污水廠站高大池壁預(yù)制裝配式施工質(zhì)量控制

王 泉

（上海市水務(wù)建設(shè)工程安全質(zhì)量監(jiān)督中心站，上海市 200030）

0 引言

隨著國家生態(tài)文明建設(shè)的發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴大，污水廠站大批量提標改造，呈現(xiàn)出單體規(guī)模大、集約化程度高、勞動力密集等特點[1]。對池體構(gòu)筑物而言，池壁施工質(zhì)量影響池體整體功能的發(fā)揮。

自20 世紀90 年代中期，上海地區(qū)已有企業(yè)自發(fā)探索推進裝配式建筑應(yīng)用。2014 年以后，裝配式技術(shù)在上海地區(qū)快速發(fā)展，建筑、交通領(lǐng)域落實裝配式建筑面積和數(shù)量均走在全國前列，目前已經(jīng)出臺了一系列法律規(guī)范。水務(wù)工程領(lǐng)域，因水工建筑物一般構(gòu)件尺寸大、防滲要求高且多為非標準構(gòu)件，裝配式應(yīng)用比率仍較低。目前裝配式技術(shù)主要用于預(yù)制樁、管材、預(yù)制塊體、二級擋墻、地下式污水處理廠頂板部分，在供排水廠站主體結(jié)構(gòu)中大規(guī)模應(yīng)用還很少。本文主要分析了大型污水廠站高大池壁應(yīng)用預(yù)制裝配式技術(shù)的優(yōu)點和難點，結(jié)合具體工程實例研究總結(jié)了預(yù)制裝配式施工技術(shù)和相應(yīng)質(zhì)量控制措施，并針對連接薄弱位置提出了具體的防滲處理方案。

1 高大池壁預(yù)制裝配式技術(shù)應(yīng)用分析

1.1 應(yīng)用預(yù)制裝配式技術(shù)的優(yōu)點

1.1.1 降低安全風險

供排水廠站多為跨度廣、尺寸大的箱型結(jié)構(gòu)，單體規(guī)模大、層高大，墻體施工密度高，施工過程中鋼筋綁扎和立模都需要搭設(shè)高排架，高峰期間同一區(qū)域架子工、鋼筋工、木工交叉作業(yè)，人員高處作業(yè)安全風險大。通過應(yīng)用預(yù)制裝配式技術(shù)，可大大減少池壁施工現(xiàn)場作業(yè)量和作業(yè)人數(shù)，減少現(xiàn)場高排架搭設(shè)，安全風險大大降低。

1.1.2 提升外觀質(zhì)量和安全文明施工

池壁墻體線型復(fù)雜，高度大，對模板安裝精度和穩(wěn)定性要求高，建成后需達到順暢引流功能，且清水混凝土對外觀質(zhì)量要求高。通過應(yīng)用預(yù)制裝配式技術(shù)，墻體預(yù)制構(gòu)件在生產(chǎn)廠家集中高標準生產(chǎn)，有利于質(zhì)量控制，提高了墻體的外觀質(zhì)量。同時，提高現(xiàn)場機械化水平，有利于現(xiàn)場安全文明水平提升。

1.1.3 節(jié)省施工工期

廠家集中批量生產(chǎn)代替了現(xiàn)場傳統(tǒng)施工，節(jié)約了現(xiàn)場進行排架搭設(shè)、鋼筋綁扎、模板安裝、混凝土澆筑和養(yǎng)護的時間，提高了工作效率，有利于現(xiàn)場進度控制。

1.2 連接位置防滲處理是關(guān)鍵

污水處理構(gòu)筑物作為薄壁結(jié)構(gòu)，運行過程中受水流作用復(fù)雜，防滲要求高，且目前新建污水廠站多為（半）地下式結(jié)構(gòu)，運行后滲漏修復(fù)和處理難度大。污水一旦滲漏，對周邊生態(tài)環(huán)境污染大。預(yù)制墻體與澆筑底板之間連接節(jié)點防滲問題是影響水池結(jié)構(gòu)預(yù)制裝配式技術(shù)應(yīng)用的瓶頸，需重點研究。

2 工程實例

2.1 工程概況

上海某座污水處理廠擴建工程包括新建一座70 萬m3/d 污水處理設(shè)施，污水處理采用曝氣沉砂池+AAO 生物反應(yīng)池+二沉池+高效沉淀池+V 型濾池+紫外消毒（輔助次氯酸鈉）處理工藝，最終達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A 標準。主要建設(shè)內(nèi)容包括新建生物反應(yīng)池、平流二沉池、雨污水泵房、鼓風機房、中間提升泵房、高效沉淀池、加氯加藥間等建（構(gòu)）筑物。

2.2 預(yù)制裝配式應(yīng)用區(qū)域

本文對在生物反應(yīng)池內(nèi)側(cè)高大池壁探索應(yīng)用預(yù)制裝配式技術(shù)。AAO 生物反應(yīng)池共分2 組，單組尺寸214 m×170 m，層高10.1 m，挖深4.1～6.1 m。池壁墻體高度達8～10 m，分為直線段墻體和弧形段墻體，如圖1 所示。采用抗壓強度C35、抗?jié)B等級P8 的混凝土澆筑。

