大直径、圆形、薄壁预应力沉淀池施工工法

yeusamo

1  前言

随着国家对环保工作的日益重视，污水处理厂在保持生态环境、改善人民生活方面发挥着越来越重要的作用，而在污水处理厂的众多单体中，沉淀池在污水的二级处理方面发挥着重要的作用。由中建八局总承包的江心洲污水处理厂扩建工程共计14个沉淀池，直径48 m、50m 、52m，均为圆形、薄壁、预应力混凝土池体，在施工中采用专门设计的施工方法进行施工，很好的保证了池体的施工质量，取得了良好的经济效益。

2  工法特点

2.1 超长圆形混凝土池壁及大面积混凝土底板不设置变形缝及后浇带，混凝土不产生裂缝提高防水能力。

2.2 与传统池体不同，采用池壁、底板分离结构减少池壁、底板间变形约束；池壁为薄壁预应力混凝土结构。

2.3 采用覆膜竹夹板制作模板，易于控制池壁混凝土观感质量，施工速度快，周转次数高。

3  适用范围

适用于大直径圆形预应力混凝土池体施工。（后张法、无粘结钢绞线）

4  工艺原理

1 通过采用大型竹夹板以及钢管支撑体系，确保池壁混凝土观感质量；

2 分别在混凝土强度达到12.5MPa及40MPa时进行预应力张拉，避免混凝土池壁早期收缩裂缝的形成，减少温度变形对超长池壁混凝土的影响；

3 在底板上设置环状混凝土加强带，利用加强带混凝土的膨胀补偿周边混凝土的收缩形成防水性能好的大面积底板；

4 池壁、底板采用分离结构，池壁插入底板杯口中，杯口内灌聚硫密封膏做防水密封处理，从而达到减少池壁、底板间的变形约束并达到防水效果。

5  施工工艺及操作要点

5.1 施工工艺

桩基施工→基坑降水→土方开挖→垫层→测量放线→底板钢筋→底板支模→底板混凝土浇筑→池壁支单侧模板→池壁钢筋绑扎→池壁预应力钢筋绑扎→封另一侧模板→池壁混凝土浇筑→养护→拆除池壁侧模→第一次张拉→第二次张拉→封堵锚固端→杯口处理→试水

5.2 操作要点

5.2.1底板测量放线

采用全站仪在垫层上测定水池体中心点及底板外径圆周上的0°、90°、180°、270°五个基准点，再以中心点为基点按4°圆心角测定各圆周上的点，采用预先制作好的2m长弧形板画出相邻点间的弧线。

5.2.2底板混凝土施工

底板混凝土采用泵送浇筑，从池中心开始以2m宽为浇筑带，由内向外环向浇筑，混凝土浇筑要确保不产生冷缝。预先在钢筋网片上表面焊上浇筑带环向钢筋以及标高控制筋，为避免混凝土流淌造成环状加强带混凝土的尺寸不规则，在加强带与其它部位混凝土交界外采用5mm×5mm铁丝网隔开。如图5.2.2所示。

图5.2.2加强带部位处理示意图

混凝土浇到加强带处要及时按照加强带混凝土要求更换配合比拌制浇筑，加强带与非加强带混凝土交界处应加强振捣以利于混凝土结合。浇筑完终凝后及时覆盖浇水养护，养护时间不少于7d。

5.2.3池壁预应力筋施工（无粘结预应力钢绞线）

1 预应力筋制作

（1）下料前,应根据图纸计算出各部位预应力筋长度，并考虑到工作长度和构件内曲线长度,列出下料单，下料时应根据结构部位对预应力筋编号，以免混淆。

（2）下料时应遵循“先下长筋后短筋”的原则进行下料,开盘时应注意安全，防止钢筋反弹伤人。下料采用砂轮切割机切割不得采用电气焊。

2 预应力筋铺设

（1） 预应力筋应在池壁普通钢筋绑扎完后在进行铺设。铺设前应检查钢绞线外皮有无破损，对破损处用防水胶带黄油裹严，根据预应力筋水平位置在池壁钢筋网片上焊好矢高筋，并分别用粉笔画出每道无粘结预应力筋（以预应力筋底面为准）各点的位置，按照设计的配筋根数分束穿入理顺，理顺后用扎丝将预应力筋绑扎在矢高筋上，绑扎不宜太紧，以免损伤钢绞线外皮，也不宜太松，造成钢绞线移位。

