超高薄壁墙一次浇筑成型施工技术的研究及应用

周学民

【摘 要】超高薄壁墙为高厚比超过20的薄壁墙，通常的施工方法是设置水平施工缝，分几次浇筑成型。由于水平施工缝过多会影响结构的整体性和抗渗性，也影响工期和成本的控制。根据结构施工的多年经验，结合上海松江工业园区某工程消防水池施工中的具体做法，研究了超高薄壁墙一次浇捣成型的施工工艺，质量保证措施，取得了良好的效果。

【关键词】超高薄壁墙 一次浇捣成型 施工技术

引言

薄壁墙墙身厚度一般不超过450mm，是一种可以充分发挥钢筋和混凝土力学性能的结构形式，具有节省劳动力、施工便捷、造型美观、工程造价低等优点。薄壁墙按用途可分为防渗墙和结构墙两种。防渗墙通常指采用地下连续墙技术进行施工，位于地面以下起围护和止水帷幕作用的墙体，多用于大坝、水库等水利工程中。结构墙是经过绑筋、支模、浇筑混凝土的工序完成，作为建筑物结构一部分的墙体，在水池、地下室和薄壁桥台领域有广泛应用。薄壁墙按高厚比（h/t）可分为一般薄壁墙（≤10）、高薄壁墙（>10且≤20）和超高薄壁墙（>20）三种。

超高薄壁墙墙身很薄、墙高很高，导致混凝土浇筑施工难度较大，通常的工艺是设置水平施工缝，分几次浇筑完成，每次浇筑高度不超过3m[1]。此工艺存在以下缺点：

1）工序多，用工量大，施工耗时长，混凝土养护总时间长，不利于工期和成本的控制。

2）水平施工缝的处理较为困难。

3）水平施工缝过多，会影响结构的整体性和抗渗性。

鉴于此工艺有以上各类问题，研究超高薄壁墙一次浇捣成型施工工艺，并通过实践验证工艺的可行性。下面以松江工业园区某工程消防水池薄壁墙为例，详细介绍超高薄壁墙一次浇捣成型施工工艺。

1 工程概况

松江工业园区某工程内设有消防水池，有效容积926m3，供应园区消防用水。消防水池平面尺寸33.2m×8.1m（轴线），侧墙高8m，墙身厚300mm，底板厚450mm，且外伸出墙体（如图1所示）。设计水池内水面标高距离顶板底面约1m，水面位置通过设备预留洞来控制，超过预留洞的水将自动流出水池。

在浇筑墙体混凝土前，底板混凝土已施工完毕，同时浇筑250mm～350mm高的墙体。墙体内同时安放3mm厚的止水钢板。钢板接缝处满焊处理。止水钢板安装时通过焊接与墙体主筋相连、固定。

