壁根铰接无粘结预应力圆形池体施工工法

1壁根铰接无粘结预应力圆形池体施工工法(编号：SZJXGF10-2008)完成单位：深圳市市政工程总公司主要完成人：高俊合、李劲松、黄锐文、黄治国、彭迎祥1．前言污水处理厂沉淀池等圆形池体，一般直径较大，且池壁带有许多不同直径的孔洞。此类池体竖向设计一般采用普通钢筋混凝土即可满足受力要求，而在水平计算中，往往因为直径太大，昼夜温差和季节温差的变化均会引起很大的环向拉应力，一般的普通钢筋混凝土难以同时满足强度和抗裂的要求，而为了达到这两项指标，就不得不加大壁厚，配置过密的钢筋或者沿池壁竖向设缝。但这些常规工法往往导致结构渗漏、整体性差、抗震性能差等问题。一般的有粘结预应力和无粘结预应力技术能够部分解决抗裂的问题，但存在如下个问题：1．由于池体底板面积大，常规的设置施工缝的分仓施工方法，往往导致底板渗漏，如何实现无缝施工；2．规的壁根固结方式导致壁根配筋加强，很不经济，采用何种新型的壁根铰接形式，如何施工；3．近年来池壁通过设置无粘结预应力筋，减薄池壁，但施工中如何保证这类薄壁结构支模及混凝土浇筑质量；4．大直径池壁预应力筋如何设置，如何张拉；5．由于壁孔的存在，尤其是大直径孔的存在导致预应力张拉时池壁局部应力集中而开裂，施工中如何监测。深圳市市政工程总公司通过多项工程实践，研制了“壁根铰接无粘结预应力圆形池体施工工法”，较好地解决了上述问题。2．工法特点2.0.1底板无缝施工，确保了底板的整体性及耐用久性，并节省了工期。2.0.2采用特殊材料充填的铰接壁根，保证了沉淀池的抗渗性能。2.0.3池壁分段设置无粘结预应力，分阶段（两次）张拉，池体抗裂、抗渗性能好。解决了常规钢筋混凝土结构因设置施工缝导致的渗漏、整体性差等问题2.0.4可实现薄壁结构（壁薄、钢筋密集）混凝土一次无缝浇筑。2.0.5节材、节地；2.0.6造价低（比普通钢筋混凝土池体工法降低造价约20%）。3．适用范围适用于大直径圆形池体结构建造。如污水处理厂的沉淀池等。4．工艺原理本工法的工艺原理是，通过对底板、池壁、壁根的使用完全不同的结构、构造材料及施工措施，实现了技术先进、质量可靠、造价降低的新型薄壁池体技术。主要原理有：4.0.1通过在混凝土中添加膨胀剂（700mm以下厚度的底板）或设置膨胀加强带（700mm以上厚度的底板）的方法实现底板的无缝施工；4.0.2底板与池壁之间，采用杯形铰接接口，保证池壁张拉阶段底板与池壁的微小变形，预应力施工完成后，采用自流平型聚硫密封膏、C30细石混凝土等密封杯口，保证了沉淀池的抗渗性能；4.0.3在池壁中分段设置无粘结预应力筋，并采用二次张拉，以达到减少池壁厚度，避免常规钢筋混凝土池壁分瓣带来的渗漏等问题；4.0.4在施工中采用孔洞周围局部加强配筋和预应力张拉监测技术，保证了孔洞周边不出现应2力集中导致的开裂现象。5．施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程总体施工工艺流程见图5.1。5.2工艺操作要点5.2.1底板及杯口施工1．混凝土垫层施工。2.按设计图纸进行底板钢筋下料、绑扎；底板双排钢筋网之间采Φ20@1000×1000钢筋马凳。3.支模板。模板采用2cm厚11层全新木夹板，斜撑采用2cm厚松木板作三角支架，三角支架采用砼钢钉固定在垫层上，间距500mm，模板用钢钉钉在三角斜撑上，模板弧面要做出圆滑、平顺的曲面。杯口模板底面支撑用φ12钢筋间距1m作支撑，φ12钢筋焊接在杯口钢筋上，杯口钢筋用点焊连成整体，以保证砼浇筑时模板不位移。4.混凝土配比设计要求。选用低水化热及抗酸能力较强的硅酸盐水泥，通过掺加一定比例的抗裂减水剂、高效减水剂、粉煤灰等外加剂、掺合料，配置出抗渗、抗裂的混凝土。5．膨胀加强带。对于厚度大于700mm的底板可在砼收缩应力昀大的部位设置膨胀型加强带（700mm以下可不设），带内砼掺入具有微膨胀性能的抗裂型防水剂，其掺量比带外高些并配以附加钢量（具体掺量由添加剂厂家根据自身产品的性能及该底板的体量确定）从而提高膨胀加强带砼的抗拉强度，且提高昀易开裂部位的砼膨胀率，消除该部位砼内的拉应力避免砼开裂。