（2）预应力筋铺设时应严格要求端部位置准确，张拉端承压板应与预应力筋垂直，其垂直位置偏差控制在5mm以内。

(3) 预应力筋安装位置应符合设计要求，钢筋水平方向弧度应与相应池壁的弧度保持一致。

(4) 预应力筋铺放完成后，焊接张拉端的螺旋筋及锚板。

5.2.4池壁模板制作与安装

1 池壁模板采用覆膜竹夹板支设，模板尺寸1.22m×2.44m，模板拼缝处采用50×100木方背钉，支撑体系采用Ф48钢管搭设双排脚手架。

2 双排脚手架采用钢管斜撑支撑在池底板上预先埋设的Φ22钢筋环上，钢管架水平向钢管及加固模板用的钢管应事先弯好弧度，以确保模板表面弧度平滑。

3 将模板长方向水平安装，长方向刚度相对较小便于控制模板表面弧度，单侧模板安装好后应复核模板弧度、垂直度符合要求后再进行墙板钢筋绑扎及安装另一侧模。

4 池壁、底板连接杯口处因操作面较小，杯口内部的墙板用200mm高的模板支设，出杯口后再采用整板支设，以便于模板拆除，避免损坏大模板。为防止模板底部漏浆，在杯口内部模板外灌满细砂，混凝土浇完后，清除细砂后再拆此处模板。

5.2.4杯口内部模板处理示意图

5 池壁内外模板间采用M12止水型对拉螺栓对拉，间距450×500。对拉螺栓中间焊50×50止水片，两端安放Ф40×20塑料垫片，混凝土成形后剃除塑料垫片，割除外露螺栓后采用防水砂浆补平。

5.2.5池壁混凝土浇筑

(1) 池壁混凝土浇筑宜采用泵送，混凝土应沿池壁环向下料，每层高度不宜超过1.0m，不可在同一点下料采用自然流淌的方式浇筑混凝土。

(2) 混凝土浇筑过程中应加强振捣，混凝土振捣采用插入式振动器，不可漏振。振捣棒应插入池壁中间，振捣混凝土时，严禁振捣棒接触钢筋、预应力钢绞线、模板、螺杆等。

(3)混凝土应连续供应，供应量应满足使墙板不出现冷缝。两个下料层交界处应将振捣棒插入下层混凝土中500mm进行振捣，以利于结合。

(4)混凝土施工除按要求制作强度、抗渗试块外，还应制作不少于两组同条件养护试块，以备张拉前检验混凝土强度是否满足张拉强度要求。

5.2.6预应力筋张拉（无粘结预应力钢绞线）

1 张拉顺序：根据本工程特点，按竖向自下而上逐层顺序进行张拉。每根预应力筋采用两端张拉，采用6台YCN—23型千斤顶同时对同一高度处的3根预应力筋进行张拉。

2 张拉应力：预应力筋采用二次张拉技术即当池壁混凝土强度分别达到C12.5 、C40时进行预应力筋张拉。预应力筋张拉力如表5.2.6所示。

表5.2.6预应力筋张拉力

张拉次数

壁板混凝土强度

张拉力

第一次

C12.5

（12.5/40）×193=60KN

第二次

C40

1395×139/1000=193KN

预应力筋的张拉应力控制程序为：0—0.3δcon—0.6δcon —1.03δcon锚固。

伸长值计算：

ΔL=PjLt/Ap?Es

式中：Pj—预应力筋张拉力，取张拉端的拉力与计算截面处扣除孔道摩擦损失后的平均张拉力；

     Ap—预应力筋截面积；

     Lt—从张拉端至计算截面的预应力筋实际长度；

     Es—预应力筋弹性模量；

     ΔL—预应力筋伸长值；

3 操作要点：

（1）张拉前必须先拆除池壁内外模板，以减少对张拉产生的约束。

（2） 在预应力张拉前对张拉端进行清理检查，然后在锚垫板根部剥除无粘结预应力钢绞线的塑料套管，装好锚板后逐孔装上夹片。

（3）安装张拉设备时，千斤顶张拉力的作用线与预应力筋末端切线重合。

（4）每一层三根预应力筋的六个端头同步进行张拉并保持相同的加荷速度。

（5）张拉时严格控制进油速度，回油应平稳。

（6）张拉达到控制张拉力后及时进行锚固，锚固件应牢固可靠，减少预应力损失。

4 锚固端封堵：张拉锚固后及时将多余预应力筋切掉，预应力筋切割后露出锚具夹片外的长度应不少于30mm，然后用C40细石混凝土封堵张拉锚具。张拉端封堵如图5.2.6所示。

