姜思宇

（廣東智能無人系統(tǒng)研究院（南沙） 廣州 511458）

0 引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟高速發(fā)展，特大型水池、污水處理廠、游泳池等的應(yīng)用愈發(fā)增長［1-3］，對建設(shè)功能性試驗水池的需求日益上升，其超大超深的特點及對施工過程中的變形的嚴格要求使得功能性試驗水池成為建設(shè)重點難點［4-5］。

王鑫等人［6］就武漢市某大型超深科研水池設(shè)計及施工進行分析探討，在地層存在膨脹性粘土的情況下，格形地連墻及雙排樁受力狀態(tài)良好，施工期間圍護墻變形均得到有效控制；魏慶晨［7］介紹了某大型水解池的檢測與鑒定過程，探討了該類型構(gòu)筑物的檢測、計算鑒定與加固情況，對同類型構(gòu)筑物的檢測鑒定有一定的工程參考價值；馮明［8］介紹大型鋼筋混凝土構(gòu)筑物考慮溫度應(yīng)力時的設(shè)計施工工藝，以及超長混凝土結(jié)構(gòu)的各種處理方法，并通過某大型污水處理池無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力無縫設(shè)計實例，說明無縫水池在經(jīng)濟性、耐久性和抗震性等方面的應(yīng)用優(yōu)勢。

本文基于南、北兩地水池的施工工藝和完工情況進行比較，針對功能性試驗的超深超大試驗水池施工重點分析，總結(jié)其關(guān)鍵技術(shù)措施和施工方法，可為類似工程提供借鑒。

1 工程概況

1.1 南方某項目水池設(shè)計情況（廣州市）

調(diào)試車間建筑面積6 016.92 m2，結(jié)構(gòu)形式為鋼結(jié)構(gòu)，車間設(shè)兩跨（48 m+18 m），西側(cè)跨內(nèi)設(shè)長71.6 m、寬20 m、深15 m 的試驗水池，側(cè)墻厚度1.6 m，底板厚度1.6 m，側(cè)墻高度15 m，其中1.6 m 厚側(cè)墻高度為9.3 m，0.7 m 厚側(cè)墻高度為5.7 m，其上配置550 t 起重設(shè)備；東側(cè)為18 m 跨總體調(diào)試所需物料裝配試驗區(qū)等其他物料暫存區(qū)，其上設(shè)50 t 吊車用于物料搬運，主要用于功能試驗，如圖1所示。

圖1 南方水池實景照片F(xiàn)ig.1 Realistic Photos of the Southern Pool

1.2 北方某項目水池設(shè)計情況（沈陽市）

北方某項目水池（見圖2）建筑面積5 500 m2，結(jié)構(gòu)形式為鋼結(jié)構(gòu)，車間設(shè)一跨（36 m），水池長90 m，寬24 m，深15 m?；炷翞镃30 防水混凝土，抗?jié)B等級為P8。側(cè)墻為帶肋式鋼筋混凝土懸臂結(jié)構(gòu)，高16.05 m，厚度0.6 m，頂標高0.75 m。

圖2 北方水池實景照片F(xiàn)ig.2 Realistic Photos of the Northern Pool

勘察期間，場地內(nèi)部分鉆孔遇見地下水，地下水類型為孔隙潛水，微具承壓性，賦存在場地⑥中砂及其以下地層中，初見水位埋深為19.60～22.10 m，穩(wěn)定水位埋深為16.60～17.30 m，相應(yīng)標高為34.01～35.26 m，地下水年變化幅度約為2 m。

2 南方某項目難點分析

2.1 水池超深基坑開挖變形控制

本工程基坑長寬比達到3.22∶1，開挖深度達16 m，結(jié)構(gòu)上屬于易失穩(wěn)變形基坑。本項目場地地下水位埋深為1.15～3.15 m，地下水類型為第四系孔隙水、基巖裂隙水，地下水主要賦存在填土層及沉積砂層中。地下水位受大氣降水影響變化較大，總體地下富水性較差。因此，防止深大基坑開挖變形控制是本工程的重點、難點。

2.2 確保深厚淤泥地層中成樁質(zhì)量

本工程場地地貌為剝蝕海蝕堆積地形——三角洲平原，微觀地貌單元為珠江河床和河漫灘地貌。施工場地內(nèi)淤泥層厚度約為9.5 m、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層厚度約為11 m。土質(zhì)含水量大，淤泥層及淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層較厚，調(diào)試水池基坑支護樁孔身易塌孔及成樁時易形成樁身夾渣，因此確保深厚淤泥地層中成樁質(zhì)量是本工程施工控制的重點。

