沿海大型混凝土水池施工技術(shù)研究

潘尊貴 黃繼兵 趙彬(中國(guó)石油天然氣第七建設(shè)有限公司，山東 青島 266300)

0 引言

在大型或特大型的煉油化工廠內(nèi)都配套有公用工程系統(tǒng)，公用工程系統(tǒng)主要包括供熱系統(tǒng)(蒸汽、除鹽水、除氧水、凝結(jié)水)、供風(fēng)系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)及污水處理、廢堿氧化、消防氣防、雨水監(jiān)控和緊急事故排放等輔助設(shè)施。

其中給排水系統(tǒng)、污水處理、雨水監(jiān)控和緊急事故排放等裝置都需要大量的鋼筋混凝土水池來儲(chǔ)存或處理裝置內(nèi)的水介質(zhì)，以滿足生產(chǎn)和環(huán)保的需要。在沿海大型煉油化工廠的公用工程系統(tǒng)內(nèi)我們施工有將近20個(gè)大型水池，其中水池最大尺寸為120m×80m，最大開挖深度達(dá)到12m，最大水池單體砼澆注方量達(dá)到12500m3。這些大型混凝土水池如果防裂紋、防滲漏施工措施不當(dāng)，將會(huì)降低水池施工質(zhì)量及增大后期水池的堵漏成本。在海邊施工，地下水位高，且多有淤泥、流沙，加大水池施工難度，增加水池出現(xiàn)裂紋、滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。施工過程中，從土方開挖、鋼筋施工、混凝土施工等方面進(jìn)行控制。

1 土方開挖

1.1 深基坑周邊卸荷及開挖方向

為了減少深基坑周邊荷載，在深基坑開挖和打鋼板樁支護(hù)前，首先下挖3.0m，使深基坑周邊標(biāo)高降到絕對(duì)標(biāo)高2.20m，然后再開始打鋼板樁支護(hù)以及基坑開挖工作。開挖先后以及開挖方向的原則：靠近周邊道路、由遠(yuǎn)至近、由淺至深。

1.2 開挖邊線確定

首先，測(cè)量人員根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)圖紙坐標(biāo)，確定出坐落在現(xiàn)狀地面區(qū)域的基礎(chǔ)位置，并依基礎(chǔ)墊層側(cè)邊外擴(kuò)1000mm工作面和排水溝尺寸定出基坑開挖下口邊線，再依照下口邊線依據(jù)1:1的放坡尺寸定出上口開挖變線，用灰線灑出基坑上口開挖線。

1.3 基坑開挖

基坑開挖前，相關(guān)施工人員需要將開挖區(qū)周邊的雜物清理干凈，施工現(xiàn)場(chǎng)要安排專人進(jìn)行監(jiān)督管理，嚴(yán)格規(guī)范施工人員的作業(yè)流程，施工人員，要按照基坑開挖的深度、寬度開展作業(yè)活動(dòng)，同時(shí)，做好土方開挖的收土工作，及時(shí)做好運(yùn)輸工作。

在具體開挖土方過程中，相關(guān)人員需要做好基坑結(jié)構(gòu)檢測(cè)工作，合理控制開挖的土量，推進(jìn)施工進(jìn)度，保證工程順利推進(jìn)。根據(jù)各個(gè)水池基坑現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)道路情況確定起挖點(diǎn)，圍繞整體基坑采取退行反鏟開挖法施工，依照1:1的放坡系數(shù)開挖。第一，在自然地坪以下開挖3m，確保滿足錨桿支護(hù)技術(shù)要求，土方開挖深度在18m左右，基坑中部，要深挖到底，土方開挖現(xiàn)場(chǎng)，要安排專人進(jìn)行收土，及時(shí)運(yùn)輸，避免妨礙土方開挖施工進(jìn)度。第二，在土方開挖環(huán)節(jié)，尤其需要注意的是，采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行挖掘時(shí)，基坑中要呈現(xiàn)L型分布，施工人員要保證護(hù)坡工作與土方挖掘工作同時(shí)進(jìn)行，盡可能減少以土方開挖造成的擾動(dòng)。開展基坑挖掘過程中，必須將安全放在第一位，施工人員要嚴(yán)格按照機(jī)械設(shè)備的操作流程進(jìn)行，減少人為失誤因素造成的施工隱患。測(cè)量人員放出基礎(chǔ)變線時(shí)，相關(guān)人員需要挖除180mm預(yù)留土層，為有效降低基底土水份蒸發(fā)損失，需要做好基坑墊層澆筑工作，從而提升基坑的施工質(zhì)量。施工單位要高度重視整體的施工質(zhì)量，確保實(shí)際施工與最終的驗(yàn)槽工作相吻合。基坑挖好后要減少在空氣中暴露的時(shí)間。

