薄壁防水混凝土对拉螺杆施工工法

(河南省水利第一工程局，河南 郑州 450000)

1 前 言

我国目前市场上薄壁防水混凝土模板加固方法主要包括“免对拉整体支撑加固法”和“对拉螺杆加固法”，而对拉螺杆方法主要包括两大类。第一类：对拉螺杆部分预埋在混凝土中，靠金属止水片及膨胀环止水；第二类：预埋塑料套管，对拉螺杆可以抽出周转，螺栓孔靠遇水膨胀止水腻子和膨胀砂浆止水。

河南省水利第一工程局“向阳QC小组”选定了“研发薄壁混凝土对拉螺杆止水的新方法”为活动课题进行攻关并取得了理想的成果。QC成果获得2017年全国水利行业一等奖，QC小组被命名为“2017年全国优秀质量管理小组”，研发的实用新型专利“对拉螺栓孔止水结构”获得授权，申请的发明专利《薄壁混凝土对拉螺丝止水结构及止水工艺》已公布，工法关键技术已通过河南省水利厅组织的专家审定。

新的施工工艺在汝州市输水工程上实际应用，取得了很好的经济效益和社会效益。通过总结和提高，新的施工工艺在鲁山县城南供水工程中进行推广和应用，实践证明综合效益显著。为了将薄壁防水混凝土模板加固方法标准化，经过应用实践和总结整理，形成了“薄壁防水混凝土对拉螺杆施工工法”。

2 工法特点

根据薄壁防水混凝土螺丝孔处渗径短、易渗漏的特点，薄壁防水混凝土对拉螺杆施工工法是利用实用新型专利“对拉螺栓孔止水结构”技术，在混凝土墙体浇筑完成后，对拉螺杆抽出后可多次周转利用。

与目前我国普遍采用的“工具式对拉螺杆”施工工艺相比减少螺杆投资，埋入的遇水膨胀止水塞耐久性好；与传统“通丝埋入式对拉螺杆”相比，在拆模时，由于周转螺杆已抽出，墙面没有外露螺杆的阻碍，使模板可以大面积一次性脱离墙面，拆模时间可缩短1～3d，大大提高了施工效率，缩短了施工工期；在安装、拆除时不会对模板造成损坏，模板周转次数增加一倍；与传统的PVC套管工艺相比，抗水压强度高且安全可靠；与“免对拉整体支撑加固法”相比，成本低且安全可靠。

3 适用范围

薄壁防水混凝土对拉螺杆施工工法适用壁厚0.2m以上，抗渗等级小于等于P6(最大作用水头与混凝土厚度之比小于30)的防水混凝土工程，包括水工混凝土建筑物、地下防水建筑物、给水排水构筑物等。最佳的技术经济条件是薄壁、高水头水工建筑物混凝土墙模板加固。

4 工艺原理

PVC套管采用硬质材料,既作为模板中间的对拉内撑，同时保证螺杆能正常抽出周转，塑料波纹管还能延长渗径，增加砂浆轴向抗推强度；扩孔的目的是剔除PVC管隔离层，使孔壁成毛面便于和封堵料及止水塞的结合，同时使孔内壁形成台阶，改变渗透方向，增大止水塞轴向抵抗力。利用迎水面水头压力顶推止水塞，压紧台阶处缝隙，提高抗水压强度。扩孔深度80mm是为了保证止水塞的砂浆保护层大于50mm；高压水枪清孔的作用不仅是清除孔内残渣，还有湿润螺孔作用，一方面使膨胀砂浆便于和孔壁结合，另一方面使止水塞预膨胀超前止水。

在孔内壁台阶前安装的止水塞，采用BW-91型遇水膨胀材料，遇水膨胀封闭渗水通道。止水螺杆孔封堵材料采用膨胀水泥砂浆，不但具有挤密抗渗、抗冲刷的保护作用，还具有对止水塞的止推作用。

薄壁防水混凝土对拉螺杆施工工法的关键部位是止水塞，关键工序是止水塞的安装。遇水膨胀止水条必须进行原材复验，加工长度不小于25mm,安装前必须进行清孔和润孔，用小型气锤连续打入止水塞，直到有较大的顿挫感为止，保证安装到位，压紧严密(如图1所示)。

图1 遇水膨胀止水塞止水结构

5 施工流程及施工要点

5.1 施工流程

施工流程图如下:

5.2 施工要点

a. PVC套管和止水塞加工：根据图纸，选用硬质PVC-U塑料管(水头大于10m时选用硬质波纹管)，螺杆直径14mm, PVC管内径18mm，外径20mm，下料长为墙厚。遇水膨胀止水塞制作过程：首先对遇水膨胀止水条验收，按图纸加工成塞。采用直径22mm圆形遇水膨胀止水条加工成止水塞，长25mm,形成直径20～22mm圆台体。

b.模板制安：模板厚度、螺栓孔间距、对拉螺杆直径及围檩等参数应根据混凝土浇筑工况进行受力计算，确保模板系统安全。按监理工程师批准的模板工程专项施工方案施工。

先钻模板孔后立一侧模板，将对拉螺杆穿入模板孔后，穿入PVC套管，最后立另一侧模板(将螺杆完全穿过两侧模板孔)。

c.混凝土浇筑：混凝土应分层下料，严禁直接冲击PVC套管。

d.拆模板：混凝土达到允许的拆模时间后，先拆对拉螺杆，再拆两侧模板。

e.对拉螺杆孔扩孔：对手电钻钻头长度标记(80mm)，在迎水面侧用冲击电锤进行扩孔，直径22mm，孔深80mm；在背水面侧用冲击电锤进行扩孔，直径22mm，孔深20mm。

f.安装遇水膨胀止水塞：安装前首先检查止水塞和扩孔质量，用高压水枪清孔并湿润。从迎水面将遇水膨胀止水塞用小型气锤打入塞紧。

g.膨胀砂浆封堵：首先对膨胀砂浆原材料质量验收，配合比为1∶1(重量比)，膨胀剂为水泥用量的10%。用口径19mm的水泥填缝枪对螺杆孔进行填塞、压实、抹平。初凝后喷洒混凝土养护剂养护，冬季施工时应有防冻措施。

h.特殊工况处理：混凝土墙体两侧都有防水要求时,需在两侧进行对拉螺孔止水封堵。

5.3 劳动组织

模板工程、混凝土工程人员组织按批准的施工方案实施，另外成立“对拉螺孔封堵专业小组”。

一个封堵小组按6人设置，组长一名，安装工3人，混凝土工2人。组长负责各工序的组织协调，对封堵质量及安全负责；安装工负责对拉螺栓孔的扩孔、清孔及遇水膨胀止水塞的安装，混凝土工负责膨胀砂浆的拌制、封堵及养护工作。

6 材料和机具

6.1 材料

对拉螺栓组件采用标准螺距螺杆，山型螺母配燕尾卡扣，螺杆直径14mm，长度为现场最大混凝土墙断面厚度另加500mm。塑料套管采用硬质PVC-U塑料管或硬质塑料波纹管，外径20mm，长度为混凝土墙厚；止水塞采用BW-91型遇水膨胀圆形止水条，直径22mm，下料长度25mm；膨胀砂浆配合比为1∶1(重量比)，稠度70～90mm，膨胀剂为防裂型膨胀剂，膨胀剂为水泥用量的10%，养护剂采用混凝土养护液。

其中BW-91型遇水膨胀止水条和膨胀剂使用前应对其膨胀率进行检验。

6.2 主要机具设备

主要机具设备如下表所列。

主要工具及设备表

7 质量控制

7.1 一般规定

开工前应做好技术交底，样板引路。施工时，除应遵守相应专业的混凝土工程施工及验收规范外，还应落实本工法质量保证措施。

7.2 材料验收

BW-91型遇水膨胀圆形止水条应符合GB/T 18173.3—2014标准，应具有缓膨胀性能，其7d的膨胀率不应大于最终膨胀率的60%，最终膨胀率宜大于220%；膨胀剂应符合GB23439—2009标准，混凝土养护剂应符合《水泥混凝土养护剂》(JC901—2002)标准。膨胀砂浆施工时应严格按照《混凝土膨胀剂应用技术规范》(GBJ50119—2003)施工。

7.3 过程控制

关键部位和关键工序：薄壁防水混凝土对拉螺杆施工工法的关键部位是止水塞，关键工序是止水塞的安装。遇水膨胀止水条必须进行原材复验，加工长度不小于25mm,安装前必须进行清孔和润孔，用小型气锤连续打入止水塞，直到有较大的顿挫感为止，保证安装到位，压紧严密。

7.4 验收检查

有满水试验要求的构筑物，应通过满水试验观察对拉螺孔封堵质量。对不具备满水试验条件且水头较小的给排水构筑物，参照满水试验方法，利用水柱法进行抗水压强度试验(如图2所示)；对不具备满水试验条件且水头较大的防水混凝土，参照管道单口打压试验方法，利用手动打压泵进行抗水压强度试验(如图3所示)。