2.3 大體積混凝土施工質(zhì)量控制

本項目調(diào)試車間內(nèi)設(shè)置有一座71.6 m（長）×20 m（寬）×15 m（深）水池（基坑深度為16 m），底板和側(cè)墻設(shè)計厚度均為1.6 m，部分區(qū)域設(shè)計厚度為2 m。

2.4 大體積混凝土施工要點及重點

水池底板厚為2～3 m，每次混凝土澆筑方量約3 400 m2，商品混凝土連續(xù)供應(yīng)，連續(xù)澆筑質(zhì)量控制難度大，水化熱和溫升控制難度大是重點。

大體積混凝土施工過程中，罐車數(shù)量多，施工現(xiàn)場場地狹小，交通組織難度大。

3 技術(shù)工藝流程及操作要點

3.1 南方某項目水池施工工藝

3.1.1 施工總體流程

本施工三軸攪拌樁帷幕和坑內(nèi)加固?施工基坑支護灌注樁?施工基坑內(nèi)工程樁?放坡開挖土方至蓋梁底標高?施工邊坡噴錨及蓋梁?待三軸攪拌樁達到齡期強度后開挖基坑土方?分層進行土方開挖及樁間支護噴錨?開挖落底?施工基坑底板及側(cè)墻水池主體混凝土結(jié)構(gòu)?回填蓋梁以上放坡區(qū)域土方。

3.1.2 調(diào)試水池基坑支護設(shè)計方案

頂部1∶2.0放坡+雙排灌注樁+一道內(nèi)支撐。三軸止水帷幕+坑底加固進行軟基處理。前排樁?1 200@1 000 mm，后排樁?1 000@3 000 mm，前排樁長短樁間隔布置，后排樁均為長樁，基坑支護平面布置圖如圖3所示。

圖3 基坑支護平面布置圖Fig.3 Layout Plan of Foundation Pit Support （mm）

3.1.3 土方開挖施工方法

根據(jù)本基坑設(shè)計要求及現(xiàn)場實際情況，基坑開挖采用分段臺階開挖法（見圖4），分為3 個階段。土方第一階段采取拉坡直接一次裝運，第二階段采用挖機接力翻土落底，第三階段基坑右側(cè)剩余土方采用長臂挖機出土?？拥最A(yù)留30 cm 人工清底，出土平臺采用磚渣及鋼板進行硬化。

圖4 各階段土方開挖示意圖Fig.4 Schematic Diagram of Earthwork Excavation in Each Stage

3.1.4 大體積混凝土施工要點及重點

水池底板厚為2～3 m，每次混凝土澆筑方量約3 400 m2，商品混凝土連續(xù)供應(yīng)，連續(xù)澆筑質(zhì)量控制難度大，水化熱和溫升控制難度大是重點。

大體積混凝土施工過程中，罐車數(shù)量多，施工現(xiàn)場場地狹小，交通組織難度大。

3.2 北方某項目水池施工工藝

3.2.1 水池施工流程

場地平整?長螺旋成孔壓灌樁施工?噴射混凝土施工→冠梁施工?錨索施工?土方開挖?邊坡支護（基坑降排水?土方開挖→水池防水及墊層施工?水池底板施工?水池側(cè)墻及肋板主體結(jié)構(gòu)施工。

施工順序：蓄水池包含2-1 段、2-2 段、2-3 段共3個施工段，自東向西進行流水施工。

3.2.2 長螺旋成孔壓灌樁施工流程

定位放線?啟動樁機對準樁位?樁機調(diào)平、鉆桿調(diào)直?關(guān)閉鉆頭閥門啟動錘頭鉆進到設(shè)計樁底標高?開動混凝土輸送泵灌料、同時啟動卷揚機提升鉆桿直至施工設(shè)計樁頂標高?成樁完畢?停機移位至下一樁位，支護樁施工順序如圖5所示。

圖5 支護樁施工順序示意圖Fig.5 Schematic Diagram of the Construction Sequence of Support Piles

3.2.3 灌注樁施工工藝

⑴成孔工藝流程：鉆機進坑組裝檢修?試運轉(zhuǎn)?鉆樁至設(shè)計標高?檢查成孔質(zhì)量?提鉆泵送混凝土?安放鋼筋籠?成樁?移鉆孔機至下一樁位。

⑵錨索施工工藝錨索成孔采用GY-2A 型鉆機，成孔直徑不小于150 mm，錨桿采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作，其強度不低于1 860 MPa。注漿液采用純水泥漿液，配比為0.45～0.55，注漿固結(jié)體強度不低于20 MPa，采用常壓注漿工藝，并及時進行二次孔口補漿。注漿水泥采用32.5 級普通硅酸鹽水泥。注漿用水中不含影響正常凝結(jié)與硬化的有害物質(zhì)。采取有效措施保證錨桿鋼絞線與注漿體的粘結(jié)強度。

