防渗抗裂技术在污水处理厂构筑物市政工程施工中的应用——以汕头市潮阳区谷饶镇污水处理厂为例

文｜广东省源天工程有限公司 吴小龙

一、引言

随着我国城镇化建设速度加快，城市人口激增，对市政污水处理能力日渐提升，各地政府不断加大对污水设施建设的投资规模，纷纷对原有的污水处理厂实施改、扩建。污水处理厂构筑物在长期使用过程中，污水中含有大量无机、有机污染物，汞、镉、铬等重金属，对构筑物混凝土结构产生直接影响，浇筑混凝土时水泥产生大量的水化热，内外温差控制难度较大，对混凝土的防渗抗裂质量控制提出很高要求。因此，需要采取综合防治裂缝措施才能满足构筑物质量标准。

二、构筑物结构裂缝产生原因

1.结构裂缝产生原因

污水处理厂构筑物体积大，浇筑混凝土数量很多，内部钢筋非常密集，混凝土在高密度钢筋网中振捣至每个角落难度较大，尤其在连接部位、高度变化大部位难以全部振捣到位，加上振捣过程可能会遇到临时停止供料、天气突变、临时停工等影响正常施工因素，导致内部混凝土流动性能相差很大，很容易出现结构性裂缝。

2.温度裂缝产生原因

混凝土原料中含有水泥成分，构筑物浇灌混凝土数量多，大量水泥在短时间水化过程中散发巨大的热量，导致构筑物内外产生较大的温度差，当内部温度应力超出约束力时就会产生裂缝，此时温度差产生的混凝土裂缝逐步变化扩大，直接贯穿结构体，达不到原有设计的抗渗指标。温度裂缝产生与水泥品种、使用数量、结构体厚度等密切相关。

三、防渗抗裂技术在污水处理厂构筑物混凝土施工中应用

防渗抗裂技术污水处理厂构筑物混凝土施工中有很多种手段，如可采用高性能膨胀抗裂剂、跳仓浇筑混凝土结构、无缝施工法、无粘接预应力混凝土施工法、其他细部构造防渗技术等工艺、材料实现构筑物防渗抗裂功能。下面以汕头市潮阳区谷饶镇污水处理厂为例进行构筑物防渗抗裂技术应用阐述。

1.工程概况

汕头市潮阳区谷饶镇污水处理厂总规模7.0 万m³/d，本次二期扩建规模为3.8 万m³/d，新建生产构（建）筑物：细格栅、曝气沉砂池及精细膜格栅间、调节（水解）池、2#AA/生物池、磁混凝高效沉淀池、污泥浓缩池、污泥调理池、污泥脱水间及除臭系统等，改造及拆除构（建）筑物：改造现在孔室絮凝斜管沉淀池为接触消毒池及加药间、改造1#AA/0 生物池回流系统，并拆除现状细格栅及旋流沉砂池、二沉池、配水井及污泥泵房、二次提升泵房等。采用截流式合流制排水体制，将入河排污口进行收集合并，通过截流设施将污水接入截污管道，输送至污水处理厂。

2.构筑物施工特点和难点

磁混凝高效沉淀池及转盘漏池工作面小、设备预埋件多及尺寸高程要求精准，在施工全过程中必须始终将水处理构筑物的工程质量及预埋件尺寸控制作为主要质量控制点，工程预留孔洞多、预埋管件多，且结构混凝土完成作业面要求达到高标准。因此，必须将模板、混凝土抗渗防裂作为重点，以确保混凝土结构成形质量及精度，为设备安装工程精度提供良好基础。

3.采用高性能膨胀抗裂剂实现构筑物防渗

污水处理厂新建池类工程主要为细格栅、曝气沉砂池、调节（水解）池、2#AA/生物池、磁混凝高效沉淀池、污泥浓缩池、污泥调理池等，池类构筑物混凝土抗渗设计等级要求达到P6。池体混凝土均为C30,砼中最大氯离子含量小于0.2%,最大碱含量应小于3.0kg/m3，混凝土工程防水等级为2级，本构筑物池体对混凝土气密性要求高，施工前需进行混凝土气密性试验，浇筑时必须振捣密实到位，不能少振、漏振。

图1 1mm 处针棒状晶体

通过对不同性能防渗剂的指标对比，选用 WT-HEA 高性能抗裂防水剂，HEA属硫铝酸钙类膨胀剂是一种双膨胀源高效抗裂的产品。WT-HEA 高性能抗裂剂防水剂掺入混凝土后产生水化反应，生成的硫铝酸钙使混凝土适度膨胀。可抵偿混凝土收缩等产生的拉应力，另外生成针棒状晶体（图1）在水泥石结构内部有更好的致密性，此外还掺入了少量的纤维状高分子聚合物防水效果更好。高效防水剂掺量占胶凝材料总重量6-8%，抗压强度比基准混凝土提高强度10%以上，限制膨胀率：水中7d≥0.03%，抗渗标号：最高达到P30 以上，高效防水剂不含氯离子，对钢筋不会产生锈蚀，碱含量比较低且不会引起碱-集料反应，可设置膨胀加强带。按照防渗抗裂缝混凝土设计配合比需要，掺入膨胀抗裂防渗剂按含量6%计算WT-HEA 进行搅拌，使用商品砼运输车送至现场进行浇筑。池体构筑物完成后进行满水试验，渗漏部位毛孔能自行封闭，很好地满足设计指标要求。