墙体混凝土强度等级C30，抗渗等级S6，为典型的超高薄壁墙，施工侧墙与顶板采用了一次浇捣成型工艺。

2 施工方法及工艺

2.1钢筋加工及安装

钢筋的加工和安装应按下述要求严格执行，以保证墙壁的施工质量。

1）钢筋应有产品合格证和出厂检验报告。

2）进场钢筋应平直、无损伤，表面无裂纹、油污、颗粒状或片状老锈，并应进行见证取样复验，验收通过、复检合格方可投入使用。

3）钢筋加工前应由技术人员根据图纸和规范绘制下料单，并经项目技术负责人审核通过方可进行加工。

4）钢筋下料应按下料单统筹排料、长短搭配，切断时钢筋与切断机刀口要垂直。

5）钢筋弯曲前应进行试弯。

6）墙体受力钢筋宜为通常钢筋，不宜搭接和截断。

7）成型好的钢筋在指定地点堆放，防止锈蚀和污染，挂上标牌，并标注尺寸、型号、规格、形状、使用部位、数量、制作人等。

8）钢筋安装时，钢筋的品种、级别、规格、数量和间距应符合设计要求，受力钢筋宜为整筋，绑扎应牢固、准确。

9）钢筋骨架外侧放置与墙体同强度的混凝土垫块或塑料垫块，以保证钢筋保护层厚度。迎水面保护层厚为45mm，水池外侧保护层厚为25mm。

10）钢筋安装经监理工程师隐蔽验收检查合格后，方可进行模板安装。

2.2模板安装

本工程中，墙体模板采用常用的大块新木模板，板厚15mm。模板要有足够的稳定性、强度和刚度。

模板安装应按下述方法进行，以保证墙壁混凝土浇筑时的安全和外观质量。

1）模板安装前，木模板应浇水湿润，但模板内不得有积水。由于水池底板外伸出墙体，可将水池内外侧模板下部均支设于底板上表面（见图1）。

2）模板与混凝土的接触面应清理干净并涂刷脱模剂，脱模剂应涂刷均匀，且不得漏涂。

3）脱模剂必须选用方便脱模，且能保证混凝土色泽一致，不污染混凝土的材料。本工程使用的脱模剂为新机油，杜绝使用废机油。

4）所有模板均采用对缝拼接，接缝应采用双面海绵胶带或用胶带粘结，防止漏浆。

5）模板加固采用木楞（60mm×80mm）、钢管（48mm×3.5mm）、穿墙拉杆及螺母等。模板木楞每道一根，竖向放置，间距200mm。钢管每道两根，横向布置，间距500mm。穿墙拉杆水平间距400mm，竖直间距500mm，采用M12对拉螺栓。4m以下范围拉杆采用3个螺母固定，4m以上范围拉杆采用2个螺母固定。

经验算，模板系统满足要求，具体参见附录。浇筑时，混凝土分层浇筑，第一层高度為2.5m，之后以0.5m～1.0m高度回旋上升，直至设计高度。模板系统最不利工况在底部，此时施工荷载最大。由附录计算可知，面板的抗弯、抗剪、挠度、主次楞及穿墙螺栓等均满足要求。

6）墙壁外侧采用双排落地式钢管脚手架，内侧采用满堂脚手架。外侧双排脚手架为方便工人施工，内侧满堂脚手架为支设消防水池顶板。

7）水池具有防渗漏要求，穿墙拉杆不得采用PVC套管，以避免混凝土浇筑完毕后墙体全是孔洞。

如图2所示，本工程穿墙拉杆的做法如下：拉杆采用Φ12通丝，为"三段式"，中间拉杆长度与墙厚相同为300mm，与两端拉杆焊接连接。中间拉杆正中设置40mm×40mm×3mm钢板作为止水片。在内、外侧模板上打拉杆孔、穿拉杆，中间拉杆两端要正好顶住内外模板，以保证墙体厚度。

8）模板安装完毕后，根据规范和设计要求，应对其平面位置、顶部标高、联系节点、纵（横）向稳定性、垂直度、高度及钢筋骨架保护层厚度等进行检查。经检查合格后，方可浇筑混凝土。

9）浇筑混凝土时，应加强观测。若发现模板有超过允许偏差变形值的迹象，要及时加固。

10）拆模时，切断伸出墙面的拉杆，做防腐处理后方可粉刷。

2.3混凝土浇筑和振捣

超高薄壁墙一次浇筑主要存在两个问题，分别是混凝土浇筑时落差较大和控制混凝土的离析。超高薄壁墙墙身太高，不能直接泵送。混凝土中的粗骨料和水泥浆液离泵时的速率不同，容易造成离析。且超高薄壁墙的墙体很薄，内部钢筋较密，混凝土下落过程中障碍物太多，会导致混凝土不能到底，形成孔洞，给结构造成巨大危害。

为解决上述问题，借鉴了地下连续墙水下混凝土导管浇注技术。混凝土浇筑时，引入料斗（如图3所示）和导管。现场制作导管直径120mm，壁厚约2～3mm，长5.3m。导管与料斗焊接连接。将导管下放距离墙体底部2.7m位置处，将料斗与导管支撑在墙顶的钢筋上。利用料斗和导管，将塌落度大、流动性强的混凝土泵送到料斗内壁上，混凝土经由导管缓慢地落至墙底。浇筑时，可多设几组导管轮替浇注就可将整幅墙底部填满混凝土。然后提升、割除导管，浇注混凝土直至设计标高。

浇筑混凝土应按下述要求进行。

1）开始混凝土浇筑前，钢筋、模板应经监理工程师检查合格。

2）根据设计和本浇筑方法的施工要求，混凝土强度等级C30，抗渗等级S6。为保证混凝土能够顺利落入墙体底部，且有一定的流动性，严格控制石子粒径不超过20mm，塌落度保持在180±20mm，有良好的和易性和保水性。

