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關于大型泵站工程施工的幾點體會

關于大型泵站工程施工的幾點體會

李家梁

(深圳市廣水建設工程有限公司,技委會名譽主任、教授級高級工程師)

蔡雄榮

(深圳市廣水建設工程有限公司,副總經理、注冊一級建造師)

李  駿

(深圳市廣水建設工程有限公司,項目總工程師、工程師)

         

 摘  要】本文總結了保證泵站工程回填地基上建(構)筑物結構穩定的施工方法,

探討了如何滿足鋼筋混凝土結構設計構造要求,以及在鋼筋混凝土水工結構施工中,為達到使用功能要求而采取的防滲措施。

關鍵詞】回填地基;設計構造;結構裂縫;混凝土施工縫;止水環構造

1、 建(構)筑物工程基礎地基回填處理

1.1  基礎地基回填處理由來

泵站工程一般由前池、進水池、泵房和流量計井組成。各單項工程廠房基礎均為大開挖,待廠房地下結構施工完成以后,基坑土石方回填至地面設計高程,再根據設計平面布置完成地面以上建(構)筑物工程施工。

某大型取水泵站工程基礎設計開挖深度為13.3 m~14.0m,基底結構外側開挖工作面1000mm,四周邊坡設計為1:1(設有兩個1.5m寬臺階)。泵房基坑回填9.1m高度時,設計布置15000mm×4000mm×4500mm消防(兼冷卻)水池,消防水管和冷卻水循環水管全部穿過水池和泵房混凝土壁與泵房內設備相連接。由于泵房底板地基為基巖層,因此減少水池與泵房之間的沉降差是保證消防水管和冷卻水循環水管安全運行的施工重點。

泵房墻壁結構外側設計有鋼筋混凝土框架外廊,層高5.2m,框架柱1000mm×300mm,框架梁300mm×550 mm,框架柱基礎落在13.6m回填土地基上,減少外廊框架結構與泵房主體結構的沉降差,是保證外廊框架結構穩定的關鍵。

流量計井廠房內設計有橋式單梁起重機,廠房軸線1000mm×600mm框架柱布置在


鋼筋混凝土井壁上,井壁底板地基為基巖層,而1軸線框架柱基礎卻落在回填地基上,回填

深度10.0m,1軸線框架柱基礎除承受起重機動荷載外,還要承受10.87m高度磚墻荷載。如何保證廠房內行車延長跨框架柱基礎穩定,是應該分析總結的施工技術。

1.2  基礎地基回填料選擇和施工方法確定

1.2.1 基礎地基回填料選擇

本工程基礎地基回填高度9.1m~13.3m,按設計0.92壓實度施工沉降量是會較大的。由于泵站工程處在水庫引渠之下,所以地下水位較高,同時進水池最高洪水位達到36.56m,比基坑底面高出9.86m,如果采用砂粘土作回填料,高水位會增大沉降量。根據以上分析,我們選擇了壓縮量比較小的土夾石,由于土夾石是從基坑中直接開挖出來的,石料級配很好,填料的密實度較高,浸水以后填料壓縮量甚微,基本能達到控制沉降差之目的。

1.2.2  基礎地基回填施工方法確定

   各廠房基底混凝土墻壁外側開挖工作面為1000mm。首先采用振動夯機夯實,夯實遍數控制在3~4遍,虛鋪厚度不大于250mm。夯實之前一定要將其填料鋪平,夯幅重疊三分之一進行。當填筑層升高,工作面加寬后能滿足振動壓實機工作時,采用25T振動壓實機碾壓,每層碾壓遍數不少于3遍,虛鋪厚度不大于350mm?;靥钪磷钌弦粚訒r,觀測連續碾壓三遍的累計沉降量控制在不超過75px。

1.3  基礎地基回填處理效果

上述回填地基上的建(構)物工程施工完成后,經過滿水帶負荷試運行,直到泵站工程竣工全面檢查驗收。歷時1年2個月,經過雨季和滿水位的考驗,未發現回填地基上建(構)筑物工程沉降量過大而影響泵房內工藝管網和橋式單梁起重機正常運行,也未造成泵房外廊框架結構產生裂縫等現象,基礎地基回填處理完全滿足建(構)筑物工程使用功能要求。