圖1 生物反應(yīng)池高大池壁示意圖

2.3 預(yù)制裝配式方案優(yōu)化

對于直線段墻體，如果采用全預(yù)制板形式，構(gòu)件最大重量將達31.2 t，需采用大型機械設(shè)備吊裝。吊裝作業(yè)高度高、跨度大，屬于超過一定規(guī)模的危大工程，安全質(zhì)量控制難度大大提升，故將全預(yù)制板優(yōu)化為預(yù)制雙面疊合墻[2]施工。弧形段經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較，仍采用現(xiàn)澆混凝土施工。

其中，預(yù)制直線段和弧形現(xiàn)澆段連接節(jié)點、預(yù)制墻體與現(xiàn)澆底板連接節(jié)點處理是施工過程中的薄弱環(huán)節(jié)，是影響整體防滲性能的關(guān)鍵。

3 高大池壁施工技術(shù)

3.1 直線段預(yù)制雙面疊合墻施工

3.1.1 預(yù)制墻體與現(xiàn)澆底板連接位置防滲處理

池壁墻體作為懸臂式結(jié)構(gòu)，墻根部受力較大，從技術(shù)方案上對預(yù)制墻體與現(xiàn)澆底板連接位置進行以下優(yōu)化設(shè)計：墻根部由底板向上現(xiàn)澆（1 m 高）墻體，并澆筑0.5m 超高性能混凝土（UHPC）連接預(yù)制雙面疊合墻和現(xiàn)澆墻根部。

3.1.2 施工技術(shù)

單塊預(yù)制雙面疊合墻高8.4 m，墻厚0.5 m，幅長1.5～1.65 m，單塊疊合墻最大重量約7.1 t，如圖2所示。施工流程為：墻根部位現(xiàn)澆混凝土施工（隨底板一起澆筑）→疊合板吊裝和固定→UHPC 濕接頭澆筑和養(yǎng)護→雙皮墻腔內(nèi)混凝土澆筑。

圖2 直線段預(yù)制雙皮疊合墻模型

（1）墻根部位現(xiàn)澆混凝土施工

墻根部受兩側(cè)水壓力差作用，承受彎矩較大，故墻根部采用與底板同時澆筑的方法，使首道施工縫預(yù)留位置位于底板以上1 m 處。

（2）疊合墻吊裝和固定

考慮到預(yù)制雙面疊合墻高度高且厚度薄，吊裝過程中易發(fā)生撓曲，故在墻體腔內(nèi)底部和頂部采用Q355B 鋼板（400 mm×80 mm×6 mm）桁架筋加強，如圖3 所示。吊裝過程中，在雙面疊合墻底部安裝鋼筋保護支架，對吊裝過程中底部鋼筋進行保護。安裝就位后，對鋼筋位置和垂直度進行復(fù)核，并采用雙面斜撐對疊合墻進行臨時固定。

圖3 疊合墻現(xiàn)場吊裝

預(yù)制雙面疊合墻底部，采用4 根預(yù)埋的8# 槽鋼作為底部支點，滿足底部支撐強度的同時，方便后期采用鋼墊片調(diào)節(jié)標高，如圖4 所示。

圖4 預(yù)制雙面疊合墻底部支撐示意圖

（3）UHPC 濕接頭澆筑和養(yǎng)護

在現(xiàn)澆墻根與預(yù)制隔墻連接部位采用預(yù)留插筋+后澆濕接頭連接，后澆濕接頭UHPC，高度0.5 m，截面寬度等同墻厚。運用UHPC 攪拌與泵送智能化一體機進行現(xiàn)場混凝土拌制和澆筑施工。正式澆筑前，應(yīng)根據(jù)材料配合比進行試拌。根據(jù)攪拌出料的表觀、和易性、擴展度試驗等，確認施工配合比、用水量等具體施工參數(shù)。

（4）預(yù)制雙面疊合墻腔內(nèi)混凝土澆筑

因墻體高度較高，采用高拋法分兩次進行澆筑，如圖5 所示。先于預(yù)制雙面疊合墻底部空腔內(nèi)澆搗10～20 cm 與混凝土同強度的水泥砂漿，防止?jié)仓炷習r骨料自由下落產(chǎn)生彈跳。沿長度方向往返澆筑，并采用高頻振搗棒先低后高，呈梅花形振搗。

圖5 雙面疊合墻腔內(nèi)混凝土澆筑示意圖

3.2 弧形段現(xiàn)澆混凝土施工

3.2.1 弧形現(xiàn)澆段與預(yù)制直線段連接位置防滲處理

預(yù)制直線段墻體與弧形段墻體連接位置防滲處理方案為：在連接處內(nèi)插鋼筋籠形成暗柱的形式加強該節(jié)點的受力性能，如圖6 所示。鋼筋籠主筋為6?18，箍筋為?18@150，鋼筋籠長度8.4 m。節(jié)點處混凝土隨該位置混凝土連續(xù)整澆，以保證該節(jié)點的整體性和防水性能。

