海洋科学馆大鱼池施工技术探讨

2021-07-27林山

广东建材 2021年7期

林山

（广州市长隆集团有限公司）

1 工程概况

珠海长隆海洋科学馆项目总建筑面积约39.57 万m2，高度60m，为主体钢筋混凝土框架+钢屋盖组合结构。屋盖网壳下有两大功能区：大鱼区和乐园区。海洋科学馆拥有功能各异、大小不同的水池共67 个，其中用作虎鲸展示、繁育与科研的大鱼缸容量为5.5 万立方米。虎鲸展览池的底部形似一条大鱼，池底最大厚度为1m，见图1、表1。大鱼展览池属大体积混凝土范畴，海水容量2.9 万吨，迎水面保护层厚达6㎝。

图1

表1

在注满2.9 万吨海水的超大型鱼缸里养育9 头虎鲸，要能经受得住考验，要不惧海水侵蚀，确保滴水不漏，项目的难度系数极大。其中垭口施工及防水施工是项目的难点及要点。

2 施工方案

2.1 方案比选

为控制大鱼池垭口和水道的施工质量和精度，大鱼池侧壁在垭口底、垭口顶、水道底位置设置3 道水平施工缝，用样板试验标定后的参数对大鱼池底板和侧壁进行多方案温度场、应力场的仿真模拟，统计各方案温度和开裂比率情况，选择最优方案，如图2。

图2 实施方案

2.2 施工控制

鱼池裂缝控制同时采取多项抗裂防渗漏措施降低开裂风险。

⑴C40 海工混凝土添加抗裂纤维；

⑵水池施工缝设置316 不锈钢止水钢板；

⑶水池底板综合蓄热养护；

⑷水池侧墙采用三段式止水螺杆；

⑸水池钢筋保护层设置316 抗裂钢丝网；

⑹混凝土无线智能测温。

3 垭口施工要点

3.1 水池防水收口切槽深化施工

水池结构不防水界面交接处需要进行二次处理，包括预埋维生管道防水凹槽、池边防水凹槽、垭口圆弧角处理等，我司根据图纸大样进行深化设计和二次施工。见图3～图5。

图3 预埋管道防水收头节点大样

图4 采用胶条预留防水凹槽（后期进行剔除）

图5 水池外反坎边防水收头节点大样

3.2 水池垭口梁变形控制

3.2.1 水池垭口梁变形模拟计算及现场支模起拱

项目联合汕头市建筑设计院、华南理工大学，分别使用盈建科和ABAQUS 软件对梁挠度进行分析计算，确定弹性变形值（短期变形值）、长期变形值和起拱值，两者计算结果相差10%以内，结果可靠。浇筑混凝土时支模架的变形为1～2mm，对包括大鱼池在内的所有水池所有垭口梁挠度进行计算，现场按计算挠度值进行起拱，其中大鱼池梁A131 和C136 分别起拱60mm 和35mm。见图6、图7 和表2。

表2 水池垭口梁起拱值

图6 大鱼池梁A131 变形分析

图7 大鱼池梁C136 变形分析

3.2.2 水池垭口梁施工、变形自动监测

垭口梁变形控制较好，经亚克力玻璃安装单位日本专业单位公司实测实量，直线度和平整度均满足精度要求，项目部也因此受到表扬；根据垭口梁变形自动监测结果，变形均在2mm 以内。见图8。

图8 大鱼池垭口梁A131 变形自动监测

4 防水施工要点

4.1 复杂结构支模体系施工

水池结构复杂，常规支模措施难以保证安全稳定及混凝土成型质量；本项目对复杂结构支模体系进行深化设计并进行计算机模拟，拆模后混凝土成型质量好，表面平整光滑。见图9。

图9 水密门池壁支模

4.2 水池模板体系

水池池壁包含直线段、弧形段、垭口以及水密门闸口等构造，部分水池结构存在多曲面相交结构、外壁悬挂内壁吊挂环形结构，模板体系需根据结构特点进行选择和深化。根据本工程技术特点及难度，为保障质量安全分别采取了组装式定型垭口钢模、定型圆弧木模、圆柱模和优质黑直模。见图10。

图10

4.3 结构施工配合防水层

4.3.1 小圆弧阴阳角

动物不可触及结构部位且进行FRP 防水施工部位设计成小圆弧阴阳角。

原因说明：①FRP 防水为刚性防水，冷热交换会造成FRP 防水层热涨冷缩，阴阳角处为应力集中处，需要采取弧角过渡，避免FRP 防水层被内应力拉裂。②阴阳角处弧形过渡增加防水层与结构表面贴合度，提供防水质量。

做法总结：①凡FRP 防水覆盖到区域的阳角为R20阳弧角、阴角为R10 阴弧角。②施工方法：亚克力垭口部位在订制钢模时制作弧形阴阳角，精度高、成型效果较好；其他部位包括：集水井、撇渣口、供水口、音响口等部位的阳弧角待结构完成后打磨形成，阴弧角采用西卡砂浆修补成型。见图11。

图11

4.3.2 防水收口槽

防水层终止线位置设置收口槽，防水层施工至内，打硅胶压封密实。见图12。

图12

原因说明：避免渗水防水。①避免防水层结构表面分层，被动物撕扯等造成防水层收口部位渗水。②池内硅胶条应做成内陷弧形，避免被动物撕扯下来。

做法总结：垭口以外部位结构表FRP 防水层终止线位置预留30mm×30mm 收口槽，供收口打硅胶压封密实。该类部位包括：防水层在池外或水面线以上终止线、水门各边线、FRP/PVC 管口边。水门、管口边采用贴胶条方式成型，拆模后成型效果不好的采用西卡砂浆修补或打凿打磨平顺。

