大型水工構筑物滲漏因素分析及施工質量控制要點

張新輝

（中鐵二十局集團第四工程有限公司，山東 青島 266000）

0 引言

凈水廠工程中的水工構筑物一般采用現澆混凝土薄壁結構，相對于一般構筑物，水工構筑物對抗滲漏有很高的要求，建成運營后一旦發生滲漏，將存在修補難度大、修補費用高、對居民日常生活影響大等問題。如何在施工前對可能產生滲漏的因素進行理論分析，施工中對容易產生滲漏的地方進行重點質量控制和施工工藝改進已引起越來越多施工人員的重視。本文以甘肅天水市某凈水廠工程中的混合絮凝沉淀池為例，分析大型水工構筑物滲漏的因素，并提出施工質量控制要點。

1 工程概況

甘肅天水市某凈水廠工程主要建設內容為一座地表水處理廠，廠區內設有格柵間及配水井、混合絮凝沉淀池、氣水反沖洗濾池、清水池、投藥加氯間、污泥濃縮池、自用水泵房等生產構（建）筑物。其中，混合絮凝沉淀池集混合、絮凝、沉淀為一體，該工程共設有2組混合絮凝沉淀池，每組2座，共4座，單座處理能力5.25×104m3/d。每組平面尺寸96m×39.9m，池體為鋼筋混凝土結構，池壁厚40cm，池壁高6.7m。

2 滲漏因素分析及質量控制要點

2.1 地基基礎

池體地基基礎不均勻或地基承載力不滿足要求會導致池壁產生較大的應力，從而使池壁混凝土產生貫穿性裂縫。因此，池體位置處的原土地基壓實后不能滿足設計地基承載力要求時，必須進行砂礫換填處理，換填厚度由設計單位根據現場地質勘察報告計算確定，砂礫換填厚度一般不小于50cm，宜選用透水性和水穩性良好的天然級配砂礫，砂礫中的卵石最大粒徑不宜大于虛鋪厚度的2/3，并不宜大于5cm，壓實機具一般采用18t振動壓路機，碾壓遍數根據現場試驗確定，一般不少于5遍，邊緣或轉角處應采用人工打夯機補夯密實。砂礫換填壓實后必須進行地基靜力載荷試驗，試驗結果滿足設計要求后方可進行池體墊層施工。

2.2 混凝土質量

眾所周知，混凝土質量是決定池體滲漏的關鍵因素之一。混凝土中砂石含水率、顆粒級配、粒徑、含泥量不符合要求等因素會直接導致混凝土出現離析、泌水等現象，從而造成混凝土因干縮過大出現開裂和滲漏。其次，混凝土抗滲等級太低，外加劑用量不當或抗滲混凝土配合比不合理也會造成池體混凝土產生開裂和滲漏。因此，池體混凝土施工前必須對混凝土原材料質量進行嚴格把關，混凝土配合比除符合《普通混凝土配合比設計規程》要求外，還應滿足水工構筑物混凝土所要求的強度、耐久性和抗滲等級。該工程中混合絮凝沉淀池混凝土強度等級為C30，抗滲等級P選用P6（見表1），使混凝土自身具有良好的密實性，從而符合水工構筑物的抗滲要求。

表1 混凝土抗滲等級的規定

混凝土坍落度是實際施工中判別混凝土和易性好壞的重要標準，如果坍落度太大容易引起拌合物離析，太小混凝土流動性差則會造成施工困難。因此，水工構筑物施工中應特別重視混凝土的現場坍落度，第一車混凝土到達施工現場后通過做現場坍落度試驗測定混凝土拌合物的流動性，并輔以經驗評定黏聚性和保水性。混凝土坍落度明顯偏小、和易性差或出現離析現象應暫停該車混凝土的使用，并及時通知相關試驗人員進行處理。根據現場施工經驗，一般水工構筑物現場混凝土坍落度控制在160～210mm為宜。

2.3 混凝土的澆筑和振搗

混凝土澆筑時分層不合理，模板拼縫不嚴密造成漏漿，混凝土振搗不密實都是池體滲漏的主要因素。所以，池體混凝土澆筑前應結合現場施工條件制定嚴格的質量管理制度和技術保證措施。根據外界氣溫、混凝土供應間歇時間、混凝土澆筑方量、混凝土初凝時間等制定合理的分層厚度，澆筑間歇最長時間應按水泥品種及混凝土凝結條件確定。每次混凝土澆筑施工前，還應召開技術交底會議，詳細解說施工規范等，力求將責任明確到個人。認真檢查支架、模板、鋼筋、預埋件和預留孔洞等。對于相鄰模板之間存在的拼縫可以通過夾雙面膠帶的方式解決，從而避免模板拼縫處漏漿現象的發生。混凝土澆筑過程中，項目部技術人員要旁站監督，確保落實已制定的混凝土技術保證措施。單次混凝土澆筑作業除配備相應數量的施工振搗棒外，還應配備2臺備用振搗棒，以避免施工中振搗棒出現故障而造成振搗滯后等。振搗時，每次插入振搗的時間為20～30s左右，目測混凝土不再顯著下沉、不再冒氣泡、表面開始泛漿時停止振搗并緩慢拔出振搗棒。分層澆筑時，振搗棒應插入下層混凝土5～10cm，以加強上下兩層混凝土的結合。振搗插入前后間距一般為30～50cm，防止漏振[1]。

