超长科研用水池施工技术研究

上海建工五建集团有限公司 上海 200063

1 工程概况

上海交大新建闵行校区多功能船模拖曳水池工程，位于上海市闵行区东川路800号上海交通大学闵行校区的船模海洋楼群预留用地内，基地呈东西向狭长形，地块总面积24 910 m2。本工程主要由深水拖曳水池、船模加工制作、试验辅助用房、办公用房和配套工程机房等组成，总建筑面积12 223 m2（图1）。

图1 项目及周边环境

水池长约300 m，含西端的12 m长的船坞，水池宽16 m，每隔26 m左右分仓设置，中间设伸缩缝。水池池壁高8.3 m；池壁根部厚为1.0 m，顶部厚为0.6 m；池壁顶部设移动拖车轨道梁。水池采用管桩+整体式底板基础，底板厚0.8 m，池壁下方加厚至1.0 m；混凝土强度等级为C30，抗渗等级为P6。

2 工程主要难点分析

（a）水池的外观尺寸与平整度要求高，板墙的竖向钢筋为Φ18 mm@100 mm，竖向钢筋容易发生偏移；水池的尺寸偏差要求高，钢筋的安装尺寸及位置偏差影响到混凝土结构的外观尺寸；水池对墙板混凝土的抗裂要求高，水池墙板的抗裂能力直接影响到水池的防水能力。

（b）水池模板选用关系到混凝土外观尺寸的直接效果，模板加工、安装的质量直接影响到结构的外观尺寸；第二次墙板模板的拼装是模板施工质量控制的重点。

（c）底板、墙板宜一次整浇；由于施工工艺的限制，墙板分两次浇捣，对施工缝处须重点做好防水处理。水池墙板厚为0.6～1.0 m，浇注高8.3 m，水化热较大。

（d）墙板内侧装修为20 mm水泥砂浆，水池使用过程中可能脱落；墙板模板设置较密对拉螺栓，螺栓的选用是墙板防水的重点。

（e）水池总长偏差、宽度偏差要求高；墙板顶部设有移动平台轨道梁，轨道梁的预埋精度要求高。

3 解决措施[1-6]

3.1 合理安排施工顺序

根据设计要求及水池的特点。将长约300 m的水池底板，每隔26 m左右设1 道伸缩缝，整个地板共分为11 块，采用跳仓法施工。水池底板、墙板施工分别投入2 个施工班组，如图2所示。

图2 水池分块施工流程

水池底板安排两个施工班组（方框和圆圈），其中一个施工班组负责奇数块底板施工，施工顺序为1→3→5→7→9→11；一 个施工班组负责偶数块底板施工，施工顺序为6→8→10→2→4。

水池墙板安排同样两个施工班组（方框和圆圈），其中一个施工班组负责奇数块墙板施工，施工顺序为1→3→5→7→9→11；一个施工班组负责偶数块墙板施工，施工顺序为6→8→10→2→4。

3.2 钢筋施工措施

水池底板、墙板钢筋一次成形，在基础垫层、墙板模板上预先将钢筋位置弹线，钢筋按弹线位置安装、绑扎；在板墙钢筋绑扎前搭设临时固定架，有利于竖向钢筋固定，如图3所示；底板、墙板的钢筋连接采用便于控制连接质量及尺寸偏差的方式，底板钢筋改用套筒连接，板墙采用电渣压力焊连接；在墙板钢筋两侧增加钢筋网片的方式增强其抗裂能力，如图4所示。

图3 板墙钢筋临时固定布置

图4 墙板增强网片

3.3 模板施工措施

选用胶合板（九夹板）+钢管组成的模板体系（图5），局部模板变形、损坏可及时更换，对成本、进度有利；墙板模板之间贴胶带布防止漏浆；第一次墙板浇筑时上部截面内收2 cm，便于第二次浇注后表面平整度控制（图6）；对模板的安装尺寸偏差作部分修正，以满足设计要求。

图5 墙板模板布置

图6 墙板模板节点处理

3.4 混凝土施工措施

经过试验后形成混凝土施工配合比，混凝土中的防渗抗裂纤维：底板1.2～1.5 kg/m3、墙板0.9 kg/m3；板墙的S钩绑扎、对拉螺栓设置时注意竖向间距（400 mm）保持一致，便于软管插入板墙下部；施工缝做成平口形式，同时设置2 道止水钢板及遇水膨胀止水条；为增强施工缝处防裂刚度，在两侧增加1 根加强梁，见图7。

