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

孙德震 刘恩胜 卢正雷

（山东水利工程总公司 济南 250014）

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。

1 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10万t，日回用“中水”5万t，总建筑面积69956m2，工程总投资1.79亿元。其中10万t污水处理工程采用A2/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135m，宽112m，普通钢筋混凝土结构；终沉池为圆形池壁，池壁直径42m，池壁周长132m，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2009年3月土建工程正式具备施工条件，按照总体工期要求，2009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。

c.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40～60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。

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0.04%左右，因此要求掺入膨胀剂后使混凝土微膨胀，膨胀率稍大于0.04%，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40m左右设置一条，宽度2m。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5mm×5mm的钢丝网，在构筑物内两排主筋间设竖向φ16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30cm。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∶10～31.5mm卵石连续级配，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C30 P6 F150混凝土，加强带采用C35 P6 F150混凝土，施工配比为：水泥∶水∶砂∶石子∶粉煤灰∶膨胀剂∶泵送剂=308kg∶162kg∶732kg∶1054kg∶90kg∶33kg∶12.2kg。

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2min，外加剂和骨料均匀结合后再加水湿拌2min；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14cm。

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30℃，冬天施工时入模的温度宜高于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入仓，确保混凝土拌和物质量。

e.振捣。采用2.2kW插入式振捣器进行振捣，振捣采用梅花形布点，点距不大于400mm，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5mm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，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24小时不间断淋水14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25℃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60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2009年12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。■