4.大型池体结构混凝土采用跳仓浇筑技术

污水处理厂工程中新建2#AA/生物池，改造1#AA/0 生物池等大型池体，其中AAO 生物池椭圆形（尺寸：长 77.5m×宽18.8m×高8.8m）,底板厚度1000mm，底板混凝土分段浇筑两个区域浇筑,第一次浇1、3段，第二次浇2段，每一阶段再分段浇筑，分段分块必须控制好止水，每段浇筑连续进行，不得间断。AAO 生物池池壁高度为8.8m，厚度为0.5m—0.8m,混凝土分三层浇筑，第一层浇筑由底板开始从±0m 至3m处,第二层浇筑3m，浇至走道板面6m 处，第三层浇筑为2.8m,浇至顶板8.8m 处，二沉池为圆形，半径为16.7m，底板厚度为0.7m，池壁厚 0.65m,同时也采用跳仓浇筑技术，混凝土抗渗等级为P8。在大体积混凝土池类结构混凝土施工中，减少裂缝是主要质量控制手段。由于AAO 生物池体积达到12821.6m3，浇筑混凝土数量极多，大量水泥在水化作用下析放出水化热，导致结构体内外温度差异很大，当内部温度迅速提升时很容易使混凝土结构产生裂缝，直接影响到池体的正常使用功能，因此采用跳仓法分成3 段，分2 个区浇筑混凝土降低水泥水化过程中产生热量，在浇筑时采用直接通入冷水管、加入冰块降低内部温度，外部采用遮阳、洒水喷雾降温等综合措施控制温度裂缝的产生。对于控制结构裂缝产生，通过设置后浇带，伸缩缝中设 300mm 宽中埋式橡胶止水带（图2），池体结构伸缩缝薄弱部位由专人细致振捣实施严格质量控制，振捣时快插慢拔，振捣延续25～35s，确保混凝土振捣密实。对于施工缝的处理，清理软弱松动部分，并洒水湿润，先浇厚度为50～100mm 与原配合比同样的水泥砂浆后再浇筑。满水实验一次性完成充分说明了采用跳仓浇筑技术能很好减少混凝土产生的有害裂缝。

5.无缝施工法在大型池底板中的应用

污水处理厂新建的二沉池为圆形，半径为16.7m，底板厚度为 0.7m，池壁厚0.65m,池壁高度为5.6m。初沉池、二沉池在污水处理中工艺要求非常高，刮泥机伸臂必须要与池底板能高度相吻合，一旦底板出现沉降，刮泥机难以发挥应有作用。因此，初沉池、二沉池需要整体浇筑，要降低底板应力比较集中的部位避免发生沉降情形的出现，在应力集中部位设置加强带，掺入含量8%的高性能膨胀抗裂外加剂，加强带的混凝土选择完全补偿混凝土，待普通混凝土浇完后再进行加强带浇筑并用多层钢丝网片间隔。无缝施工法在超大体积圆形的初沉池、二沉池应用较多，能减少池体沉降的发生，很好地满足质量标准及设计要求。

6.无粘接预应力技术在池壁施工应用

AAO 生物池及二沉池底板厚度仅为0.7—1m，AAO 生物池及二沉池外观要求高，墙壁不允许设伸缩缝，按照规范要求满荷载作用时不产生大于0.2mm 的裂缝，要采用无粘接预应力技术才能满足设计要求。池壁体积大，模板安装要选择定型 5mm 厚的热扎钢模板，模板安装一次立模3m 高，人工配合门机进行安装，面板采用，二沉池墙壁周长105m，一次性安装预应力筋难度大且无法满足池壁抗裂性能。因此，对池壁圆形沿四周分成3 段搭接预应力筋，每隔 60°设置锚固肋，张拉顺序错位 60°从下向上进行，避免出现未张拉的部分出现收拉裂缝。无粘接预应力施工技术在初沉、二沉池圆形构筑物应用，较好地起到实现防渗抗裂效果。

7.其他部位防渗技术应用

污水处理厂其它构筑物中如细格栅、曝气沉砂池需要浇成整体，连接部位合理设置后浇带，等待沉降符合规定时间后再用微膨胀混凝土浇筑连接部位。磁混凝高效沉淀池及转盘漏池工作面小、设备预埋铁件比较多、尺寸精度要求高的技术难点，采用预埋铁件加焊止水钢板方法，多个预埋铁件共同使用一块止水板，浇灌混凝土必须专人振捣密实。施工缝内设置BW 遇水膨胀止水条，安装前清理好施工缝周围杂物并保持干燥，当混凝土浇灌时止水条遇水膨胀可达到抗渗目的。

四、结语

污水处理厂工程构筑物体积大，浇筑混凝土数量多，需要根据具体情况采取不同的防渗抗裂措施，选择性能好的高效抗渗添加剂以保证施工的构筑物满足严格的防渗抗裂标准，避免污水处理厂构筑物的裂缝发生的可能性，为污水处理厂早日投产打下坚实基础。

图2 中埋式橡胶止水带