浅析单元组合式水池结构自防水施工中的注意事项

李立红

中化二建集团有限公司 山西太原 030021

因混凝土具有取材容易、易于成型、耐久适用，以及抗渗、抗腐蚀性能优越等诸多优点，在水工构筑物中充分利用混凝土结构本身的自防水性能来进行止水、防水已成为工程界的共识。这种结构环境适应性极强，且不需另做防水层，因此可节约资源、降低工程成本。但由于混凝土抗拉强度和抗温度变形能力均较低，结构构件超过一定规模，混凝土就会开裂，这大大消弱了混凝土结构的抗渗和抗腐蚀性能。为避免上述不良影响，充分发挥混凝土结构的自防水性能，常将钢筋混凝土结构水池设计成两种结构形式：一是整体式钢筋混凝土结构水池，二是单元组合式钢筋混凝土结构水池。前者由于受混凝土性能的影响，容积较小，只适用于小型结构；而后者通过在池体内增设变形缝，可有效地避免结构裂缝的产生，适用于大中型钢筋混凝土结构水池。

随着社会的发展，构筑物逐渐向大型化、规模化发展，传统的整体式混凝土结构水池由于容积有限已远远不能满足需求。因此，单元组合式钢筋混凝土结构水池的应用领域不断扩大。但单元组合式钢筋混凝土结构水池施工工艺复杂、细部节点较多，且施工要求较高，在施工中如何保证各节点部位的施工质量，是施工中需重点关注的问题。

1 单元组合式钢筋混凝土结构水池的特点

在大中型水池的设计、施工中，由于池体长度、宽度均超过了相应设计规范的最大值，因此常被设计成单元组合式结构。这种结构由几个独立的混凝土板块单元及相邻板块单元间的橡胶止水带组成。为抵抗温度变形和结构不均匀沉降对池体的不良影响，相邻单元板块间一般设计贯通的变形缝（变形缝的宽度通常为30～50mm）。变形缝处各单元板块的钢筋、混凝土完全断开，仅靠设置在单元板块间的抗拉伸性能良好的橡胶止水连接形成整体。相比整体式混凝土结构水池，其具有以下特点：

1.1 结构的整体性较差

整体式结构钢筋混凝土水池因没有变形缝，整个池体的钢筋、混凝土均不断开，整体性较好，抵抗不良环境因素的影响能力较强。而单元组合式结构水池是由几个独立的混凝土板块单元及相邻板块单元之间的橡胶止水带组成，相邻板块单元之间设置有一定宽度的贯通变形缝，因此结构整体性较差，抵抗不良环境因素的影响能力较弱

1.2 对地基的处理要求较高

由于整体式结构水池底板为一整体的钢筋混凝土板块，整体性能较好，抵抗地基局部不均匀沉降的能力也相对较高。而单元组合式结构的水池底板是由几块混凝土板块组成的，相邻之间无刚性连接，变形缝处设置的橡胶止水带虽具有一定的伸缩变形能力，但如果局部地基承载力不足，特别是靠近某一变形缝处时，就会出现单元板块靠近该变形缝的一端下沉、另一端上浮现象的发生。如果发生不均匀沉降的板块上设置有壁板，则底板的微小位移都会引起壁板上部较大的位移，这一方面可会加剧地基的不均匀沉降，另一方面如果板块单元相对位移超过橡胶止水带的极限变形值或其产生的拉力大于止水带与混凝土结合强度时，止水带就会撕裂或被整体拉出，从而造成严重的工程事故。

1.3 施工工艺复杂

整体式结构水池施工工艺较为简单，施工组织容易，其施工流程见图1。

单元组合式结构水池因设置有贯通的变形缝将底板与壁板分割成几个独立的混凝土板块单元，施工工艺较为复杂，施工组织难度较大。其施工流程见图2。

1.4 施工缝的设置与处理质量要求高

水池施工时，池壁水平方向需要人为设置一道或多道水平施工缝，以满足施工工艺的要求，并在水平施工缝处设置钢板止水带来预防渗漏的发生。对于整体式水池，只要保证水平施工缝处钢板止水带的焊接质量及安装质量即可；而对于单元组合式水池，由于壁板设计有垂直贯通的变形缝，钢板止水带需在此处断开，变形缝处还设置有橡胶止水带，所以施工时不仅要保证水平施工缝处钢板止水带的施工质量，还要保证水平安装的钢板止水带与垂直设置的橡胶止水带交叉处的施工质量。

1.5 变形缝的设置与施工很关键

单元组合式水池在变形缝处常设置中埋式橡胶止水带，将变形缝两侧的单元板块连接形成整体。变形缝一般宽30～50mm，并靠设置在变形缝内的止水带中间圆孔部位来抵抗温度变形和结构不均匀沉降。整个池体在该部位仅靠设置的8～10mm厚的橡胶止水带来实现止水、防水，如何保证两种不同材质的材料可靠连接和将止水带中间的圆孔部位准确定位于变形缝内，并保证其在砼浇筑过程中不移位、不损坏非常关键。特别是底板内水平设置的橡胶止水带下方部位在混凝土浇筑过程中极易发生孔洞、蜂窝等缺陷。因此，该部位也是整个水池极易发生渗漏的关键部位。