1.4 防水技術(shù)要求

加強(qiáng)對(duì)地下水的勘察。必須做好基坑周邊的水文地質(zhì)勘察，勘察設(shè)計(jì)人員，需要全面掌握地下水位上升、下降的規(guī)律，防止因水位變化引起流沙、管涌等問題。完成基坑開挖工作后，需要保持基坑內(nèi)的干燥程度，及時(shí)將基坑內(nèi)的積水排除干凈。為防止地下水地工程的干擾，要盡可能減少地下水對(duì)施工的影響，根據(jù)水位變化的各項(xiàng)參數(shù)、指標(biāo)，靈活進(jìn)行把控，確保不改變基坑內(nèi)結(jié)構(gòu)的前提下，加強(qiáng)隊(duì)施工安全性的控制。水泵放在籮筐內(nèi)，將籮筐放進(jìn)集水井坑內(nèi)，直接將集水井內(nèi)積水抽出來，排入指定區(qū)域。

1.5 基坑監(jiān)測(cè)

在深基坑四周及中間共設(shè)立5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)位，每天觀測(cè)二次，認(rèn)真做好觀測(cè)記錄，填入監(jiān)控表格，做好資料的收集，并將觀測(cè)值與允許值進(jìn)行比對(duì)，若超出規(guī)定值，應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)措施。

2 鋼筋施工

沿海地區(qū)潮氣重，鋼筋更容易生銹，主要是沿海對(duì)海水的蒸發(fā)量大，空氣濕度大，特別是在南方沿海雨水多，濕度大，氣溫高，鋼筋生筋的情況會(huì)更明顯，水和空氣中的二氧化碳結(jié)合生成的碳酸附著在鋼筋制品上就會(huì)將其腐蝕，另外溫度高還會(huì)使筋中的鐵和氧氣發(fā)生反應(yīng)生成氧化鐵，就會(huì)生銹。銹蝕的鋼筋會(huì)使其體積膨脹，一般上在水分足夠充分的情況下，生銹鋼筋的體積可以達(dá)到鋼材體積的7倍，即使在水分不足的情況下，生銹鋼筋也會(huì)比原鋼筋體積大1.5～3倍，這樣會(huì)使水池混凝土產(chǎn)生裂紋，甚至?xí)贡Ｗo(hù)層脫落。從而引發(fā)水池滲漏，縮短水池的使用壽命。若銹皮不清除干凈，還會(huì)繼續(xù)發(fā)展，致使混凝土受到破壞而造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力降低，最終混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能下降結(jié)構(gòu)構(gòu)件完全破壞。為了防止插筋傾倒、位移或變形，對(duì)于墻體插筋，在施工縫上部、插筋中部及插筋頂部共綁扎三道與墻插筋相同的水平筋固定預(yù)埋插筋，施工縫以下部分按圖紙間距綁扎水平筋。墻筋插完后，除檢查其位置外，用線墜檢查其垂直度，并拉通線校正，確保豎向筋在同一直線上，防止傾斜、扭轉(zhuǎn)、偏位。為防止?jié)仓炷習(xí)r，操作工人對(duì)鋼筋進(jìn)行踩踏造成鋼筋位置移位、跌落等風(fēng)險(xiǎn)，還需在沿池壁內(nèi)側(cè)搭設(shè)通長(zhǎng)雙排腳手架操作平臺(tái)，立桿橫向距1m，立桿縱距1.5m，橫桿步距1.8m，操作平臺(tái)滿鋪腳手板，并用鐵絲固定牢固。

3 混凝土施工技術(shù)措施

3.1 混凝土配比設(shè)計(jì)

本沿海工程混凝土要求如下：C40 P8采用42.5普通硅酸鹽水泥，水泥中的總堿量不大于0.6%，砂率宜為35%～40%，灰砂比宜為1:1.5～1:2.5，水膠比不大于0.5，當(dāng)水池混凝土采用活性骨料時(shí)膨脹劑堿含量不大于0.75時(shí)，冬季混凝土配比按照不低于-15℃抗凍設(shè)置，其他要求如表1所示。

表1 沿海工程混凝土其他要求

3.2 提高混凝土密實(shí)性、抗?jié)B性措施

3.2.1 做好水灰比

在進(jìn)行混凝土制作過程中，相關(guān)施工人員，需要嚴(yán)格控制水量和，確保滿足混凝土制作的密實(shí)性需要，合理化控制水灰比，防止混凝土內(nèi)部產(chǎn)生孔隙等毛細(xì)管通路，影響混凝土的抗?jié)B透性，通常在施工過程中，水灰比需要控制在0.5以下，可以適當(dāng)添加一定比例的減水劑。

3.2.2 合理控制水泥的用量

確定水灰比后，需要按照水泥量摻雜標(biāo)準(zhǔn)，合理使用水泥用量，從本上保證混凝土的抗?jié)B性，施工人員，需要在砂率固定的條件下，將水泥充分的攪拌，最大限度提升混凝土的密實(shí)度，對(duì)于防水的混凝土來說，密實(shí)性、抗?jié)B性是保證混凝土質(zhì)量的前提條件。