4.3.3 格栅固定螺栓处防水节点

供水井格栅框架螺栓需在防水层上钻孔固定。见图13。

图13

原因说明：①大鱼池内各个暂养池、等待池及医疗池内墙壁均有供水井，内有直径DN1000 的FRP 给水管，水井口部需要用格栅封隔，避免虎鲸进入。②原TJP 设计为FRP 格栅，虎鲸会撞击格栅，所以需重新设计成高强度、耐撞击的不锈钢格栅。③格栅为珠海联谊设计，格栅分为框架及格栅板，框架直接顶到水井背墙体受力，接触部位垫橡胶防止破坏防水层，再通过螺栓与结构固定，最终格栅板再通过螺栓与框架固定。④需要在结构及防水层上钻孔，植入框架螺栓，该部位由专业单位负责细部防水处理。

做法总结：

主要安装工序如下：①专业单位进行水池防水施工。②防水单位进行放线、钻孔、清孔、对孔周边防水贴纸保护、填充结构胶、植入拉爆螺栓。③待结构胶固化后，专业单位打第一次硅胶及放入PVC 垫片。④防水单位在30 分钟内完成格栅框架安装固定。⑤专业单位打第二次硅胶及封盖PVC 帽盖。⑥如果防水单位在30 分钟内未能完成格栅框架安装固定，这可能超出第一次硅胶的凝固时间，则由专业单位对格栅框架与池壁间缝隙作全面防水处理。

格栅框架安装先在暂养池D 作样板施工，待各单位确认后，再在各个水池全面施工。

4.3.4 大鱼池PVC 管口做法

大鱼池动物可触及部位维生系统PVC 管口处均做成防止刮伤样式。

原因说明：①为防止虎鲸撕咬，PVC 管口不设置盖，且应做成内凹形。②虎鲸高速贴墙游动时，皮肤会陷进管口部位，如PVC 管口切口太过锋利，会有刮伤风险。（建议：尽量设计成结构内凹，外加格栅盖板样式。）

做法总结：①为同时兼顾土建要求、防水层收口要求和运营动管要求，科学馆项目做法，水池钢筋保护层共60mm 厚，从外到内依次做成“25mm 内凹+25mm 防水密封硅胶+10mm 混凝土保护层”。②DN300 的PVC 管壁厚13mm，管口外沿内壁切口用倒角器磨半径r=8mm 的圆弧阳角。

4.3.5 垭口结构

参观者观赏水池内部的视口，安装镶固亚克力的窗口。

原因说明：①为提高观赏性，亚克力设计成形状各异的板，水池垭口结构跟随亚克力形状设计，有方形、弧形、圆形、半原柱形、拱形等。②每块亚克力在工厂加工好之后在运至现场粘接或安装，为确保亚克力顺利安装，要求垭口结构精度非常高。

做法总结：①垭口模板定制高强度钢模，挺高成型效果，垭口钢模采用独立支撑固定方式，减少施工荷载造成钢模偏移或变形。②拆模后进行垭口尺寸测量，对有变形垭口修整。③修整完成由亚克力安装单位复核，双方确认无误后办理移交手续。

5 FRP 防水施工与配合工作

5.1 施工措施准备

水池FRP 防水工程是日本专业单位公司施工，建设单位协助配合施工措施准备。

原因说明：①水池结构表面清除粉尘，检查控制含水率。（合同为建设单位责任，应归施工方责任。）②防水施工操作架体或平台。

做法总结：①水池结构表面全面粗打磨，清除表面粉尘及附着物。②大鱼池、儒艮池、江豚池等较大水池搭设双排落地式钢管脚手架，施工完池壁防水把脚手架拆除之后再进行池底防水施工，其他较小水池搭设钢管式移动脚手架。

5.2 防水施工

专业单位公司独立施工，建设单位协助配合。

原因说明：①控制树脂原材与固化剂配合比，以保证防水层固化时间及质量。②作业期间避免灰尘、高温及火花接触。③控制周边空气湿度。

做法总结：①防水作业期间，协调周边易起粉尘及易产生火花的作业进行避让。②南方“回南天”空气湿度大，水池池壁出现结露，建设单位提供风机、除湿机、照明进行抽风除湿，但水池空间开阔且大，除湿效果一般。

5.3 防水成品保护

成品保护由长隆负责。

原因说明：避免防水施工期间及施工完成后受到破坏。

做法总结：①水池防水作业前，用彩钢板围蔽垭口部位，避免施工期间其他单位人员进入水池内部。②水池防水施工养护完成后，用三防布覆盖在防水表面，预防上空或周边的焊接作业、喷漆作业、抹灰作业等破坏或污染防水层。

6 案例说明一（质量问题）

防水层粘结力问题：大鱼池A/C 两个水池池壁防水层剥除过程中，整块防水层较容易就撕扯下来。见图14。

图14

原因说明：防水层容易整块剥除，存在被虎鲸撕扯出来隐患。

做法总结：①国内规范《GB50212-2002 建筑防腐蚀工程施工及验收规范》规定防水材料对水泥基面要求：不饱和聚酯树脂（FRP 防水）≥1.5MPa，环氧树脂（聚脲防水）≥2.0MPa，规范对FRP 防水粘结力要求偏低。②最终做法：原防水层剥除后，土建单位修补打磨，动管部、专业单位等各单位验收合格签字，移交专业单位按原方法施工防水层，在第二层玻璃钢纤维完成后打抗拔钉工序。