2、壁式結構鋼筋混凝土裂縫分析與處理

壁式結構鋼筋混凝土裂縫產生有多方面的因素,諸如原材料、施工方法和設計構造等,本文就鋼筋混凝土結構設計構造問題進行一些探討。

2.1  鋼筋混凝土結構伸縮縫布置

某大型取水泵站流量計井工程設計為鋼筋混凝土壁式結構,井壁外廓尺寸為15.38×18.83m,井壁厚1000mm,井內深11.9m,進出水管道孔洞直徑1520mm,管中心距底板面高度1700mm。工程竣工驗收時,三個流量計井壁均未發現肉眼所能看見的結構裂縫。泵房工程設計為鋼筋混凝土壁式結構,墻壁外廓尺寸為29.8×30.6m,墻壁厚1200mm,水泵安裝

層深度11.5m,進水管道孔洞直徑1720mm,管中心距底板面高度1600mm。在進行大型設備

安裝之前,泵房四周墻壁出現了混凝土裂縫,并有不同程度的滲水印跡。

根據水工混凝土結構設計規范,巖基鋼筋混凝土壁式結構(地下)伸縮縫設置長度為20m,而泵房工程伸縮縫設置長度大幅度大于設計規范要求。由此可得出結論,滿足鋼筋混凝土結構伸縮縫設計構造要求,確保鋼筋混凝土結構使用功能是十分重要的。

2.2  鋼筋混凝土結構加強鋼筋設置

鋼筋混凝土結構設計時,需要對墻壁孔洞、結構斷面突變處及結構強度薄弱部位增設加強鋼筋,使鋼筋混凝土結構應力均勻分布,而不致于結構局部產生影響使用功能的裂縫,合理進行鋼筋補強而滿足結構設計構造要求就顯得十分重要。

2.2.1 墻壁孔洞加強鋼筋應合理布置

  鋼筋混凝土墻壁管道孔洞位置鋼筋切斷以后,需要設置鋼筋補強,一般除增設孔洞環向鋼筋外,還要在孔洞縱橫方向設置附加鋼筋。在增加水平附加鋼筋時,需要考慮相鄰孔洞之間結構應力均勻分布,相鄰孔洞應設置通長附加鋼筋。

泵房進水管道孔洞除增設環向鋼筋外,縱橫方向也分別設置了附加鋼筋,但水平附加鋼筋是單個孔洞獨立設置的。根據計算知道,泵房墻壁孔洞加強鋼筋截面是孔洞切斷鋼筋截面的2.1倍。由此可見,不合理的加強鋼筋布置是混凝土裂縫集中在兩管道孔洞水平中心位置垂直方向的主要原因。

2.2.2 結構斷面突變位置應設置加強鋼筋

泵房水泵安裝層和管道操作層高差3.9m,而管道操作層是整體鋼筋混凝土結構,鋼筋混凝土墻壁與管道操作層相接處產生了較大裂縫,很明顯這是由于相接處結構斷面突變,結構應力不均而形成的。為了預防結構斷面突變部位產生結構裂縫,需要在較小斷面增加補強鋼筋,可采用不同長度的加強鋼筋分級布置。

2.3  鋼筋混凝土裂縫處理

首先對出現的混凝土裂縫進行精確觀測,觀測時使用游標卡尺(讀數精度±0.02mm),待混凝土裂縫變形穩定以后才能進行防滲處理。根據裂縫的寬度和滲水情況采取不同的處理方法,當裂縫寬度小于或等于0.1mm時可以不做任何處理;當裂縫寬度大于0.1mm,小于或等于0.15mm時,采用填充密封法,沿裂縫鑿出20mm×15mm(寬×深)的“U”型槽,采用改性環氧樹脂漿液涂刷“U”型槽界面,封閉槽底裂縫,在封閉槽底漿液硬化之前,采用摻入水泥的改性環氧樹脂膠泥填充“U”型槽,最后沿裂縫橫向300mm寬的范圍內涂抹3mm厚環氧樹脂乳液膠泥防護層;當裂縫寬度大于0.15mm時,采用壓力注漿法,即壓力灌注水溶性