这样底板可一基础施工基坑开挖、地下管道安装、垫层施工底板、杯口钢筋混凝土施工池壁、进出水渠钢筋混凝土施工池壁预应力筋第一次张拉池壁预应力筋第二次张拉锚头封堵、池壁杯口填塞池体满水试验装饰工程、土方回填、验收图5.1总体施工工艺流程3次浇注，实现无缝施工。节省了工期，并确保了结构的整体性及耐用久性。6.混凝土浇筑方法及注意事项1).混凝土底板：底板混凝土为C25、S6商品混凝土，底板混凝土体积大，为降低混凝土浇筑温度，底板混凝土浇筑一般在夜间进行。由于浇筑面面积较大，受混凝土泵送车回转半径的限制，混凝土入仓采用两台以上拖式输送泵输送至浇筑仓内。浇筑时采用插入振动器分层振捣密实。2).沉淀池底板混凝土也采用分层浇筑，浇筑时从边缘进行，并尽量减少间歇时间。砼振捣采用平板和插入式振动器分层振捣密实。3).沉淀池杯口部分的砼浇筑应在底板砼浇筑30min后进行，防止砼压出后造成蜂窝麻面。为保证腋角部分及杯口部分的砼密实，应在砼初凝前进行二次振捣，压实砼表面，同时对根部的砼表面整平。4).底板表面的整平与压实，设置底板砼表面高程控制桩，砼浇筑时拉线进行整平，用杠尺对砼表面整平。5).底板混凝土浇筑后表面泌水要及时清除，在混凝土初凝后，终凝前表面用木拍反复抹压密实，并将表面抹光。12小时内底板混凝土表面铺盖麻袋，派专人浇水养护不少于14天。5.2.2池壁混凝土施工1.钢筋的加工、绑扎普通钢筋按图纸要求进行钢筋加工、制作。钢筋的绑扎应牢固可靠，池壁钢筋绑扎时，为防止壁体钢筋歪斜，绑扎时加设临时支撑钢筋，在墙体两侧搭设简易脚手架将墙体竖向钢筋固定，竖向钢筋与脚手架连结点用12#铁绑扎。预应力钢筋的加工、绑扎见预应力张拉一节。2.池壁模板支撑体系1)池壁模板支撑系统设计池壁外墙模板主要承受侧向压力，模板侧面受力考虑如下因素：振捣砼时产生的荷载；新浇砼对模板侧面的压力；倾倒砼时产生的荷载。池壁模板采用φ48钢管斜向支撑及φ8钢丝绳配合花蓝螺栓形成壁板支撑系统。圆池3.6米高程的流水槽的支撑体系，采用门式钢管脚手架，上部设置可调顶托，其支撑体系同池壁模板支撑体系相互独立。池壁模板，采用18mm厚全新11层木夹板，木方采用80×80mm，长2米的松木，钢管为φ48mm长6m钢管，采用大型加工厂加工成图纸要求的弧度；对拉杆采用φ12圆钢。模板设计见图5.2.2池壁模板体系示意图。2)池壁模板支模工艺采用先支内模，内模外采用80×80mm木方＠300作竖向支撑，用钢钉固定，绑钢筋后，穿上对拉杆。用同样方法立外模，环向钢管竖向间距＠600mm，用蝴蝶扣固紧，通过穿墙对拉杆固紧内外模板。对拉杆穿设时要避开预应力筋，保证图纸的设计位置，非预应力筋可适当调整位置。穿墙对拉杆在模板内侧焊接限位片，外垫30mm厚胶垫，胶垫间距为池壁厚度，通过限位片固定模板，确保池壁的截面尺寸。模板垂直度控制：模板在支设过程中，每支设一层模板高度，采用吊锤进行校正后固定，待模板支设到设计高度后，用全站仪进行复核，以满足设计及施工规范的要求。4一次浇注高度图5.2.2池壁模板体系示意图模板曲面的控制：模板的曲面通过环向钢管来固定，外侧环向钢管＠600mm，通过对拉杆固定形成模板曲面的支撑体系。钢管经过计算，加工成一定的弧度，采用蝴蝶扣扣在内外环钢管上，拧紧对拉螺栓，逐步固紧，模板通过对拉螺栓上的限位片，随着对拉螺栓的紧固，模板由平面弯成曲面，形成池壁的光滑曲面。拆模后将胶垫取出，并将露出的对拉螺栓头割去，抹砂浆封闭。3)池顶板（进出水渠）模板进出水渠底板及墙板与池体外墙一次支模成型。采用满堂式门式脚手架支撑，间距900mm布置，顶托上布置环向支撑钢管，上布置木方，间距300mm，上铺18mm厚木夹板。模板支设好后，对模板的尺寸、标高、板面平整度、模板支撑的固定情况进行一次全面检查，如出现大的尺寸偏差或松动，要及时纠正和加固，并将板面清理干净。