腰梁采用熱軋普通槽鋼。腰梁兩腹凈距與錨孔位置一致，制作質(zhì)量應(yīng)滿足設(shè)計要求。槽鋼背靠背防止，槽鋼在支點及跨中設(shè)置加勁肋板及連接綴板。腰梁每連至少兩跨，兩槽鋼街頭處應(yīng)滿足設(shè)計要求。

3.2.4 大體積混凝土施工要點及重點

水池底板厚為2～3 m，每次混凝土澆筑方量約3 400 m2，商品混凝土連續(xù)供應(yīng)，連續(xù)澆筑質(zhì)量控制難度大，水化熱和溫升控制難度大是重點。

大體積混凝土施工過程中，罐車數(shù)量多，施工現(xiàn)場場地狹小，交通組織難度大。

4 人材機法環(huán)循環(huán)控制及問題分析

水池底板厚為2～3 m，每次混凝土澆筑方量約3 400 m2，商品混凝土連續(xù)供應(yīng)，連續(xù)澆筑質(zhì)量控制難度大，水化熱和溫升控制難度大是重點。

“水”一定是從最薄弱部位滲出，如發(fā)現(xiàn)滲漏點（采用環(huán)氧樹脂防水材料，可達到70 MPa 強度，高壓注漿方法）處理好以后，經(jīng)過一段時間有可能從其它薄弱部位再出現(xiàn)滲漏點，經(jīng)過反復(fù)檢驗、處理和驗證，觀察混凝土裂縫是否已穩(wěn)定或者繼續(xù)發(fā)展，最好是經(jīng)過豐水期的雨季（至少要經(jīng)幾場大雨的考驗），這時期水池周邊的水壓力為最大（水池達到最不利的工況），在過程中不斷觀察，持續(xù)修復(fù)，隨著水池結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，外部水壓的變化，現(xiàn)在屬于觀察期，這也是一個循序漸進的過程，無異常即可蓄水（觀察期：水池空載工況，觀察水池外水向內(nèi)驗證；相反蓄水試驗水池內(nèi)水向外驗證，均無異常即為合格）。

經(jīng)過循序漸進反復(fù)檢驗的過程，無質(zhì)量問題再進行蓄水試驗即為二次驗證；另外，水池旁邊放置測定蒸發(fā)量的設(shè)備（復(fù)核測定同條件蒸發(fā)水量），采用直徑為50 cm，高30 cm 的敞口鋼板水箱，并設(shè)有測定水位的測針；經(jīng)水池蓄水過程水位監(jiān)測數(shù)據(jù)均無異常，最終保證質(zhì)量，達到建筑設(shè)計要求。

5 結(jié)論

多年來，大體積混凝土裂縫現(xiàn)象常有發(fā)生，所以必須采取有效的預(yù)防措施，對已經(jīng)產(chǎn)生裂縫的部位采取積極的修復(fù)對策。而在工程中，大體積混凝土裂縫現(xiàn)象屢見不鮮，但在具體實踐中要多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié)，做到科學(xué)管理，采取有效地預(yù)防措施，混凝土的裂縫是可以規(guī)避的。

南方水池結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度大，地質(zhì)條件極差等特殊性，經(jīng)過科學(xué)合理的管理，建設(shè)單位全程參與監(jiān)理一起質(zhì)量驗收，上一道工序合格后，才能進行下一道工序施工，現(xiàn)場問題分析原因（原材料，混凝土配合比，人為因素，施工方法，環(huán)境因素等），有針對性的解決方案，保證實體質(zhì)量，一遍成功。

南北方水池驗收合格，質(zhì)量控制措施有力，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工方法合理，加強過程管控，選用合理的材料及混凝土配合比，即使在地質(zhì)條件極為復(fù)雜的情況下，保證了水池主體結(jié)構(gòu)沉降和水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定，蓄水試驗無異常，檢查驗收及工程資料查均滿足設(shè)計及規(guī)范要求，工程質(zhì)量滿足設(shè)計及規(guī)范要求、整體結(jié)構(gòu)安全可靠、觀感質(zhì)量合格、技術(shù)檔案資料完善，該項目順利通過驗收。