图5.2.6预应力筋端部封堵示意图

5.2.7杯口密封防水施工

(1) 杯口密封防水应在预应力筋张拉完成后施工。

(2) 将底板杯口内清理干净，然后用吹风机将杯口内吹干。

(3) 在池壁上弹出聚硫密封膏的灌注高度控制线。

(4) 聚硫密封膏要自一点沿环向两个方向一次性灌注完成，以免出现接头。边角缝隙处用细钢筋反复插捣，以利于聚硫密封膏充满杯口内部。

(5)聚硫密封膏在表干后进行上部混凝土封口施工，封口混凝土要振捣密实表面平整。池壁与底板连接如图5.2.7所示。

图5.2.7池璧与底板连接示意图

5.2.8池体试水

1 池体试水应在预应力筋张拉、杯口密封防水施工完成后开始满水试验。试水前先将预留洞口用标准转砌筑封堵，并做防水处理，然后开始试水工作。

2 向池内充水分三次进行，第一次充水为设计深度的1/3，第二次充水为设计深度的2/3，第三次充水至设计水位。

3 每次充水后观察3天，通过池壁上钢尺记录一昼夜中的减少量（扣除蒸发）。蒸发量测定采用圆柱形的镀锌桶装半桶水，挂在测试的水池旁，测其24小时的单位减少量，即蒸发量。

4 充水时的水位上升速度不宜超过2m/d，相邻两次充水的间隔时间不应小于24小时。每次充水后24小时测量水位降值，计算渗水量。

6  主要施工机具设备

木工设备：电锯、电刨、手工锯、电钻等；

钢筋加工设备：切断机、弯曲机、对焊机、电焊机、砂轮切割机；

预应力张拉设备：6台YCN—23型千斤顶；

混凝土施工设备：搅拌站、混凝土输送泵、平板振动器、插入式振动器；

测量设备：全站仪、水准仪、钢卷尺。

7  质量标准

符合下列规范规程要求：

GB50202-2002《建筑地基基础工程施工质量验收规范》

GB50108-2001《建筑工程防水技术规范》

GB50208-2002《建筑防水工程质量验收规范》

GB50204—2002《混凝土结构施工及验收规程》

G3006—93《钢绞线、钢丝束、无粘结预应力筋》

    GB/T14370—93《预应力筋用锚具夹具和连接器》

    JGJ85—92《预应力用锚具夹具和连接器应用技术规程》

    JGJ/T92—93《有、无粘结预应力混凝土结构规程》

JGJ130-200《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程》

8  劳动力组织及安全注意事项

8.1 劳动力组织

单个池体需要劳动力如下：

 木工20人，架子工6人，钢筋工20人，混凝土工10人，普工20人，预应力张拉工6人，机械工8人。单池主体结构施工工期约为70天

8.2 安全注意事项

1 所有用电设备及配电柜应安装漏电保护装置，并张贴安全用电标识，严禁无电工操作证人员进行电工作业。定期进行安全用电检查，不符合要求的立即整改。

2 各种设备必须严格按安全操作规程进行操作，严禁违章作业。

3 定期对各种设备进行调试、保养和维修，保证施工设备安全可靠。

4 施工脚手架必须稳固、安全，高空作业施工人员必须系好安全带。

5 预应力筋张拉要有防止预应力筋滑脱伤人的防护设施。

9 环保措施

9.1 在施工过程中，自觉地形成环保意识，最大限度地减少施工中产生的噪音和环境污染。

9.2 张拉设备应定期保养、维护，避免油管漏油污染作业面。

9.3 混凝土和预应力施工时的废弃物应及时清运，保持工完场清。

9.4 严格按照当地有关环保规定执行。

10  效益分析

10.1 由于池体相同，在支设完毕后对模板进行编号，在周转时按照编号进行组装，从而降低了工人的劳动强度，提高了模板的周转次数。

10.2 大型竹夹板的使用，提高了池体混凝土的外观质量，即节省了池体的外粉刷的费用，同时社会效益也较显著。

10.3 池壁预应力混凝土的施工，既避免了池体出现的裂缝，又是以往施工工艺的革新，社会效益显著。

10.4 杯口内池壁采用短模板支设，减少了大模板的损耗；采用杯口内灌砂法控制了模板漏浆，节约凿除漏浆发生的人工。

11  工程实例

江心洲污水处理厂扩建工程共计14座沉淀池，池体直径48m、50m 、52m不等，池体底板厚400mm混凝土强度为C25S6，池壁厚250mm混凝土强度为C40S6，池壁设有6个锚固肋，池壁自上而下设18～22道低松弛预应力钢绞线。预应力张拉时自下而上对同一层3根钢绞线采用6个千斤顶同时进行张拉。采用本工法施工，成功的完成了沉淀池的施工，经过池体的满水试验，均无渗漏现象。同时大型竹夹板的使用、预应力的二次张拉、混凝土中掺加外加剂及粉煤灰、全站仪的应用等先进的施工方法的应用，均取得了可观的经济效益和社会效益。