高温下曝气池薄壁结构的大体积混凝土施工方法

叶根果

中交一航局第三工程有限公司 辽宁大连 116000

1 工程概况

伊拉克巴士拉污水处理厂项目是一航局首次在极热条件下进行施工，工程地处伊拉克巴士拉省巴士拉市，巴士拉市号称世界热极，历史上有记录的最高气温为58.8℃，一年当中砼入模温度超过30℃的时间大致在四个月左右，施工条件恶劣。四期1#、2#曝气池为四期项目最大的土建单体，池体为大体积薄壁结构。众所周知，大体积混凝土本身就易产生裂缝，而当砼入模温度超过30℃时，混凝土更易产生裂缝。不仅影响工程质量，后期对裂缝的修补所产生的费用也是极其高昂的。因此本工法就是针对以上问题，对高温下曝气池薄壁结构大体积施工过程中的裂缝进行控制，而在伊拉克当地，砼入模温度的控制对裂缝的控制起着决定性的作用，因此我们将着眼点放置于此，以达到提高混凝土质量，节约后期修补费用，为公司长期在伊拉克地区施工奠定基础[1]。

图1 曝气池平面布置图

2 简述施工特点

本施工方法有以下几方面特点：

（1）热带沙漠高温气候，且昼夜温差大。

（2）单个曝气池池壁结构多样且分为55个施工单元，每个施工单元包含不同形式的墙体，多则有四道墙少则有两道墙。墙体分为500mm厚，6.65m高中央十字墙；500mm厚，6.55m高外圆弧墙；300mm厚，5.5m高直墙；300mm厚，5.5m高圆弧墙等。

（3）针对混凝土拌合用骨料的温度控制；混凝土拌合用水温度控制；混凝土浇筑时气温的选择；混凝土浇筑后温度监测等措施保证了砼裂缝得到比较有效的控制。

3 施工工艺原理

依据本工程项目建设中存在的地理因素及其结构特性，经过对不同结构形式的墙体进行分析，采用降低骨料、拌合用水、运输工具、模板温度等一系列措施，确保了曝气池薄壁结构大体积砼的施工质量。

4 施工工艺流程及操作要点

曝气池总工艺流程：

基础、垫层施工→垫层防水→找平层施工→底板钢筋绑扎→底板模板支立→底板砼浇筑→池墙钢筋绑扎→池墙模板支立→池墙混凝土浇筑→梁板脚手架、模板支立安装→梁板钢筋绑扎→梁板砼浇筑→满水试验→回填。

曝气池底板完成后，作业队伍利用在曝气池底板上安装的塔吊（50吨＊米）或履带吊，进行侧墙顶板的施工。施工的顺序要从内向外、从下到上推进，即：先施工中央的十字墙及走台顶板、梁，从中间向东西两侧推进，墙、柱、梁、板的浇筑以对应的底板为单位进行施工，依旧按照先施工独立段之后，再对夹裆段进行施工的顺序来展开[2]。

薄壁墙体分项工艺流程如下：

施工准备→测量放线→钢筋绑扎→模板支立、止水带安装→混凝土浇筑→拆模养护→验收。

4.1 施工准备

施工准备阶段主要有测量布设点、人员、材料以及机械设施。首先，测量控制点由业主指定的3个控制点（每个点有含坐标与高程）。项目部对施放的测量控制点进行校核，满足规范要求，测量结果上报监理批复后用于本工程。其次是机具准备，检查所有参与此分项施工的设备状态是否良好，备好易损配件,机械设备定期检修保养，保证设备正常运行。最后是材料准备，在物资用料的贮备量方面要比预计用量要多点；砂、石、水泥等材料要提前预购，并在检查合格后，足量储备。

4.2 薄壁墙体施工方法

（1）测量放线。测量人员根据交底中施工坐标表的坐标数据实地放样，做好墙体基础边线、轴线的标记；现场墙体钢筋、模板垂直度及偏位采用垂球加钢尺进行控制，采用全站仪进行校验。

