浅析水厂结构工程的设计与施工

　　摘要：本文根据工程实例，论述了其水厂结构工程的的设计与施工。
　　关键词：水厂，设计与施工
　　1工程概况
　　某水厂设计规模为40万m3／d，两期工程规模均等，在工艺流程上互相衔接。工艺流程为：取水泵房一网格恕凝斜管沉淀池一气水反冲过滤池一清水池一送水泵房。
　　通过地质勘探表明，建设场地表层为0.8-3.5m厚的人工杂填土，其次为2.5-5.4m厚的淤泥层；地下水埋深0.2-2.7m。地下水对钢结构有弱腐蚀性，对混凝土无腐蚀性，但有弱侵蚀性。
　　为提供优质生活饮用水，该水厂供水水质不仅应符合生活饮用水标准(GB5749—85)，其中浊度小于lNTU、pH≥7.O，而且远期出厂水质还应达到“供水行业2000年技术进步发展规划”中二类水质目标。因此，对该工程的防水防腐措施的设计与施工要求严格。
　　该工程的设计与施工实践，以及一期工程多年的使用表明，其结构工程的防水防腐措施效果良好。
　　2结构自防水
　　水池类构筑物底板及池壁混凝土设计为C25、S6。采用42.5R的P.II硅酸盐水泥，水灰比不大于0.5。施工采用商品混凝土与泵送工艺，混凝土坍落度为10-12cm，应用粉煤灰与减水剂的“双掺技术”。为提高混凝土防渗抗裂性能，同时在混凝土中掺加ZY型膨胀剂，掺量为水泥用量的8％(取代同等用量的水泥，并配制试块试验合格后采用)。
　　该工程模板全部采用平整光滑的18mm厚竹质胶合板，模板拼缝用SGJL-851密封胶，要求拼缝严密不漏浆。混凝土池壁的模板采用Φ14@500的对拉螺栓固定。对拉螺栓中间满焊厚度2mm、长宽为100mmx100mm的钢板止水片。墙、柱模板支撑采用纵横双向钢管，除对拉螺杆采用双螺帽拉结外，在墙、柱底部还采用斜撑加固，确保不会出现跑模、爆模等现象。
　　为防止模板对拉螺栓在使用过程中锈蚀，在贴近模板两侧处用50minx50mmxl8mm木夹板做穿芯堵头。待混凝土成型并拆除模板后，先轻轻锹开木夹板堵头，再用氧割机割除对拉螺栓，形成50minx50mm的小凹坑，然后用膨胀砂浆(加水泥用量12％的膨胀剂)填补该小凹坑并压光。
　　池体底板与盖板上层钢筋宜用凳子筋支撑。凳子筋支设于板下层钢筋面上，并与板上下层钢筋点焊接牢固。为防止池体底板与盖板渗漏水，不宜使用穿板钢筋支撑上层钢筋，否则应在穿板钢筋中间满焊止水片。
　　底板外侧模板应先于底板钢筋安装，而池壁下八字吊模板则应在底板钢筋工序完成后进行。在支吊模过程中应注意保护钢筋。池壁八字吊模部分的混凝土浇筑应在底板平面混凝土浇筑30min后90min前进行，以防止八字腋角部分的混凝土由于吊模下部底板面压出后造成蜂窝麻面。为保证池壁腋角部分混凝土密实，应在混凝土初凝前进行二次振捣，压实混凝土表面，并对八字吊模的根部混凝土表面整平。
　　设计时采用一级钢筋HPB235、二级钢筋HPB335，焊接用的焊条分别为E43与E50。混凝土保护层厚度设计为：基础梁及底板下表面40mm、底板上表面及池壁30mm、盖板20mm。施工前在阴凉场所认真制作好300mmx300mm及相应厚度的保护层垫块，并认真养护7d后再使用。
　　在浇灌混凝土前，应对混凝土构件上的预埋件与预留孔洞进行核对，确保无误。避免错漏后凿。浇灌混凝土时，自由倾落高度要求小于2m，否则应使用混凝土漏斗与串筒。基础与池壁混凝土采用插入式振捣器，底板与盖板混凝土附加采用平板式振捣器振捣密实，防止漏振或过振，不得出现冷缝。振捣时，振捣器距离模板不应大于振捣器作用半径的0．5倍。不宜紧靠模板振动，应尽量避免碰撞钢筋、预埋件等。平板振动器移动时应成排依次振捣前进，前后位置和排与排相互搭接应有3～5cm，防止漏振。混凝土的浇捣要做到“快插慢拔”。防止混凝土发生分层、离析及孔洞现象。平板式振动器在每一位置上应连续振动一定时间，正常情况下约为25~40s，以混凝土表面均匀出现浆液为准。混凝土浇灌后覆盖与洒水，防水混凝土养护应不少于14d。
