縫和施工縫止水結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用的施工方法及重點(diǎn)控制措施，可保證止水結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，提高施工效率，既縮短工期，又節(jié)省成本，可供類似項(xiàng)目借鑒。

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