2.4 混凝土的養護

混凝土的養護同樣也是保證水工構筑物施工質量的重要因素之一，抗滲混凝土養護周期一般不少于14d。而實際施工管理中往往忽視了混凝土養護的重要性。養護起始時間過遲，養護方式不恰當，養護持續時間短等因素會造成以下后果：

（1）強度達不到質量檢測標準：混凝土澆筑后，之所以能逐漸凝結硬化，是因為水泥水化作用的結果，需要以適當的溫度和濕度條件對混凝土進行養護；

（2）混凝土外表干縮開裂：混凝土養護不到位會導致其中的水分蒸發過快，形成脫水現象造成表面干縮開裂；

（3）混凝土內部組織疏松：混凝土養護不到位，凝膠體的水泥顆粒不能充分水化，混凝土內部不會形成致密的結構；

（4）混凝土抗滲性差：混凝土內部疏松、表面不致密導致抗滲水能力顯著下降。

實際施工中因水池中的隔墻較多，對于水池底板的養護可采用薄層蓄水法養護，水池池壁可采用延遲拆模或拆模后立即在池壁外側懸掛草簾子，設定專人進行澆水養護，池壁養護時間不少于14d，養護期間始終應保持草簾子呈濕潤狀態。

2.5 伸縮縫的處理

大型水工構筑物中伸縮縫的處理不當會造成水池嚴重滲水，止水帶等施工不規范會為日后的水池抗滲水能力埋下重大質量隱患。該工程混合絮凝沉淀池長96m，共設置3道伸縮縫。施工中必須采取措施來保證伸縮縫處的施工質量。

（1）橡膠止水帶原材料質量把關。每批進場的橡膠止水帶必須檢查出廠合格證、質量檢驗報告等。橡膠止水帶進場后必須在現場監理工程師的見證下進行取樣，并由項目部實驗室委托專門檢測單位進行試驗，各項技術指標經檢測合格后方可使用。

（2）橡膠止水帶安裝及接頭粘接。橡膠止水帶的安裝必須由熟練人員進行安裝。根據現場水池伸縮縫的位置、平面尺寸、豎向長度確定止水帶的加工長度和形式。橡膠止水帶的接頭由生產廠家定做，現場接頭由經培訓合格的人員采用電熱法進行粘接。止水帶安裝就位后，采用專門的U型固定夾進行固定，將止水帶邊緣夾緊后與結構鋼筋固定牢靠，避免在混凝土澆筑時止水帶發生位移[2]。

（3）伸縮縫處模板的支設。伸縮縫處支模時必須認真研究結構圖紙的平面尺寸和位置關系，做到止水帶順直居中，封堵模板牢固不變形。

（4）底板伸縮縫處理方法。澆筑混凝土前，在底板伸縮縫頂面豎直放置寬為3cm、高為2cm的木板條。底板混凝土澆筑完畢后，在混凝土初凝后將該木條板取出，以形成整齊的凹槽，從而保證后續密封膏的施工質量。底板伸縮縫的處理示意圖見圖1。

圖1 底板伸縮縫的處理

（5）填置聚硫密封膏。密封膏填置前使用電動鋼絲輪打磨器將縫隙兩側頂部處的混凝土殘渣打磨平整，用空壓機、吸塵器將縫隙內和兩側頂部處殘渣、浮灰處理干凈，接縫面必須保持清潔、干燥。施工前還應在距離縫隙兩邊1cm處粘貼5cm寬的防護膠帶，防止施工中多余的聚硫密封膏弄臟構筑物表面。配制聚硫密封膏時一定要按照說明書給定的配合比，用手提電鉆將對應的白色聚硫密封膏（A組份）和黑色固化劑（B組份）充分攪拌均勻直到無色差為止，攪拌時間一般不少于5min。聚硫密封膏配置量應結合現場實際用量綜合考慮，堅持用多少配多少的原則。配置好的聚硫密封膏應盡量在2h內用完，擱置時間過長，聚硫密封膏會隨擱置時間的延長而增稠，造成其性能降低和施工困難。涂聚硫密封膏時可用灰刀將配制好的聚硫密封膏慢慢嵌入縫道中間，并填平壓實密封處，防止氣泡混入。施工結束后取下縫隙兩側的防護膠帶，24h內應避免雨水沖淋。聚硫密封膏施工完畢后，應對接縫處進行質量檢查，發現有漏刮、不平應及時修補整齊。聚硫密封膏表干時間為24h，7d后可達到80%強度，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以后方可進行水池滿水試驗。

