大型水工构筑物渗漏因素分析及施工质量控制要点

张新辉

（中铁二十局集团第四工程有限公司，山东 青岛 266000）

0 引言

净水厂工程中的水工构筑物一般采用现浇混凝土薄壁结构，相对于一般构筑物，水工构筑物对抗渗漏有很高的要求，建成运营后一旦发生渗漏，将存在修补难度大、修补费用高、对居民日常生活影响大等问题。如何在施工前对可能产生渗漏的因素进行理论分析，施工中对容易产生渗漏的地方进行重点质量控制和施工工艺改进已引起越来越多施工人员的重视。本文以甘肃天水市某净水厂工程中的混合絮凝沉淀池为例，分析大型水工构筑物渗漏的因素，并提出施工质量控制要点。

1 工程概况

甘肃天水市某净水厂工程主要建设内容为一座地表水处理厂，厂区内设有格栅间及配水井、混合絮凝沉淀池、气水反冲洗滤池、清水池、投药加氯间、污泥浓缩池、自用水泵房等生产构（建）筑物。其中，混合絮凝沉淀池集混合、絮凝、沉淀为一体，该工程共设有2组混合絮凝沉淀池，每组2座，共4座，单座处理能力5.25×104m3/d。每组平面尺寸96m×39.9m，池体为钢筋混凝土结构，池壁厚40cm，池壁高6.7m。

2 渗漏因素分析及质量控制要点

2.1 地基基础

池体地基基础不均匀或地基承载力不满足要求会导致池壁产生较大的应力，从而使池壁混凝土产生贯穿性裂缝。因此，池体位置处的原土地基压实后不能满足设计地基承载力要求时，必须进行砂砾换填处理，换填厚度由设计单位根据现场地质勘察报告计算确定，砂砾换填厚度一般不小于50cm，宜选用透水性和水稳性良好的天然级配砂砾，砂砾中的卵石最大粒径不宜大于虚铺厚度的2/3，并不宜大于5cm，压实机具一般采用18t振动压路机，碾压遍数根据现场试验确定，一般不少于5遍，边缘或转角处应采用人工打夯机补夯密实。砂砾换填压实后必须进行地基静力载荷试验，试验结果满足设计要求后方可进行池体垫层施工。

2.2 混凝土质量

众所周知，混凝土质量是决定池体渗漏的关键因素之一。混凝土中砂石含水率、颗粒级配、粒径、含泥量不符合要求等因素会直接导致混凝土出现离析、泌水等现象，从而造成混凝土因干缩过大出现开裂和渗漏。其次，混凝土抗渗等级太低，外加剂用量不当或抗渗混凝土配合比不合理也会造成池体混凝土产生开裂和渗漏。因此，池体混凝土施工前必须对混凝土原材料质量进行严格把关，混凝土配合比除符合《普通混凝土配合比设计规程》要求外，还应满足水工构筑物混凝土所要求的强度、耐久性和抗渗等级。该工程中混合絮凝沉淀池混凝土强度等级为C30，抗渗等级P选用P6（见表1），使混凝土自身具有良好的密实性，从而符合水工构筑物的抗渗要求。

表1 混凝土抗渗等级的规定

混凝土坍落度是实际施工中判别混凝土和易性好坏的重要标准，如果坍落度太大容易引起拌合物离析，太小混凝土流动性差则会造成施工困难。因此，水工构筑物施工中应特别重视混凝土的现场坍落度，第一车混凝土到达施工现场后通过做现场坍落度试验测定混凝土拌合物的流动性，并辅以经验评定黏聚性和保水性。混凝土坍落度明显偏小、和易性差或出现离析现象应暂停该车混凝土的使用，并及时通知相关试验人员进行处理。根据现场施工经验，一般水工构筑物现场混凝土坍落度控制在160～210mm为宜。

2.3 混凝土的浇筑和振捣

混凝土浇筑时分层不合理，模板拼缝不严密造成漏浆，混凝土振捣不密实都是池体渗漏的主要因素。所以，池体混凝土浇筑前应结合现场施工条件制定严格的质量管理制度和技术保证措施。根据外界气温、混凝土供应间歇时间、混凝土浇筑方量、混凝土初凝时间等制定合理的分层厚度，浇筑间歇最长时间应按水泥品种及混凝土凝结条件确定。每次混凝土浇筑施工前，还应召开技术交底会议，详细解说施工规范等，力求将责任明确到个人。认真检查支架、模板、钢筋、预埋件和预留孔洞等。对于相邻模板之间存在的拼缝可以通过夹双面胶带的方式解决，从而避免模板拼缝处漏浆现象的发生。混凝土浇筑过程中，项目部技术人员要旁站监督，确保落实已制定的混凝土技术保证措施。单次混凝土浇筑作业除配备相应数量的施工振捣棒外，还应配备2台备用振捣棒，以避免施工中振捣棒出现故障而造成振捣滞后等。振捣时，每次插入振捣的时间为20～30s左右，目测混凝土不再显著下沉、不再冒气泡、表面开始泛浆时停止振捣并缓慢拔出振捣棒。分层浇筑时，振捣棒应插入下层混凝土5～10cm，以加强上下两层混凝土的结合。振捣插入前后间距一般为30～50cm，防止漏振[1]。