圖6 預(yù)制直線段墻體與弧形現(xiàn)澆導(dǎo)流墻交接部位示意圖

3.2.2 施工技術(shù)

弧形段墻體采用現(xiàn)澆混凝土分兩次施工，鋼筋綁扎、立模和混凝土澆筑需搭設(shè)高排架，采用盤扣式腳手架搭設(shè)，如圖7 所示。施工流程為：腳手架操作平臺搭設(shè)→第一次鋼筋安裝→鋼模板安裝→第一皮混凝土澆筑→混凝土達到強度后拆模→第二次鋼筋安裝到頂→鋼模板安裝→第二皮混凝土澆筑。

圖7 弧形墻體分段澆筑示意圖

（1）墻體腳手架操作平臺搭設(shè)

池體內(nèi)腳手架操作平臺應(yīng)設(shè)置作業(yè)通道，且腳手板滿鋪。上部腳手架搭設(shè)時，架體應(yīng)及時與已澆筑的下部墻體形成拉結(jié)，墻體兩側(cè)腳手架對拉，以增強腳手架的整體穩(wěn)定性，如圖8 所示。

圖8 弧形現(xiàn)澆導(dǎo)流墻操作架示意圖

（2）鋼筋安裝

為保證鋼筋施工中墻體鋼筋的穩(wěn)定性，采取間距2.5 m 的附加筋與受力主筋焊接并形成梯子骨架。在架立鋼筋梯子骨架時，要求豎筋與橫筋焊接牢固，且保證鋼筋梯子位置和墻體鋼筋的穩(wěn)定性。

（3）模板安裝

弧形墻模板采用鋼模。局部采用定型化鋼模板支撐體系，內(nèi)楞采用方鋼管，垂直方向布置；外楞為雙拼槽鋼，水平方向布置。為保證混凝土的外觀觀感質(zhì)量，模板與混凝土接觸面需清理干凈，并涂刷脫模劑。由于污水處理廠池壁高度較高，封膜及模板安裝采用登高車輔助人工進行施工。

（4）混凝土澆筑

因墻體結(jié)構(gòu)高度較高，澆筑時應(yīng)按照長度方向來回澆搗，嚴禁超振和漏振，混凝土要嚴格控制泵送時間，防止時間過長，坍落度發(fā)生改變。澆筑完后要及時澆水養(yǎng)護，并采用薄膜等其他覆蓋材料保濕養(yǎng)護。

4 質(zhì)量控制要點

4.1 專項方案和驗收標準制定

池壁裝配式施工前應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實際對預(yù)制構(gòu)件體系深化，并制定四新技術(shù)施工專項方案和相關(guān)驗收標準。

4.2 預(yù)制構(gòu)件驗收

對進場預(yù)制構(gòu)件進行驗收，預(yù)制構(gòu)件外觀質(zhì)量不應(yīng)有明顯質(zhì)量缺陷，且不應(yīng)有影響結(jié)構(gòu)性能、安裝和使用功能的尺寸偏差。預(yù)制構(gòu)件尺寸偏差如表1所示。預(yù)制構(gòu)件運輸和堆放時，應(yīng)按設(shè)計受力條件支墊并保持穩(wěn)定，并注意對疊合板成品的保護。

4.3 模板安裝驗收

現(xiàn)澆墻體處，模板和支撐架必須滿足設(shè)計計算的強度、剛度和穩(wěn)定性，保證受力處有足夠的支承面積。各部位模板安裝位置正確，拼縫緊密、不漏漿。

4.4 混凝土澆筑

混凝土澆筑前進行材料配合比試驗，確定混凝土性能滿足設(shè)計和規(guī)范要求。UHPC 預(yù)拌過程中，嚴格控制水灰比和坍落擴展度，并確保連續(xù)澆筑，UHPC 需滿足表2 所示要求。對結(jié)合面混凝土加強振搗，保證連接位置施工質(zhì)量。現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的外觀質(zhì)量需滿足結(jié)構(gòu)功能和使用要求。采用鉆芯取樣方法，對預(yù)制雙皮疊合墻內(nèi)混凝土的密實性進行檢驗。

5 結(jié)語

大型污水廠站池體高大池壁施工質(zhì)量要求高，安全風險大，結(jié)合某具體工程實例，在生物反應(yīng)池內(nèi)池壁施工時，通過運用直線段預(yù)制雙面疊合墻和弧形段現(xiàn)澆混凝土施工技術(shù)，能大大提高整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量和施工效率，降低施工過程中的風險隱患。為保證墻體的防滲性，在直線段預(yù)制疊合墻與底板連接位置采用墻根部現(xiàn)澆墻體加UHPC 澆筑連接方式，以及直線預(yù)制段與弧形現(xiàn)澆段連接位置采用內(nèi)插鋼筋籠暗柱形式，增強了預(yù)制和現(xiàn)澆節(jié)點處的防滲性能，可為大型污水廠站預(yù)制裝配式應(yīng)用提供借鑒和參考。