聚氨酯漿液。施工方法如下:首先沿裂縫兩側斜向鉆孔到裂縫,埋置注漿嘴,用環氧樹脂膠泥和毛紡布粘貼封閉裂縫,注漿嘴間距30~50㎝。對每條連通的裂縫,先將注漿嘴用鋁鉚釘堵上,留一個注漿嘴用電動注漿機壓水,在封閉的裂縫上進行滲水試漏,當裂縫試漏達到不滲水時方可進行壓力注漿。壓力注漿操作如下:將電動注漿機補縫器插入注漿嘴,使漿液通過注漿嘴注入裂縫,當相鄰的注漿嘴中流出漿液時,就可以拔出補縫器,堵上鋁鉚釘,將補縫器移到相鄰注漿嘴連續注漿。垂直縫一般由下向上注漿。最后清理表面,沿裂縫橫向300mm寬的范圍內涂抹3mm厚環氧樹脂乳液膠泥防護層。

3、鋼筋混凝土水工結構防滲措施

壁式鋼筋混凝土水工結構對防滲要求較高,除混凝土配合比要求抗滲以外,水工混凝土施工時采取防滲措施也十分重要。本文就水工結構混凝土施工過程中,結構混凝土施工縫處理、保證管道套管埋設混凝土密實和管道止水環設計安裝進行探討。

3.1  水工結構混凝土施工縫處理

水工鋼筋混凝土采用混凝土輸送泵車澆筑時,其坍落度為12~350px,一般來講都摻入了適量的摻合料,如粉煤灰等。當第一次混凝土澆筑到最上層時會出現水泥浮漿,混凝土凝固以后表面形成了強度低、光滑的水泥粉煤灰層,這層浮漿是產生滲漏的根本原因。因此,必須對施工縫進行鑿毛處理?;炷两K凝之前,將表面浮漿全面認真地鑿除,直到露出新鮮的碎石,并沖洗干凈。第二次澆筑混凝土之前,首先鋪筑一層約100mm厚同標號的水泥砂漿后,再進行混凝土澆筑。某泵站三個流量計井共六條施工縫,只有一條施工縫有滲水印跡,經查閱混凝土施工相關資料,出現滲水印跡的這條施工縫,正是由于混凝土施工縫鑿毛處理不徹底形成的。  

3.2  管道套管安裝時混凝土密實的保證措施

管道套管可以在澆筑混凝土之前安裝到位,也可以澆筑混凝土墻壁以后后置安裝。前者應保證套管周圍封模嚴密,嚴防漏漿而形成蜂窩孔洞,另一方面確保套管下方振搗密實;當套管是后置安裝時,一方面鑿除套管周圍不密實的混凝土以及有礙二次澆筑混凝土的死角,另一方面應在套管上方預留二次灌漿窗口,不要使灌漿坍落形成滲漏施工縫。

3.3  水工混凝土結構中管道安裝止水環防滲功能分析

管道穿過鋼筋混凝土墻壁時,一般都設計有止水功能的管道套管,當管道埋設在較長距離的混凝土中時,如果既不設置管道套管,也不設計安裝止水環,當管道一端伸出結構外壁以后,管道的室內端就會發生嚴重的滲水現象。例如,某鋼管管道在混凝土中埋設長度7.8m,由于管道沒有設計安裝套管和止水環,室內管端就出現了滲水現象,下面就來探討一下,為什么會有滲水現象發生。

大家都知道,混凝土膨脹系數是0.000005m/m·℃,而鋼管膨脹系數是0.000012m/m·℃,其差值為0.000007m/m·℃,當冬季與夏季溫差達到23℃,管道直徑1.5m時,混凝土與鋼管徑向差就達到0.24mm,足以達到滲水間隙,再加之鋼管外周光滑,在地下水的壓力下,使滲水速度加快。如果在管道外壁安裝止水環,上述滲水狀況大為改善,這是由于溫度升高時,管道與周圍混凝土之間間隙變小,阻止了水的滲流。當溫度降低時,雖然混凝土與鋼管之間間隙增大,但由于止水環間鋼管管道比混凝土收縮大,止水環與混凝土之間更嚴密,極大地阻止了水的滲流。

根據上述原理,進行了防滲處理,在室內管端鑿開鋼管周圍混凝土加焊止水環,然后在止水環內側灌注高標號混凝土,止水環外側加焊鋼筋網,再用高標號混凝土封閉,從而徹底解決了管道周圍滲漏問題。


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