（2）施工缝设置。浇筑曝气池墙体施工时，水平施工缝留设如下：

第一道施工缝：500mm厚外墙留设在+0.15m标高处；300mm厚内隔墙留设在-0.15m标高处；300mm厚圆弧内隔墙留设在-0.05m标高处。

第二道施工缝：500mm厚外墙留设在+6.3m标高处；500mm厚中央十字墙留设在+6.4m处。

（3）钢筋工程：①钢筋制作。钢筋制作阶段，要复核钢筋加工表跟设计图相符，查验下料表以确保无遗漏或错误，先试制，合格后方能开展成批制作，加工制作完成的钢筋要做好标记，并堆放整齐。②钢筋绑扎与安装。依据图纸要求进行钢筋绑扎，复核设计图与配料表无误，认真查验成品尺寸符合下料表指定要求。核对无误后采用20#铁丝绑扎钢筋。绑扎池壁墙体水平筋前，检查竖直预留筋是否有起皮，如有则采用钢刷将锈皮除掉，墙体内外钢筋网间距依靠φ10mm水平定位拉筋进行控制，墙体钢筋网外侧采用与砼同标号的水泥砂浆垫块支垫，垫块与定位拉筋均成梅花形布置，间距1.5m左右，墙体保护层严格控制在4cm。在绑扎中关键是要把控好其搭接的位置和长度，还要避免钢筋及扎丝外露。当浇筑后还要检查钢筋是否位移或变形，有则要及时予以调整。③钢筋连接和锚固。根据本工程钢筋特点及设计要求，钢筋连接长度除辅助筋采用焊接搭接，主筋均采用绑扎搭接。

（4）模板工程。模板工程是该工程中的重点，其关系着安全、质量及观感问题，所有池墙直线段模板采用组合钢模作为模板，组合钢模面板为3.5mm厚钢板，尺寸为1.5×1.2m，圆弧段墙模则采用面板为3mm厚的钢板制作，池墙模板在后方模板加工厂制作加工，墙模板支撑系统由Φ48mm钢管配调节螺丝（共5.3m长，调节行程300mm）作为斜向支撑。

墙模板由3.0mm或3.5mm厚钢板、小肋（5#等边角钢，间距180mm）、横向背带（10#槽钢）、竖向背带（对扣10#槽钢）、斜撑、对拉螺栓等组成，外墙砼有严格的防水要求，因此外墙模板采用对拉螺栓加焊3×40×40mm的防水环，侧模板处设长6cm，壁厚1cm可重复使用的大头螺母，与监理协商暂时内隔墙不需要特殊的防水处理，采取PVC套管加对穿螺杆的加固工艺。对拉螺栓的间距根据池壁实际尺寸确定为不大于1000×1000mm，拼缝处螺杆水平间距为不大于500mm。支模程序有：施工准备→放线→支模→止水带安装→支撑调直纠偏→全面检查校验→模板固定→模板施工走台、爬梯设置。

（5）砼工程。结构墙、柱的混凝土标号为C30。混凝土为场内自有3.0m3拌合站供，场内运距0.5km。采用泵车浇筑进行施工，具体施工方法严格按照施工作业标准操作。

4.3 施工操作要点

（1）钢筋工程。钢筋需在送检合格后才能加工并使用，严格依据作业规程操作，加工的尺寸和形状均要符合设计要求，偏差必须把控在规定范围内，堆放时要整齐且做好标示，还要做好防雨水及防污防锈工作，绑扎长度要规范，安放的垫块要准确且牢固，确保净保护层的厚度能达到设计标准[3]。

（2）模板工程。模板支立前，做好周围的检查工作，无障碍物，保证模板的顺利安装。模板支立时，注意随时检查模板是否有不顺直、拼缝不严密及损坏等情况。必须在混凝土强度达到要求后再拆模，严禁野蛮拆模，同时不得破坏构件外表及棱角。模板拆除后，对表面有缺陷的砼表面及时进行修补，以满足规范要求。施工过程中，现场保证一台全站仪，测量人员全程跟踪进行控制，控制好模板边线对角线，倾斜度及顶部高程。

（3）混凝土工程。首先，施工中主要的原材料要做好防晒、保温等保护措施，严格控制混凝土的拌和、运输、浇筑时间，采取一早一晚的策略，拌和好的混凝土要及时浇筑到模板内，不符合要求的混凝土不准进行浇筑。其次，在拌合混凝土阶段，要相应减少其温度力，促使其得到补偿收缩；对各工序测温时要做好记录，不符及时整改。最后，浇注完工后，要做好养护阶段工作，确保质量。