检查完后，门式钢管脚手架设置纵横向水平拉杆和斜拉杆，离地面20~30cm处设一道，向上纵横方向每隔1.7m左右一道，设置的剪刀撑间距6m，以保持整个模板体系的稳定。4)预埋件及预留洞口的处理池壁及顶板上的穿墙管道，应加设止水环，并应将其牢固地固定在模板上或焊在主筋上，同时加强该处局部模板的支撑，以保证标高及位置的准确。内墙施工：底板浇筑前，预留内墙插筋，施工缝留在底板表面。内墙模板支设，分二次支设，其支设方法按常规方法进行支模。3.混凝土浇筑沉淀池的池壁采用无粘结预应力钢筋混凝土结构，池壁厚度250mm，C40混凝土。1)浇筑前做好如下准备工作。a.施工缝应事先清除干净，保持湿润，但不得积水。浇筑前施工缝应先铺50mm厚与砼中水泥与砂配比相同的水泥砂浆，所铺的水泥砂浆与砼浇筑的相隔时间不应过长。5b.混凝土浇灌前，检查池壁、梁内预埋管、预埋件位置是否产生移位，检查锚垫板是否与端头板紧密贴合，是否有平移或转动。检查垫板处的钢筋网尺寸和位置是否符合要求。c.浇筑预应力混凝土前，检查支撑体系，是否支撑体系能满足上部荷载要求。2)混凝土浇筑方法采用一气呵成的连续浇筑方法。浇筑顺序从另一端向相反方向投料，在距该端4m～5m处合拢。3)混凝浇筑时分层浇筑、分层振捣，每层厚度不宜超过40cm，上下层浇筑时相隔不宜超过1h（当气温在300C以上时）或15.h（当气温在300C以下时）。上层混凝土必须在下层混凝土振捣密实后方能浇筑，以保证砼有良好的密实度。4)浇筑分段长度宜取4m～6m，分段浇筑时必须在前一段混凝土初凝前开始，保证混凝土浇筑的连续性。5)此类池体池壁厚度较小，钢筋密度较大、存在预埋套管、预留洞，砼时的落下高度大于2m时，施工时须采用特制的小直径串桶下混凝土。6)混凝土振捣采用手提式长振捣器，辅以人工配合振捣。振捣砼时，振动棒不得触击预埋管、钢筋和模板。7)浇筑砼要随时注意检查校正支座钢板、端部锚固板及其它预埋件的位置。8)池壁砼浇筑到顶部时应停0.5h，待砼下沉收缩后再作二次振捣，以消除因沉降而产生的顶部裂缝。4.混凝土养护混凝土浇筑12小时内，墙体用湿麻袋或草帘覆盖，并设专人浇水养护不少于14天。5.拆模砼浇筑完成，达到一定强度后即可拆除模板，以加速模板的周转，但拆除时间不可过早，以防砼结构损坏、变形。1)不承重的侧面模板，应在砼强度能保证其表面及棱角不因拆模而受损后方可拆除，一般须达到2.5Mpa的抗压强度。2)对于墙身模板，考虑到对拉螺杆是不拆除的，必须保证对拉螺杆与砼胶结有一定强度，墙身拆模时须在二天后方可拆除；3)对于承重模板，如顶板等，拆模时砼须达到75%的强度。5.2.3池壁无粘结预应力施工池壁预应力筋分两次张拉：当池壁砼达到C12.5时，进行第一次张拉；当池壁砼达到C40时，进行第二次张拉。1．无粘结预应力筋施工工艺流程见图5.2.3。2.预应力施工要点1)预应力筋下料、制作固定端锚具。预应力筋是整盘供应的（盘重约2~3吨），需切割成工程所需长度。切割时需由有一足够长的空地(5×70m)。下料完毕后，即制作固定端锚具。钢绞线的下料长度等于钢绞线在结构内的长度、张拉预留长度及下料误差三者之和。下好料的成品钢绞线不能有死弯及磨伤；下好料的钢绞线应按长度分类堆放。注意事项：预应力筋下料完毕，及时检查其规格尺寸和数量。2)预应力筋铺设：预应力筋在结构按设计要求的位置布置。6注意事项：a.由专人进行放线，预应力筋绑扎后及时进行检查。b.预应力筋穿束过程中及完毕后，对预应力筋包皮破损情况进行检查，如有破损应立即用防水胶带包缠。c.预应力筋穿束过程中及完毕后，敷设的各种管线不应将预应力筋的垂直位置抬高或压低。3)预应力筋就位固定：预应力筋的垂直位置由普通钢筋的位置控制，关键点误差在±10mm。预应力筋的水平位置应保持沿池壁外侧普通钢筋位置。4)放置螺旋筋：在预应力筋端部按设计要求放置螺旋筋，承担预应力局部压力。5)锚垫板的安装与固定：从预应力筋端套入锚垫板，并将其稳固焊在锚固肋的普通钢筋上。锚垫板均须与预应力筋保持垂直。6