　　该工程基础采用静预应力混凝土管桩，桩顶锚入水池底板100mm。各个池体结构底板与桩节点是防水的薄弱部位，主要立足于结构自防水，并采取适当的构造措施。
　　3池体内外壁的防水防腐
　　为便于池体内外壁的防水防腐施工处理，设计按清水混凝土的要求施工。混凝土池壁浇灌后在达到强度C15后(同等养护条件下)才可拆除模板。拆除模板后做防水及抹灰前，割除外露的对拉螺栓，并对混凝土面进行仔细的抹平。
　　考虑到地下水对混凝土的侵蚀作用，水池类构筑物外壁为20mm厚l：2防水水泥砂浆抹面，与土壤接触部位加刷冷底子油和热沥青各l道；反冲过滤池内壁采用不锈钢板贴面，其它构筑物内壁采用2底2面LV防腐涂料进行防腐处理。
　　对各个池体的外填土也有一定的要求。填土时应均匀对称进行，分层夯实，压实系数不小于0．9。采用小型压路机及手扶式冲击夯压实。每层至少夯压3遍。分层夯实时，要求一夯压半夯。深浅两基坑相连时，应先填夯深基坑；填至浅基坑标高时。再与浅基坑一起填夯。若分段填夯时，交接处应填成阶梯形。上下层错缝距离应不小于lin。基坑回填土，必须清理到基础底面标高，才能逐层回填。
　　4施工缝的设置
　　钢筋混凝土水池类构筑物在底板以上约500mm处(避开孔口腋角)留1道水平施工缝。有盖水池(如清水池与废水调节池)由于壁板较高，为方便振捣，在盖板下约500mm处增设1道施工缝。
　　为保证成缝的施工质量，施工缝都做成平缝，考虑到防水防腐要求，在缝的中间放置BW一Ⅱ型止水条，如图5。
　　
　　在施工缝上部封模板前，应先将混凝土表面凿毛．清除表面浮浆和杂物后粘贴BW一Ⅱ型止水条(如用水冲洗接缝则应干燥后才能粘贴)。在上部结构混凝土施工时，先铺30—50mm厚的l：l水泥砂浆后，再往上浇灌混凝土。除施工缝外．混凝土应连续浇筑，不得设垂直施工缝。
　　池壁混凝土分层连续浇筑，每层混凝土的浇筑厚度不应超过30cm，沿池壁高度均匀摊铺。插入式振捣器的移动间距不大于30cm，振捣棒要插入到下一层混凝土内5—10m，使下一层未凝固的混凝土受到二次振捣。池壁有密集管群穿过、预埋件或钢筋稠密处浇筑混凝土有困难时，可采用相同抗渗等级的细石混凝土浇筑。
　　镀锌钢板止水带的接头可采用焊接方法，其施工措施：止水带制作采用剪板机裁料，并用卷板机卷制成规定的形状，卷板时必须定好档位，保证成形的板材几何尺寸一致；安装时保证止水带位于施工缝的中心位置’，临时固定后采用短钢筋与钢筋网焊接固定；止水带接头应避开转角部位，最后是设置在单元的1／2处；止水带采用电焊搭接，搭接处要求施焊必须连续，完整，不允许漏焊、虚焊。
　　5变形缝与后浇带
　　5．1变形缝与后浇带的设计．
　　该工程各个池体设置的后浇带、止水带、变形缝较多，且种类较多，而它们的施工质量直接影响到池体是否会产生渗漏，并影响池体的耐久性，所以后浇带、止水带、变形缝的设计是本工程的重点。
　　后浇带、止水带、变形缝的设置情况如下：
　　网格絮凝斜管沉淀池设后浇带1道，宽800mm，后浇带两侧截面中心设350mm宽、2mm厚镀锌钢板止水带。池底板面以上50cm侧墙处设水平施工缝1道，沿侧墙截面中心设同样的止水带。
　　气水反冲滤池设50mm宽变形缝1道，沿底板及侧墙截面中心设350mm宽、8mm厚橡胶止水带1条。底板面以上50cm高侧墙处设水平施工缝1道，侧墙截面中心设止水条1道。
　　清水池设纵横向变形缝4道，呈井字形排列，变形缝处沿底板、侧墙、顶板截面中心设CB350x8—30型氯丁橡胶止水带1道。底板面以上50cm高侧墙处设水平施工缝1道．侧墙截面中心设400mm宽、2mm厚钢板止水带l道。
　　5．2变形缝的处理
　　该工程中气水反冲过滤池与清水池设置永久变形缝，尤其是清水池由于构筑物较大设置了多条变形缝，缝宽50mm(气水反冲过滤池)与30mm(清水池)。设计的变形缝两侧的所有构件，包括栏杆均断开，使两侧能自由变形。