5 质量控制措施

5.1 钢筋

（1）钢筋在进入施工现场时，要依据该地区的建设标准来抽试件进行力学性能的检验，确保其质量能够达到有关标准及规定；

（2）钢筋的连接符合设计要求；

（3）在进行钢筋的安装作业时，其级别、品种以及规格与数量均要与工程设计的标准要求相符合；

5.2 模板

（1）模板接缝严密不漏；

（2）在进行混凝土浇筑作业前，要对模板进行清理，确保模板干净且无杂物；

（3）在实际作业过程阶段，要保证模板接触混凝土的这一面干净无杂物，并且涂刷上具有隔离作用的隔离剂；

（4）在施工中，模板上固定的预埋件以及预留孔洞确保无遗漏，并且要保证安装达标和牢固；

5.3 混凝土

（1）施工混凝土所运用的原材料必须严格按当地区的建设标准来进行取样检验，保证其质量能够符合建设要求；

（2）对于混凝土结构强度要进行查验，确保其强度等级能够达标且符合工程设计的要求和标准。

（3）对于试件检查要实施随机抽取的方式，在浇筑混凝土的现场抽取，其取样要与试件留置均符合该地区的试验要求；

（4）混凝土作业中所运用的是连续浇筑，所以从始至终均要确保运输、浇筑、间歇的全部时间不可超过于该混凝土的初凝时间；

（5）施工缝的留置满足设计、施工要求；

（6）混凝土浇筑完成后及时采取有效的养护措施；

6 简述工程中的节能降耗及环保措施

6.1 节能降耗措施

（1）蓄水罐采用遮阳篷、冷风机双重措施降温，比传统的加冰块的方式即节省了拌合时间又降低了成本，特别适合在中东热带干旱气候条件下的施工。

（2）养护采取滴灌式的养护方式即保证了良好的养护效果又降低了淡水的使用成本，尤其在巴士拉这种炎热干旱的地区更加的适合。

（3）拌合用的砂石料采用苫布与浇冷水相结合的方法，既明显降低了骨料的温度又比单纯浇水降温的方式大大节省了用水量。

6.2 环保措施

（1）成立环境保护小组，由项目经理和各部门相关负责人组成，项目经理为环境保护小组组长。

（2）认真学习环境保护法有关方面的规定和要求，确保施工所有活动在保证不污染环境的前提下进行。

（3）对于施工人员在施工中的环境保护意识要重点加强，落实好培训和教育，以提高施工人员对施工环境的保护意识以及对环保重要性的认知，以确保人人均能自觉遵守环境保护法。

（4）作业时，废机油、生活垃圾等必须集中处理，禁止随意乱扔。

7 应用实况

本工程位于伊拉克南部城市巴士拉，距离首都巴格达约580公里。工程设计日污水处理能力15万吨/每期，合同涵盖土建施工，机电选型、采购、安装、调试以及一年的试运行服务。主要构筑物包括：进水螺旋泵站、文丘里管道、曝气池、终沉池、干化池、氯化池、污水泵站、清水储存池、氯化建筑、行政楼、厂房、门卫、围墙及员工宿舍等。四期曝气池是工程的最大土建单体，拟建曝气池位于厂区北侧，共有2个结构单体，每个结构单体分为55个结构形式相似的施工段，构筑物池壁为薄壁大体积砼结构。通过对降温后的混凝土进行全过程控制及观测，获得砼入模温度控制与裂缝控制的对应关系，为裂缝控制的研究积累宝贵经验及数据。

8 结语

通过对本项目的研发，形成高温下曝气池薄壁大体积砼施工过程裂缝控制的手段，在本项目上首次使用全过程温度控制，已获得合理的砼入模温度，从而达到后期裂缝被有效控制的效果。减少了后期裂缝修补的工作量，节省了施工材料，节约工期，同时因为提高了砼结构的质量，有效提高中交品牌在伊拉克地区的影响力，合计降低工程成本约800万元。