2.6 施工縫的預留及處理

水池施工中，受設計因素、工況條件、結構間的相互約束，為保證混凝土施工質量，不可避免地要留設施工縫。大型水工構筑物的施工縫除滿足觀感質量要求外，還要滿足防滲要求。因此水工構筑物的施工縫處理工藝應更加嚴謹。施工縫的留置位置不當或施工質量瑕疵都會引起后期池體的滲漏。

水工構筑物常見施工縫形式有凸縫、凹縫、臺階縫、平縫+止水鋼板，其中平縫+止水鋼板施工工藝簡單，抗滲漏效果好，實際應用更加廣泛。該工程混合絮凝沉淀池池壁施工縫采用平縫+止水鋼板施工工藝，池壁高度方向共設兩道施工縫，第一道施工縫留在高出底板表面30cm的池壁上，第二道施工縫留在高出底板表面260cm的池壁暗梁上部。施工縫處所使用的止水鋼板的寬度和厚度必須符合設計要求，鋼板表面應清潔，無銹蝕、麻點或劃痕等缺陷。安裝止水鋼板時兩頭燕尾朝向池壁內側。鋼板止水帶確定水平安裝標高后，應根據池壁對應標高在鋼板止水帶上口拉通線，以保證其上下口平直。由于鋼板止水帶在澆筑混凝土時受振動易變形，因此鋼板止水帶必須采用鋼筋焊接固定，固定鋼筋時間隔1m左右設置一個。兩塊鋼板止水帶的接頭應采用雙面焊，搭接長度不小于5cm，焊接高度不低于鋼板厚度。焊接完成后應認真檢查焊縫，不得有裂痕、夾渣、咬邊、燒穿等缺陷。施工中應注意對已焊接好的鋼板止水帶進行保護，不亂踩亂踏、不沾染油污，發現鋼板止水帶位置偏移應及時進行修復，保證鋼板止水帶位置正確。施工縫處的前一道混凝土澆筑前，應標記好混凝土澆筑高度，保證前一道混凝土澆筑面在止水鋼板豎向1/2位置處。施工縫前一道混凝土澆筑24h后，應用電鎬將施工縫接觸面層處的浮漿和松動石子鑿除，并用高壓水槍沖洗干凈。后期池壁混凝土支模前，應檢查施工縫前一道混凝土沿口處的順直度，若不順直，應彈墨線后進行切割，確保池壁施工縫側面上口順直。其次，施工縫上部池壁第一道模板應固定在前期預留的對拉螺栓上，并在施工縫下沿處的池壁上粘貼2cm寬的雙面膠帶以減少模板與池壁之間的縫隙，避免后期混凝土澆筑時底部漏漿造成蜂窩麻面，雙面膠帶粘貼時應注意保持順直平行[3]。

2.7 預留套管及閥門洞口處的質量控制

水池土建工程施工中不可避免要為后期的設備安裝工程預埋許多預留套管和閥門。在眾多水池的滿水試驗和后期運營中，預留套管和閥門周邊混凝土出現滲漏的概率往往比較高，而且這些部位一旦發生滲漏，將存在修補費用高，修補難度大等問題。施工前一定要認真研究土建施工圖紙和設備安裝圖紙并進行仔細比對，對預留套管和閥門的位置、標高、平面尺寸進行仔細計算，若發現設計圖紙不明確、有錯誤應及時向設計單位進行反饋，待設計單位給出明確答復后再進行施工。特別是預留套管和閥門處的池壁鋼筋需要進行割斷處理，設計師往往會對預留套管和閥門周圍的鋼筋進行專項加強設計。然而實際施工中，預留套管和閥門周圍往往存在設計鋼筋過密導致混凝土中的石子通過困難，混凝土流動性差，振搗棒難以插入等問題，從而造成預留套管和閥門周圍混凝土出現蜂窩、空洞等現象。因此，實際施工中若發現設計鋼筋過密影響混凝土澆筑質量等問題，一定要及時反饋給監理和設計單位，待設計單位對鋼筋進行設計優化后再進行施工。實際施工中，預留套管和閥門周圍混凝土的振搗除配備插入式振搗棒外，還要在模板外側設置附著式振搗器進行輔助振搗，個別插入式振搗棒振搗困難的地方還需配合人工鋼釬進行振搗。如此，就能在施工過程中最大程度地保證預留套管和閥門周圍混凝土的密實性，從而滿足池體抗滲性能的要求。

3 結束語

目前，凈水廠中的水工構筑物混合絮凝沉淀池已施工完畢，池體混凝土外觀質量和結構滿水試驗情況良好，無明顯裂縫和滲漏現象。總之，大型水工構筑物施工必須結合現場實際，加強對抗滲環節的施工管理，遵循混凝土自身抗滲為主，其余方法為輔的原則，明確施工中的質量控制要點，采取有針對性的技術措施來保證水工構筑物的施工質量，以滿足水工構筑物的設計結構強度和抗滲漏要求。