底板四周砌挡水槛蓄水养护15 d，保湿28 d；在池壁顶部均匀设置开小孔的塑料管，作为简易喷淋装置，每天向池壁上浇水养护；通过计算确定底板保湿期间的覆盖材料及厚度；在每块底板设置4 个测温点，定期进行数据采集及分析。

图7 施工缝加强梁设置

3.5 混凝土裂缝控制措施

3.5.1 底板裂缝控制措施

（a）设计措施：利用混凝土后期强度，采用60 d 龄期的混凝土强度代替28 d 龄期强度控制温升速度，推移温升峰值出现时间。在底板断面变化处，加设分布钢筋，提高混凝土的抗裂效果；分布钢筋为Φ6 mm@150 mm，沿断面变化布置。在底板垫层上做一层PVC 卷材防水，起到滑动层作用，减少地基对基础的阻力系数。

（b）原材料措施：水泥选用水化热较低的水泥；在预拌混凝土中掺入UEA-M膨胀剂，控制温差裂缝；掺入适量的缓凝型减水剂，达到延缓混凝土的凝结和降低温升的目的；适当增大混凝土的坍落度，从而获得良好的可泵性。混凝土中掺入一定数量的粉煤灰，改善混凝土的工作性和可泵性，降低混凝土中的水泥水化热量。采用5～25 mm级配的碎石，控制砂石含泥量，减少用水量，混凝土的收缩和泌水可随之减少。

（c）施工技术措施：现场设临时指挥调度小组，加强车辆调度、平衡，减少商品混凝土的运输时间及等待时间，保证混凝土输送车的调度衔接、喂料准确。利用混凝土输送泵、溜槽以加快混凝土浇筑速度，不使混凝土产生冷缝。做好混凝土振捣过程中的泌水处理，在东西两侧模板底部和上部留出预留孔，排出混凝土表面的泌水，减少混凝土表面裂缝。在混凝土浇捣至标高时，要专门安排抹灰工用长刮尺刮平多余浮浆，初凝前用木抹子打平。

3.5.2 池壁裂缝控制措施

参照底板混凝土抗裂方案改善混凝土配比，降低水化热，适当添加抗裂纤维，避免收缩裂缝。水池穿墙螺栓要焊接止水环，要加强对止水环焊缝的检查，在满焊的条件下应逐个敲去焊渣并检验，对不合格的要补焊后方可用到工程中。在底板、侧壁变形缝设计的中埋式橡胶止水带及外贴止水带必须把好材料关，并在施工中准确定位各防水部件，连接牢固。浇注混凝土时，应先将底板处的止水带下侧混凝土振捣密实，并密切注意止水带有无上翘现象；对墙板处的混凝土应从止水带两侧对称振捣，并注意止水带有无位移现象，使止水带始终居于中间位置。混凝土浇捣后，浇水养护14 d，墙板侧模应保证浇捣15 d后拆除。拆模后及时在混凝土表面涂上养护液。

3.6 其他施工措施

将墙板内侧水泥砂浆改为渗透结晶防水涂料；由于墙板厚度变化，对不同长度的螺栓进行彩色的标识。施工前现场建立一级测量控制网、轴线测量控制网，每块底板、墙板施工放样均以控制网为依据。水池结构上的拖车轨道、设备预埋件根据设备图纸设置，施工前经相关设备单位确认；在池壁结构内轨道位置处预留螺栓孔，待轨道下垫轨的螺栓精细调平后再二次浇注固定基础螺栓。

4 实施结果

经过前期策划，采取合理的施工顺序，制定一系列技术、质量控制措施，施工现场精心组织施工，确保了超长水池结构的顺利完成，总长、总宽、平整度偏差在允许范围内，池底、池壁无渗漏现象。

水池钢筋安装、连接技术到位，模板加工、安装合理，混凝土材料配比、浇捣、养护及时，以及裂缝控制施工技术的切实落实，使超长科研用水池施工技术取得切实可行的经验。在水池每段结构浇筑完成后，每隔2～3 d对水池墙板产生的裂缝进行观测、分析；对新旧裂缝的长度、宽度进行测量。

国内类似于本工程成功的施工经验不多，本工程成功的施工质量水平将为今后类似工程提供一定借鉴作用，同时能为这一领域科研工作提供基础设施具有现实意义。