球状壳体钢筋混凝土结构澄清池的施工

　　[摘要]机械加速澄清池是一座球状壳体钢筋混凝土结构的澄清池。由于要保证刮泥机的工作，要求池底曲面的最大偏差不应超过&±5mm，故施工的关键点和难点都在于球状壳体的池底施工。作者总结一个已成功施工的解决方案。与同行交流。
　　[关键词]球状壳体；底座；下环梁；上环梁；放样；模板；马凳
　　[作者简介]龙标宇，广东省电力设计研究院，广东　广州，510663
　　[中图分类号]TU375
　　[文献标识码]A
　　[文章编号]1007-7723(2009)08-0137-0002
　　
　　在某沿海电厂一期工程中水处理系统中有两座600m³/h机械加速澄清池。机械加速澄清池是一座球状壳体钢筋混凝土结构的澄清池，由素混凝土底座、钢筋混凝土倒置球缺状壳体池底、钢筋混凝土圆台状和圆筒状壳体池壁、池内12根矩形斜撑和机械问等构件组成，球缺状壳体池底、圆台状池壁和圆柱状壳体池壁通过下环梁和上环梁连接形成整体。底座至机械间顶高13.95m，外围最大直径17.5m，球缺半径16.11m，矢高1.15m，详见图1。上环梁与下环梁为异形截面梁，球缺状壳体池底厚200mm，圆台状壳体池壁厚300mm，圆柱状壳体池壁厚200mm，斜撑为200mm&×400mm的矩形截面。施工的难点在于球缺状壳体池底、圆台状壳体池壁和圆筒状壳体池壁曲面的控制，曲面的最大偏差不应超过&±5mm，放样定位是关键。以下就球缺状池底、圆台状池壁和圆形池壁的施工作业情况进行总结，希望能与同行交流。
　　
　　一、施工顺序
　　
　　因为防渗要求高，下环梁以下设计要求不得留施工缝，开挖完后，浇混凝土次序施工划分为：底座&→集水井&→池底和下环梁&→圆台状池壁&→上环梁&→圆柱状池壁&→吊板&→斜撑、内外立柱&→机械间。在此总结一下球缺状曲面池底、圆台状曲面与圆筒曲面池壁施工的解决方案。
　　
　　二、球缺状壳体池底的施工
　　
　　球缺状池壳体底表面是一个球面，在施工上难度最大，也是关键所在。因池底要安装刮泥机的刮片，故池底要求非常平滑，偏差要求控制在&±5mm。经技术组的讨论，池底的施工方法有三个方案：第一个方案是在池底上表面安装木模板；第二个方案是在池底上表面安装定制钢模板；第三个方案是不装模板。经方案的讨论和技术经济比较，选用第一个方案无论是从技术上还是经济上都为最优方案，而且两个澄清池可周转使用。另外，因为混凝土要求一次浇筑到下环梁，故应在下环梁位置控制好平面圆弧的弧度，这对安装圆台状曲面池壁与圆筒状曲面池壁的模板起到关键的控制作用。混凝土浇筑采用流动性较大的一级配混凝土。施工完毕后用木板制作刮片模具来控制和修平球缺状池底曲面，保证平面偏差在控制设计范围内。
　　
　　(一)模板的设计与制作
　　为使混凝土表面平整光滑，球缺状池底亦安装模板施工，在模板材料上本工程采用了12mm厚防水胶合板制作成壳形模板。一方面，因池底混凝土浇筑压力较小，12mm厚防水胶合板已足够，而且模板均为异形，易于载割拼装；另一方面，胶合模板能使混凝土表面达到理想的平整光滑效果。因为模板为双向弯曲异型，根据计算球缺实际单边弧长为4.63m，故选用1220&×2440&×12规格的防水型胶合板两块接拼，模板布置如图2所示，上层模板用量为1220&×2440&×12规格26块，下层用量为13块，球缺状池底内模用量合计39块，每块模板按一定弧度用80&×80格栅创成弧度加固弯曲，距模板边50mm四周设置，横向设置两根格栅，每块模板中间开两个300&×300的进料孔。