2.4 混凝土的养护

混凝土的养护同样也是保证水工构筑物施工质量的重要因素之一，抗渗混凝土养护周期一般不少于14d。而实际施工管理中往往忽视了混凝土养护的重要性。养护起始时间过迟，养护方式不恰当，养护持续时间短等因素会造成以下后果：

（1）强度达不到质量检测标准：混凝土浇筑后，之所以能逐渐凝结硬化，是因为水泥水化作用的结果，需要以适当的温度和湿度条件对混凝土进行养护；

（2）混凝土外表干缩开裂：混凝土养护不到位会导致其中的水分蒸发过快，形成脱水现象造成表面干缩开裂；

（3）混凝土内部组织疏松：混凝土养护不到位，凝胶体的水泥颗粒不能充分水化，混凝土内部不会形成致密的结构；

（4）混凝土抗渗性差：混凝土内部疏松、表面不致密导致抗渗水能力显著下降。

实际施工中因水池中的隔墙较多，对于水池底板的养护可采用薄层蓄水法养护，水池池壁可采用延迟拆模或拆模后立即在池壁外侧悬挂草帘子，设定专人进行浇水养护，池壁养护时间不少于14d，养护期间始终应保持草帘子呈湿润状态。

2.5 伸缩缝的处理

大型水工构筑物中伸缩缝的处理不当会造成水池严重渗水，止水带等施工不规范会为日后的水池抗渗水能力埋下重大质量隐患。该工程混合絮凝沉淀池长96m，共设置3道伸缩缝。施工中必须采取措施来保证伸缩缝处的施工质量。

（1）橡胶止水带原材料质量把关。每批进场的橡胶止水带必须检查出厂合格证、质量检验报告等。橡胶止水带进场后必须在现场监理工程师的见证下进行取样，并由项目部实验室委托专门检测单位进行试验，各项技术指标经检测合格后方可使用。

（2）橡胶止水带安装及接头粘接。橡胶止水带的安装必须由熟练人员进行安装。根据现场水池伸缩缝的位置、平面尺寸、竖向长度确定止水带的加工长度和形式。橡胶止水带的接头由生产厂家定做，现场接头由经培训合格的人员采用电热法进行粘接。止水带安装就位后，采用专门的U型固定夹进行固定，将止水带边缘夹紧后与结构钢筋固定牢靠，避免在混凝土浇筑时止水带发生位移[2]。

（3）伸缩缝处模板的支设。伸缩缝处支模时必须认真研究结构图纸的平面尺寸和位置关系，做到止水带顺直居中，封堵模板牢固不变形。

（4）底板伸缩缝处理方法。浇筑混凝土前，在底板伸缩缝顶面竖直放置宽为3cm、高为2cm的木板条。底板混凝土浇筑完毕后，在混凝土初凝后将该木条板取出，以形成整齐的凹槽，从而保证后续密封膏的施工质量。底板伸缩缝的处理示意图见图1。

图1 底板伸缩缝的处理

（5）填置聚硫密封膏。密封膏填置前使用电动钢丝轮打磨器将缝隙两侧顶部处的混凝土残渣打磨平整，用空压机、吸尘器将缝隙内和两侧顶部处残渣、浮灰处理干净，接缝面必须保持清洁、干燥。施工前还应在距离缝隙两边1cm处粘贴5cm宽的防护胶带，防止施工中多余的聚硫密封膏弄脏构筑物表面。配制聚硫密封膏时一定要按照说明书给定的配合比，用手提电钻将对应的白色聚硫密封膏（A组份）和黑色固化剂（B组份）充分搅拌均匀直到无色差为止，搅拌时间一般不少于5min。聚硫密封膏配置量应结合现场实际用量综合考虑，坚持用多少配多少的原则。配置好的聚硫密封膏应尽量在2h内用完，搁置时间过长，聚硫密封膏会随搁置时间的延长而增稠，造成其性能降低和施工困难。涂聚硫密封膏时可用灰刀将配制好的聚硫密封膏慢慢嵌入缝道中间，并填平压实密封处，防止气泡混入。施工结束后取下缝隙两侧的防护胶带，24h内应避免雨水冲淋。聚硫密封膏施工完毕后，应对接缝处进行质量检查，发现有漏刮、不平应及时修补整齐。聚硫密封膏表干时间为24h，7d后可达到80%强度，因此在聚硫密封膏未完全固化前要防止雨水侵入而降低其性能。聚硫密封膏施工完成7d以后方可进行水池满水试验。