图2 单元组合式结构水池施工工艺流程图

上述几点分析对比表明，单元组合式水池在结构整体性、抗环境不良影响方面均不如整体式钢筋混凝土水池。由于其对地基整体承载力要求较高、施工工艺较为复杂、细部节点较大且极易产生缺陷，因此在施工过程中确保上述各部位的施工质量，是保证其结构自防水性能的关键。

2 背景项目简介

中化二建施工的某污水处理厂项目中AAO反应池长×宽×高为84.8m×67.5m×6.6m，设计容量为3万m3，最大容量约3.6万m3，为钢筋混凝土污水池。整个水池由纵、横向四道贯通的变形缝将池底板、壁板、内隔墙、上部导流槽分为9块独立的板块单元，相邻板块单元之间设30mm的变形缝，变形缝处依靠中埋式橡胶止水带将9块独立单元连接形成整体，变形缝处的防水、止水完全由中埋式橡胶止水带保证。

3 关键部位施工操作要点及其注意事项

3.1 地基处理

对于单元组合式钢筋混凝土水池，因其底板面积较大，且整个底板各板块之间为柔性连接，为防止局部地基承载力不足，产生不均匀沉降，造成止水带破坏，常需进行地基处理。本工程采用天然级配砂石对地基进行加固处理，换填厚度1000mm。控制要点如下：

（1）首先由项目质检人员会同监理对原材料进行验收，确保原材料合格，级配符合要求。

（2）对基层进行清理，对超挖部分按要求处理，确保基层平整。

（3）摊铺前对原材料天然含水量进行测定，确保含水率控制在最佳范围内。如原材料过干或过湿，应在摊铺前采取适度洒水或翻松、晾晒等措施进行处理。

（4）每层摊铺厚度控制在300～500mm，采用人工配合推土机分层铺填，摊铺过程中由工程技术人员随时检查标高，确保摊铺厚度准确。如图3所示。

图3 换填厚度控制

（5）压实时采用不小于12t级振动压路机进行碾压。碾压时先低速静压2～3遍，使其表面平实；然后进行振动压实，直至表面无明显轮迹为止；最后进行现场取样试验，压实系数不小于96%，合格后方可进行下层施工。压实时，应缓慢、多次碾压；碾压自两边逐渐向中间进行，碾轮每次重叠15～25cm，避免漏压；边缘及边角压实不到之处，采用蛙式打夯机夯实。地基压实、取样如图4所示。

图4 地基压实、取样

（6）为减少地基不均匀沉降，提高地基整体性及承载力，每层摊铺及压实时应一气呵成，且上下两层摊铺和碾压方向应垂直，避免同方向施工。

（7）碾压过程中严禁采用贴薄层的方法进行找平。如果局部厚度不足，应采用人工挖至层底，修整接茬面，使其垂直，然后填筑新料。先用蛙式打夯机夯实3～5遍，最后进行整体碾压。

（8）施工完成后，按要求进行载荷试验。应取基坑中间或角部进行试验，以确保地基处理效果。如图5所示。

图5 地基载荷试验

3.2 施工工艺确定

本工程纵、横向各两道变形缝将底板、壁板分成9个独立板块。因变形缝处设置有橡胶止水带、填缝板，且缝隙宽度仅为3mm，施工时变形缝两侧板块只能逐块浇筑，不能同时施工。为确保施工进度，本工程采用了间隔法施工，如图6、图7所示。底板先同时对称施工1#、2#、3#、4#、5# 板块，然后再进行其余板块的施工，壁板施工参照底板进行。

图6 单元板块划分

图7 现场壁板间隔施工

3.3 变形缝处止水带安装及混凝土浇筑

（1）橡胶止水带规格、型号应按图纸要求选用，材质宜选取天然橡胶。

（2）现场止水带连接应采用效果较好的热接硫化法进行，严禁采用冷接。如图8所示。

图8 止水带现场连接

（3）止水带安装时应保证止水带中间圆孔部位准确就位于变形缝内，并保证在混凝土浇筑过程中不移位、不损坏。如图9所示。

图9 止水带现场安装示意图

（4）因底板变形缝处的止水带为水平安装，混凝土浇筑时止水带下方极易产生孔洞、蜂窝等缺陷，严重时会导致重大的质量事故。为此，施工中应特别注意，混凝土浇筑时严禁将混凝土直接倾倒在止水带上，可在止水带外浇筑，使混凝土自然流向止水带的下方。浇筑时先将混凝土浇筑面浇筑至略高于止水带水平面，然后暂停浇筑，沿板块四周对变形缝处止水带的下方部位进行振捣；振捣时将振捣器从止水带边缘斜向45°插入止水带下方，边振捣边派专人用钢筋钩勾住止水带外边缘，对止水带进行上下轻微的晃动，以保证橡胶止水带下方气体完全排除；待止水带下方混凝土振捣完成后，方可分段分层浇筑上部混凝土。浇筑壁板混凝土时，变形缝处亦应重点注意，必要时可从模板外侧二次振捣，以确保该部位的施工质量。如图10、图11所示。