3.2.3 砂率

施工實(shí)際中發(fā)現(xiàn)，在混凝土攪拌過程中，需要嚴(yán)格控制砂石的攪拌量，砂漿體積、粗骨料孔隙比例，通常控制在1.9～2.2范圍內(nèi)，為提升砂漿配比度，相關(guān)人員需要嚴(yán)格控制砂漿層厚度。嚴(yán)格按照防水設(shè)計(jì)原則進(jìn)行操作。實(shí)際工程應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，將砂率控制在35%為最佳。

3.3 防止混凝土水池預(yù)防裂縫專項(xiàng)措施

3.3.1 混凝土塌落度檢測(cè)

罐車進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后，計(jì)劃測(cè)定塌落度的車輛必須進(jìn)行塌落度檢測(cè)，每次混凝土澆筑抽檢車輛不少于總車輛的30%，且前三車必須檢測(cè)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)塌落度超過規(guī)定值時(shí)，不得進(jìn)行混凝土澆筑，將混凝土退回?cái)嚢枵荆⒓皶r(shí)告知攪拌站予以調(diào)整。

3.3.2 附加防裂措施

所有水池外池壁外側(cè)設(shè)置單面鋼板網(wǎng)(40mm×80mm菱形孔)，鋼板網(wǎng)設(shè)置在豎向鋼筋外側(cè)的鋼筋混凝土保護(hù)層中間位置，并采用A6鋼結(jié)構(gòu)間距900mm梅花形布置與豎向鋼筋焊接牢固。

3.3.3 混凝土澆筑

混凝土澆筑全過程專人旁站檢查，檢查內(nèi)容包括混凝土澆筑順序、振搗間距、振搗時(shí)間是否符合方案要求，并根據(jù)已澆筑筏板混凝土的初凝情況及時(shí)穿插導(dǎo)墻混凝土澆筑。

3.3.4 混凝土收面

混凝土澆筑完成，即進(jìn)行混凝土第一次收面，主要控制混凝土標(biāo)高是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。混凝土達(dá)到初凝前進(jìn)行二次收面，防止水池筏板等混凝土表面因收面不及時(shí)產(chǎn)生裂縫。

3.3.5 混凝土養(yǎng)護(hù)

要想有效防止混凝土表面出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，必須做好相關(guān)的養(yǎng)護(hù)工作，澆筑完成的混凝土，要進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，把握好水量標(biāo)準(zhǔn)，全面提升混凝土的使用性能。普通混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7d，對(duì)摻有緩凝外加劑或有抗?jié)B要求的混凝土，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14d。夏季高溫時(shí)，要適當(dāng)增加澆水次數(shù)以保證混凝土表面濕潤(rùn)。冬季施工時(shí)要注意保溫。一般采用先覆蓋塑料薄膜，然后再覆蓋2層巖棉被的方法進(jìn)行保水、保溫養(yǎng)護(hù)。巖棉被厚度根據(jù)測(cè)溫情況適當(dāng)調(diào)整，當(dāng)混凝土表面溫度及巖棉內(nèi)溫度溫差大于15℃時(shí)，即增加巖棉被保溫層厚度。

3.3.6 混凝土測(cè)溫

澆筑完成后4h開始對(duì)混凝土實(shí)體進(jìn)行測(cè)溫，主要測(cè)量墻體、頂板、筏板中心(厚度方向)、表面20mm處溫度，當(dāng)混凝土內(nèi)部及表面20mm處溫差大于25℃，或表面20mm處與保溫措施內(nèi)側(cè)溫差大于15℃時(shí)，立即采取增加保溫層厚度降低二者溫差，防止裂縫產(chǎn)生。

3.3.7 拆模

同條件混凝土試塊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度50%且混凝土表面溫度不低于5℃時(shí)，方可拆除模板。模板拆除后即在墻體表面粘貼塑料布一道，再覆蓋巖棉被2層，通過原有對(duì)拉螺栓固定架子管將巖棉被擠在墻體表面保溫養(yǎng)護(hù)。

3.3.8 保持混凝土澆筑的連續(xù)性

混凝土連續(xù)澆筑是指不能超過混凝土初凝時(shí)間再澆筑。混凝土澆筑必須連續(xù)作業(yè)一次澆筑完成，尤其是有抗?jié)B要求的防滲混凝土。兩次澆筑在接頭處形成施工縫。影響結(jié)構(gòu)的整體性。而且在澆筑第二層時(shí)，往往會(huì)將第一層已搗實(shí)的混凝土結(jié)構(gòu)破壞，使混凝土強(qiáng)度降低。實(shí)驗(yàn)得知，接縫處的強(qiáng)度僅為混凝土強(qiáng)度的0.7倍。保證混凝土澆注的連續(xù)性，要嚴(yán)格控制混凝土從攪拌機(jī)到澆注的距離時(shí)間。在澆注前，及時(shí)了解旅程交通情況并提前做好施工準(zhǔn)備，保證攪拌車抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，可以及時(shí)澆注。一般泵送施工應(yīng)在45min內(nèi)卸料完畢。同時(shí)要對(duì)混凝土澆筑過程中可能發(fā)生突然停水停電、下雨、混凝土泵車故障、混凝土供應(yīng)中斷等引突發(fā)情況提前采取預(yù)防措施。