2.6 施工缝的预留及处理

水池施工中，受设计因素、工况条件、结构间的相互约束，为保证混凝土施工质量，不可避免地要留设施工缝。大型水工构筑物的施工缝除满足观感质量要求外，还要满足防渗要求。因此水工构筑物的施工缝处理工艺应更加严谨。施工缝的留置位置不当或施工质量瑕疵都会引起后期池体的渗漏。

水工构筑物常见施工缝形式有凸缝、凹缝、台阶缝、平缝+止水钢板，其中平缝+止水钢板施工工艺简单，抗渗漏效果好，实际应用更加广泛。该工程混合絮凝沉淀池池壁施工缝采用平缝+止水钢板施工工艺，池壁高度方向共设两道施工缝，第一道施工缝留在高出底板表面30cm的池壁上，第二道施工缝留在高出底板表面260cm的池壁暗梁上部。施工缝处所使用的止水钢板的宽度和厚度必须符合设计要求，钢板表面应清洁，无锈蚀、麻点或划痕等缺陷。安装止水钢板时两头燕尾朝向池壁内侧。钢板止水带确定水平安装标高后，应根据池壁对应标高在钢板止水带上口拉通线，以保证其上下口平直。由于钢板止水带在浇筑混凝土时受振动易变形，因此钢板止水带必须采用钢筋焊接固定，固定钢筋时间隔1m左右设置一个。两块钢板止水带的接头应采用双面焊，搭接长度不小于5cm，焊接高度不低于钢板厚度。焊接完成后应认真检查焊缝，不得有裂痕、夹渣、咬边、烧穿等缺陷。施工中应注意对已焊接好的钢板止水带进行保护，不乱踩乱踏、不沾染油污，发现钢板止水带位置偏移应及时进行修复，保证钢板止水带位置正确。施工缝处的前一道混凝土浇筑前，应标记好混凝土浇筑高度，保证前一道混凝土浇筑面在止水钢板竖向1/2位置处。施工缝前一道混凝土浇筑24h后，应用电镐将施工缝接触面层处的浮浆和松动石子凿除，并用高压水枪冲洗干净。后期池壁混凝土支模前，应检查施工缝前一道混凝土沿口处的顺直度，若不顺直，应弹墨线后进行切割，确保池壁施工缝侧面上口顺直。其次，施工缝上部池壁第一道模板应固定在前期预留的对拉螺栓上，并在施工缝下沿处的池壁上粘贴2cm宽的双面胶带以减少模板与池壁之间的缝隙，避免后期混凝土浇筑时底部漏浆造成蜂窝麻面，双面胶带粘贴时应注意保持顺直平行[3]。

2.7 预留套管及阀门洞口处的质量控制

水池土建工程施工中不可避免要为后期的设备安装工程预埋许多预留套管和阀门。在众多水池的满水试验和后期运营中，预留套管和阀门周边混凝土出现渗漏的概率往往比较高，而且这些部位一旦发生渗漏，将存在修补费用高，修补难度大等问题。施工前一定要认真研究土建施工图纸和设备安装图纸并进行仔细比对，对预留套管和阀门的位置、标高、平面尺寸进行仔细计算，若发现设计图纸不明确、有错误应及时向设计单位进行反馈，待设计单位给出明确答复后再进行施工。特别是预留套管和阀门处的池壁钢筋需要进行割断处理，设计师往往会对预留套管和阀门周围的钢筋进行专项加强设计。然而实际施工中，预留套管和阀门周围往往存在设计钢筋过密导致混凝土中的石子通过困难，混凝土流动性差，振捣棒难以插入等问题，从而造成预留套管和阀门周围混凝土出现蜂窝、空洞等现象。因此，实际施工中若发现设计钢筋过密影响混凝土浇筑质量等问题，一定要及时反馈给监理和设计单位，待设计单位对钢筋进行设计优化后再进行施工。实际施工中，预留套管和阀门周围混凝土的振捣除配备插入式振捣棒外，还要在模板外侧设置附着式振捣器进行辅助振捣，个别插入式振捣棒振捣困难的地方还需配合人工钢钎进行振捣。如此，就能在施工过程中最大程度地保证预留套管和阀门周围混凝土的密实性，从而满足池体抗渗性能的要求。

3 结束语

目前，净水厂中的水工构筑物混合絮凝沉淀池已施工完毕，池体混凝土外观质量和结构满水试验情况良好，无明显裂缝和渗漏现象。总之，大型水工构筑物施工必须结合现场实际，加强对抗渗环节的施工管理，遵循混凝土自身抗渗为主，其余方法为辅的原则，明确施工中的质量控制要点，采取有针对性的技术措施来保证水工构筑物的施工质量，以满足水工构筑物的设计结构强度和抗渗漏要求。