3）浇筑前应清理模板内杂物，同时用水浸润模板，但模板内不得有积水。

4）由于消防水池墙体很高，施工时采用"分层浇筑、螺旋上升"的方法一次浇捣成型。第一层浇筑高度为2.5m。之后将导管拔出，割除底部1.0m导管，再按上述方法进行浇筑，实现0.5m～1.0m高度回旋上升，直至设计高度。

正式浇筑之前，由于墙底已先浇筑了部分混凝土（见图1），为增加结合处新老混凝土的粘结力，应在浇筑前在施工缝上均匀喷洒一层与墙体强度相同的水泥砂浆，方法与正式浇筑混凝土相同。同时，也为第一层的混凝土的落下提供缓冲作用，防止离析。

图4给出了消防水池浇筑顺序示意图。第一层浇注时，将3个料斗按施工顺序放在相邻的三个位置，开始向第一套料斗中泵砼，同时用塔尺量测浇注高度。待达到计划深度時，泵车开始向第二套料斗泵砼，此时拔出第一套料斗，安放在第4个位置，依次类推直至完成第一层浇注。

图4 消防水池浇注顺序示意图

5）为防止混凝土离析，采用料斗和导管作为缓冲媒介，使混凝土自由下落高度不超过2.5m。

6）浇筑混凝土应连续进行，上下层混凝土浇筑间隔不应超过2小时。在后一层混凝土浇筑前，先浇筑的混凝土必须振捣密实。

7）振捣第一层时，振捣棒应插到墙体底部。上面每层振捣时，振捣棒应插入下一层50～100mm，以使上下层混凝土成为一个整体。

8）振捣棒移动间距应小于500mm，每一振点的持续时间以混凝土停止下沉、不再冒出气泡、表面平坦、泛浆为宜。振捣时应注意转角钢筋密集处及预留洞、预埋管位置。为防止漏振，应在洞口两侧同时振捣。同时应在模板外侧用平板振动器补充振捣，以使混凝土密实。

2.4混凝土的养护

混凝土浇筑完毕，应在收浆后尽快采用塑料薄膜或土工布进行覆盖并洒水养护。覆盖时不得损害或污染混凝土表面。养护用水使用于拌合用水相同的自来水，养护时间不少于7天，洒水次数以保持混凝土表面处于湿润状态为宜。木模板也应洒水保持湿润，避免干燥模板吸收混凝土内水分，影响混凝土质量。混凝土强度满足规范和设计要求后方可拆模。

3 质量保证措施

1）钢筋、混凝土等材料质量必须满足国家现行标准和设计要求，有出厂质量证明书和检验报告。

2）模板及其支架应进行专门设计，具有足够的承载能力、刚度和稳定性，能可靠地承受浇筑混凝土的重量、侧压力以及施工荷载。

3）钢筋、模板等各分项完成后应经监理工程师检查验收，验收合格后方可进行下道工序施工。

4）模板应采用大块新木模板，板面平整，接缝严密不漏浆；浇筑混凝土前，模板应浇水湿润；模板与混凝土接触面应涂刷脱模剂；模板支撑应牢固、稳定。

5）混凝土浇筑用料斗和溜筒，降低混凝土自由下落高度，避免离析。

6）混凝土浇筑要连续进行，并应在底层混凝土初凝之前将上一层混凝土浇筑完毕；做好混凝土振捣工作。

7）应在浇筑完毕后12h以内对混凝土加以覆盖并保湿养护，浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态，养护用水应与拌制用水相同，养护时间不少于7d。

表1给出了超高薄壁墙质量检验标准。

4 结论

1）本工艺借鉴了水下混凝土导管浇注技术，采用了料斗和导管，并加强振捣，控制离析。经现场检验，实现了超高薄壁墙一次浇捣成型，质量满足国家规范要求。

2）超高薄壁墙一次浇筑成型施工技术有效地解决分次浇筑中的接缝处理难题，提高了超高薄壁墙的整体性和抗渗性，具有良好的经济和社会效益。

【参考文献】

[1] 李军、小桥，通道薄壁墙施工工艺【J】，科学之友，2010， （19）： 59-60.