　　变形缝内埋入式氯丁橡胶止水带型号为CB350x8—30，填料用聚丙烯低泡板，封口胶用SGJL-85l聚硫密封胶。止水带接头采用斜面热接时不得叠接，接缝应平整、牢固，不得有裂口、脱胶现象。止水带的各种交叉节点应在工厂里做成配件，直线段可在施工现场连接。
　　5．3后浇带施工
　　网格絮凝斜管沉淀池设计有混凝土后浇带，在两侧截面中心处各设置1根BW一Ⅱ止水带。后浇带处底板、壁板及盖板等所有构件混凝土都断开，钢筋拉通，混凝土做成企13，待两侧混凝土浇灌完毕并间隔42d后再补偿填筑混凝土，在此期间应保持该部位清洁。
　　在后浇带两侧主体结构混凝土浇注前，在后浇带施工缝处安装快易收13网，利用快易收13网鳞状网片增强新旧混凝土间的咬合力，以保证新旧界面处结合得更好。为防止混凝土压破快易收13网，在上下层主筋之间点焊420@300的双向钢筋加强网。用胶合板将加强带遮盖，以防止施工杂物污染加强带、施工人员踩踏带内钢筋，利于现场文明施工和今后加强带的清理。
　　后浇带浇灌前应凿除后浇带表面松动的混凝土和浮浆层，用水将后浇带模板、混凝土表面冲洗干净，提前1天湿润；对后浇带钢筋进行除锈，清涂钢筋表面浮浆、整理并重新绑扎好；检查预埋件或管的固定，并调整加固好模板。后浇带混凝土强度等级较两边结构构件混凝土强度等级提高1个等级，即C30，施工时在混凝土拌合料中掺入水泥用量10％的zY型膨胀剂，以补偿后浇带处混凝土的收缩，保证后浇带处的密实。在浇筑混凝土前首先在后浇带两侧断面处刷素水泥浆1道。
　　浇捣后浇带混凝土时，应加强对混凝土的振捣，一次浇注成型，不留冷缝，顶面浇完后1h内收压抹光，防止面层收缩开裂。混凝土浇注完毕达到终凝后应加强养护，养护时间不低于14d。按规定抽查做好试块，分别进行标养和同条件养护，到期试压作为技术资料文件保存待查。
　　5．4氯丁橡胶止水带施工
　　止水带是设缝水池防水的关键，一旦出现问题，将无法确定其渗漏位置，也不易修补。为保证橡胶止水带的施工质量，主要采用以下几项措施：
　　(1)选用新型的符合设计要求的橡胶止水带，确保止水带的质量，尤其是在结构混凝土内的嵌固与抗变形能力。
　　(2)根据水池设缝的位置、平面尺寸、池壁高度及顶板的布局进行止水带的加工定制。绘制加工详图，详图中确定止水带的接头位置与每段的加工长度，止水带的接头不应设在转弯处，应设在每单元的1／2底边处。
　　(3)橡胶止水带的接头采用现场电热硫化粘接法施工，定制专用电热硫化装置(与工厂硫化方法相同)，所用接头生胶与硫化温度、时间应符合要求，严禁搭接与粘接。
　　(4)止水带的中心应对正变形缝中心(允许偏差值为±5mm)，嵌固在底板混凝土中的止水带翼缘应稍高于中心孔位置，以利于排除气泡。为了达到上述要求，中心孔的位置用模板和楔子固定。止水带的位置在浇筑面的固定采用专用U形卡与钢筋固定。
　　6预埋件及预留孔洞
　　该工程工艺管道多，穿过装水池壁时，一律设穿墙防水钢套管(设翼环)，由A3材料制作，E43焊条焊接，如图11；穿过不装水池壁时，采用预留孔洞。
　　
　　在安装模板前进行预埋螺栓、预埋件的固定：确定了预埋螺栓的位置后，可以将其直接焊接在钢筋网片上固定。当其距离钢筋的位置不适宜焊接时，可以使用固定架。固定架用12him厚钢板，将预埋螺栓焊接在固定架上，固定架再与钢筋网片焊接。
　　施工时，必须确保所有预埋件及预留孔洞位置准确，严禁事后凿洞，在浇灌混凝土前应反复检查，防止遗漏。预埋件直锚筋与锚板采用T型焊，优先采用埋弧焊，所有焊缝均满焊，焊缝高度不小于6mm。预埋件的锚筋应设放在构件最外排筋的内侧。在已浇灌混凝土构件上焊接时，应间隔施焊，减少温度应力集中，避免烧坏钢板而翘起。
　　钢管及预埋件加工后，应清理其表面，以达到表面无锈、无油污、无水分及灰尘，然后在其外壁刷冷底子油l遍，内壁采用IPN8710—1防腐底漆2遍，脱脂玻璃布2层。