　　
　　(二)模板的安装与加固
　　在素混凝土基座浇筑时，边浇混凝土边插&φ8～10的钢筋并在钢筋上放出高程进行控制基座的曲面，钢筋按梅花点阵500mm间距布置，约348个控制点。在基座施工完毕后，调直钢筋，再在预插的钢筋上放出高程控制点，然后用扳手将钢筋在高程点弯曲。待钢筋绑扎完后，测量复核标高和圆弧位置，按高程控制点设置用&φ16以上钢筋制作的马凳，再在上面拼装模板。为了防止在浇混凝土时，模板因混凝土压力上浮，在原来插筋的基础上焊接对拉螺栓加固，把模板拉紧在控制高程点上。模板加固完后，要注意检查模板缝是否严密，有无凸起或凹毁，质量控制点在于对拉螺丝是否拉紧，下环梁标高与圆弧是否正确，要再次进行测量复核圆弧位置。详见图3。
　　
　　(三)混凝土的浇筑
　　因为池底表面封模板，混凝土浇筑为了能做到处处灌浆饱满，混凝土采用流动性较大的一级配混凝土，塌落度在120～140mm。在浇筑过程中宜使用小功率插入式振动棒，振捣要使混凝土均匀流动。浇混凝土时绕圆弧分层浇筑分层厚度宜在200～300mm之间，施工速度要适当，不宜过快，以免爆模或变形。混凝土浇筑过程中时刻要检查混凝土的充满情况。
　　
　　三、圆台状曲面与圆筒曲面池壁
　　
　　(一)脚手架的设置
　　机械加速澄清池底座直径为14.9m，上环梁以上池体直径为17.5m。因此，在脚手架的设计上采用了以下方案：如图3所示。底至上环梁部分采用了五排架设置，以上部分采用二排架设置，按无侧移理论计算，立杆间距为1.2～1.5mm，水平杆间距为1.5mm，这样目的是为了增强加固模板的支撑力。底部同时设置两排45&°斜撑，可为施工圆台状曲面池壁提供足够的45&°的支撑力。内部排架为满堂脚手架，待圆台状池壁施工完后塔设。因圆柱状池壁，钢筋混凝土斜撑可以同时施工，满堂脚手架充分考虑圆柱状池壁、斜撑、内外立柱、吊板及机械间施工使用。
　　
　　(二)模板的制作及安装
　　圆台状曲面池壁与圆筒曲面池壁混凝土分两次浇筑，一次是圆台形曲面和上环梁，二次是圆筒形曲面池壁。圆台状曲面池壁与圆筒形曲面池壁的模板是异型模板，在制作拼装前要设计好，模板选用1220&×2440&×18规格的防水型胶合板制作，制作模板是要根据现场下环梁的已完成的情况现场实测进行尺寸设计。
　　
　　待脚手架塔设完后，在圆台状曲面池底下按500mm间距辐射状布置80&×80的方木，底模板铺设后，测量放样出上环梁标高和圆弧位置，根据放样调整好模板，并安装上环梁底模和测模。绑扎完钢筋后，测量复核标高和圆弧，调整后放置用&φ16以上钢筋制作的马凳，再安装上表面模板。模板用方木按500mm的间距加固压紧，再用对拉螺丝加固拉紧控制好池壁厚度。为了控制圆弧不变形，在外侧板用&φ20的圆钢与松紧螺丝形成箍进行加固拉紧。模板加固完后，要注意检查模板缝是否严密，有无凸起或凹陷，质量控制点在于上环梁的标高与弧度是否准确，施工缝处模板是否严密，要再次进行测量复核标高与圆弧位置。
　　圆筒形曲面池壁模板制作安装基本与圆台状曲面池壁类型相同。模板加固时，用对拉螺丝控制池壁厚度和模板偏移，外侧用按设计弧度弯好&φ20的圆钢与松紧螺丝连接加固拉紧以控制圆弧不变形，内侧用满堂脚手架作横向支撑。
　　混凝土浇筑要分层浇筑，每层厚度控制在300mm以内。另外在混凝土浇筑过程中，要测量配合检查浇筑过程中模板是否变形。
　　
　　四、结　语
　　
　　应用上述的施工方法，机械加速澄清池的混凝土表面平滑，整体上没有变形。施工缝及模板接缝处经修整后，质量达到了预期的效果。