图10 变形缝处止水带效果图

图11 模板外侧二次振捣

（5）待变形缝先施工一侧的板块单元混凝土施工完成模板拆除后，派专人仔细检查止水带两侧与混凝土接触部位，如有缺陷应由项目技术负责人制定修补方案，并按方案施工，严禁随意填抹水泥砂浆。

3.4 壁板水平施工缝的设置

（1）本工程池壁高度为6.6m,下部池壁厚700mm，上部池壁厚300mm,为异形变截面钢筋混凝土墙体。为了控制墙体精度、减少施工缝的留设数量，本工程分别在池壁变截面处设两道水平施工缝。如图12所示，施工缝采用3mm厚的镀锌钢板制作。制作尺寸如图13所示。

图12 水平施工缝设置示意图

图13 钢板止水带制作示意图

（2）止水钢板设置在墙体中间，两端弯折应面向池内，如图12所示。水平施工缝位置确定好后，应根据标高控制点在钢板止水带上口拉通线，以保持其上口平直。

（3）采用钢筋焊接固定止水钢板，在钢板止水带下口标高位置焊接横向短钢筋，以支撑钢板；两端焊接在池壁钢筋网片上，间距500mm。钢板止水带上口采用横向短钢筋里外焊接在池壁钢筋网片上，间距500mm，以固定止水钢板。

（4）钢板的接头采用搭接焊，搭接长度为150mm，两端均应满焊，焊缝高度不低于钢板厚度。

（5）当钢板止水带穿过扶壁柱时，因与柱箍筋产生交叉，需做细部处理。具体做法是将钢板止水带范围内的柱箍筋折断，与钢板止水带焊接，如图14所示。

图14 止水带安装

3.5 水平施工缝与变形缝交叉处的细部构造处理

在单元组合式水池施工中，池壁变形缝内设置的垂直止水带与水平施工缝内设置的水平钢板止水带相交处也是施工过程中应控制的重点部位。如不能对该部位进行有效处理，后期水流会沿着两种止水带之间的缝隙渗漏。本工程中橡胶止水带和钢板止水带均设置在壁板中间，为保证该部位的施工质量，在距离相交处1m处开始对钢板止水带的设置位置进行微调，使其逐渐偏离壁板中心，并在相交处位于壁板厚度的1/4处，下层壁板混凝土施工时在水平施工缝内橡胶止水带和钢板止水带之间用50mm×100mm的方木设置深100mm的止水凹槽。待上部壁板混凝土浇筑时，清除凹槽内的杂质，洒水湿润，以保证混凝土的结合质量达到止水、防水效果。

3.6 变形缝密封膏的施工

变形缝处填缝膏的施工质量是确保该处防水效果的第一道屏障，必须加以重视，本工程采用双组分聚硫密封胶。

（1）变形缝处采用手提砂轮或钢刷进行表面处理，确保粘结界面干燥、清洁、无油污和粉尘，并暴露出坚硬的结构层，对于局部潮湿部位采用喷灯进行烘干。如图15所示。

图15 变形缝清理

（2）密封膏混合要完全充分，双组分混合至颜色均匀一致，可采用小型搅拌机进行搅拌。

（3）涂胶前先在变形缝两侧面上刷涂底涂料，待其自然干燥后立即涂抹密封膏。如图16所示。

图16 涂刷底料

（4）密封膏拌合时应少量、多次，随拌随用，确保在初凝时间内用完。

（5）每条变形缝应尽可能一次施工完成，冷接缝时应清除表面杂质并修整成斜接缝，涂刷底料，确保施工质量。

（6）涂胶施工时应从一个方向进行，并保证胶层密实，避免出现气泡和缺胶现象。

（7）胶层在完全硫化前要注意养护，不得泡水或人为损坏。

严格按照以上步骤施工，最终，本项目水池试水一次成功（图 17、图18）。

图 17水池试水一次成功

4 结论

图18 工程效果图

通过对单元组合式钢筋混凝土结构水池与整体式钢筋混凝土结构水池在几个方面的对比，总结得出了单元组合式钢筋混凝土水池结构自防水施工在各个环节中应注意的事项，并结合工程实例论述了具体施工方法。随着大中型单元组合式钢筋混凝土结构水池的应用领域不断扩大，工程对其结构自防水的性能要求不断提高，按照上述施工方法及注意事项严格规范操作步骤，可在同类工程施工中确保施工质量，避免重大工程质量事故。随着科学技术的发展、施工经验的不断总结和积累，将会有更好、更先进的方法出现，从而使工程施工质量、工程管理水平不断提高。