图2 水柱法抗水压强度试验

图3 单口打压法抗水压强度试验

8 安全生产

经危险源辨识，薄壁防水混凝土对拉螺杆施工现场的危险源类别主要为临时用电和落地式脚手架。施工时必须严格遵守《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46—2012)、《扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130—2011)、《高空作业安全操作规程》等国家安全法规。

9 环保措施

9.1 文明施工措施

材料堆放划分区域，对拉螺杆、PVC管材、遇水膨胀止水条、膨胀剂、中砂、水泥等材料应搭棚存放，并堆放整齐，标识清楚，指定专人负责看管。对不同的材料依据性能采取必要的防雨、防潮、防晒、防火等措施。

9.2 环保措施

施工管理科在组织施工生产的同时，必须充分考虑环境保护工作，要把环境保护工作作为一项重要内容，纳入生产作业计划，督促项目部按计划实施。扩孔及膨胀砂浆拌制时应采取防风措施减少扬尘污染，PVC管等废弃料到指定地点掩埋处理。

10 效益分析

10.1 社会效益

a.薄壁防水混凝土对拉螺杆施工工法的推广和应用，在提高螺孔止水抗渗强度和降低施工成本的前提下，保证了工程安全施工，加快了施工进度，使向阳路输水工程和鲁山县城南供水工程提前实现通水目标，得到了建设单位的一致好评。

b.薄壁防水混凝土对拉螺杆施工工法应用成果和有效数据的总结，配合不同工况的模拟试验，可作为新图集和标准在类似工程的设计、施工等领域推广。

c.抗水压力测定方法(手动打压泵法和水柱法)质量控制措施，为混凝土对拉螺杆孔质量控制的量化标准提供了依据。

10.2 经济效益

汝州市向阳路东延道路工程输水工程全长3752m，混凝土模板制安加固时需设对拉螺杆孔约44000个，总节约费用104720元。

鲁山县城南供水工程，混凝土模板制安加固时需设对拉螺杆孔约18000个，总节约费用42840元。

10.3 环保效益

本工法与传统的通丝对拉螺杆工艺相比，减少了模板的损耗，节约了木材，对保护国家森林资源、构建生态和谐等环保工作做出了较大贡献。

螺杆由原来的一次性耗材转变为可周转的工具式材料，大大节约了钢材，减少了炼铁工业大气污染物排放量，对节能环保工作做出了贡献。

11 工程实例

11.1 应用实例一

汝州市向阳路东延道路工程输水工程包含两座跨河渠倒虹吸和长3283m盖板渠道，C30P6钢筋混凝土现浇结构，没有地下水。倒虹吸混凝土壁厚0.3m，最大水头8.5m；盖板渠混凝土壁厚0.2m，最大高度1.4m。混凝土模板制安加固时需设对拉螺杆孔约44000个，采用薄壁防水混凝土对拉螺杆施工工法克服了混凝土壁薄、水头高、易渗漏的难点，现场采用的对拉螺杆止水工艺经满水试验全部合格，大大减少了螺杆损耗量，缩短了拆模周期，综合效益显著；薄壁防水混凝土对拉螺杆施工工法操作简单，材料易购，使用的工具及设备已普及，具有很强的实用性；薄壁防水混凝土对拉螺杆施工工法属于国内首创，其中的关键技术已获得实用新型专利，申请的发明专利已公布。

11.2 应用实例二

鲁山县城南供水工程池体结构采用C30P6F150钢筋混凝土现浇结构，沉淀池(容积3500m3)及滤池(容积3000m3)壁厚0.4m,清水池(容积5000m3)壁厚0.3m。水池高度4m。混凝土模板制安加固时需设对拉螺杆孔约18000个。

采用薄壁防水混凝土对拉螺杆施工工法后，满水试验全部合格，从根本上解决了薄壁防水混凝土模板加固的难题。使用小型汽锤打入遇水膨胀止水塞，砂浆填缝枪进行砂浆封堵，大大提高了工作效率。薄壁防水混凝土对拉螺杆施工工法属于国内首创，实用新型专利经第二次实践，技术日趋成熟，进一步证明了本工法具有很高的推广价值。

12 结 语

本次开发的薄壁防水混凝土对拉螺杆施工工法，易于操作，成本低，耐腐蚀，耐久性好，抗水压强度高，适用范围广，是目前市场上止水对拉螺杆的最佳替代品，建议完善后加入图集予以推广。