为解决道路积水隐患,可对城市的积水点位置地下雨水管道系统进行提升改造,以提升城市防洪排涝能力。雨水管道系统的改造提升,会充分利用现状雨水管道,这样易出现上游新建进水管道无法通过重力流入下游现状雨水管道,针对这种情况,新建全埋式地下混凝土结构雨水提升泵站便成为最佳的解决方案,所以对于施工方来说,如何确保混凝土结构雨水泵站工程在安全施工的前提下,保证工程质量合格不渗水,将成为重中之重。
为解决道路积水隐患,可对城市的积水点位置地下雨水管道系统进行提升改造,以提升城市防洪排涝能力。雨水管道系统的改造提升,会充分利用现状雨水管道,这样易出现上游新建进水管道无法通过重力流入下游现状雨水管道,针对这种情况,新建全埋式地下混凝土结构雨水提升泵站便成为最佳的解决方案,所以对于施工方来说,如何确保混凝土结构雨水泵站工程在安全施工的前提下,保证工程质量合格不渗水,将成为重中之重。
1 工程概况
西安市某新建雨水泵站位于道路交叉口东南角绿化用地,占地面积1080m 2 ,泵站主体构筑物包括进水控制井、格栅间、集水池、水泵房、出水池、进出水管道等。主要分流排放上游积水流域面积709.11ha,设计流量4.5m3/s,扬程14m。进水端接汉渠南路 D 2200mm雨水管道,出水经泵站提升后排至红旗东路现状 D 3000mm雨水管道,最终通过灞9排口排入灞河。
泵站基坑深度18.9m,基坑平面尺寸L:30.6m,B1:13.72m,B2:16.3m。泵站主体结构平面尺寸L:26.7m,B1:9.6m、B2:12.9m;池壁最高14.05m、厚度1.5m;框梁最大尺寸0.65m×1.6m;中板最大厚度0.6m;筏形基础尺寸(长×宽×高):28.3m×(11.2m、14.5m)×1.8m。以上池壁、筏板、中板及框梁均采用C40自防水混凝土,抗渗等级P10。
2 工程难点
泵站主体结构工程工期紧、工序多、任务重,且施工场地狭小、施工难度大,需克服以下施工难点。
(1)泵站主体结构基坑深度达18.9m,为超危大工程。支护结构严格按照设计文件施工,采取土方开挖与边坡喷锚穿插作业,在加快进度的同时确保主体结构安全施工。
(2)泵站池体中板高支模14.05m,为超危大工程,且中板厚度0.6m、框梁最大尺寸达0.65m×1.6m。满堂支架采用承插型盘扣式钢管脚手架,搭拆简单便捷,且施工速度快、安全性高。
(3)筏形基础厚度达1.8m,大体积混凝土质量控制难度大。混凝土原材料添加HC-HEA(Ⅰ型)抗裂膨胀剂,施工过程严格落实“内降外保”和分层浇筑等大体积混凝土质量控制措施,确保混凝土浇筑质量一次成优。
(4)泵站池壁高达14.05m、最大厚度1.5m,混凝土浇筑过程中振捣混凝土时对墙体模板侧压力大。为确保墙体混凝土浇筑过程中不爆模跑浆,墙体分三段浇筑混凝土,设置两道水平钢板止水带,且采取特殊的模板加固方案。
3 施工技术及质量控制要点
下面通过泵站主体结构不同部位,来详细描述各部位重点施工技术及质量控制要点。鉴于基坑开挖及支护工程需严格按照图纸设计施工,确保支护工程施工质量合格,为后续主体结构施工创造安全可靠的良好条件。
3.1 筏形基础
泵站基础形式为梁板式筏形基础,厚度1.8m,平面面积约354m2;混凝土一次浇筑方量为637.2m3,混凝土强度等级为C40、抗渗等级P10,属于大体积混凝土。大体积混凝土底板施工具有水化热高、收缩量大、容易开裂等特点,故施工重点主要是将温度应力产生的不利影响降低到最小,减小筏形基础内外温差和筏板表面与大气环境温差,防止或降低裂缝的产生和发展。
(1)混凝土原材料方面。
为增强混凝土抗渗、抗裂能力,根据以往的施工经验总结,需在混凝土内掺入适量高性能膨胀剂,以补偿混凝土收缩变形,其掺量由配比试验结果决定。经考察选定某厂家HC-HEA(Ⅰ型)抗裂膨胀剂,该产品能最大程度抑制混凝土开裂,防止有害裂缝出现,达到混凝土结构自防水目的,且对钢筋无锈蚀作用。通过与商混站和外加剂生产厂家充分沟通确定,抗裂膨胀剂的掺量占胶凝材料用量的10%,初凝时间为560min,终凝时间为670min,坍落度控制在18cm±2cm。
(2)混凝土浇筑方面。
筏形基础混凝土浇筑采用车载泵,浇筑顺序由低跨至高跨、分层浇筑的方法。分层浇筑循序渐进,每层浇筑厚度控制在500mm左右,混凝土自然流淌形成斜面的坡度控制在1∶6左右,自然流淌形成斜面能使混凝土表面充分接触空气以加速散热,从而降低混凝土内外温差。上下层混凝土浇筑停歇时间不超过初凝时间,交界面处不漏振,待筏形基础混凝土浇筑完成后,在终凝前及时用木抹子将混凝土表面抹平,消除混凝土由初凝到终凝过程中产生的表面裂缝。
振捣棒插点采用行列式的次序移动,每次移动距离不超过振捣棒的有效作用半径1.25倍,一般振捣棒的作用半径为30~40cm。振捣操作要“快插慢拔”,防止混凝土内部振捣不实,要“先振低处,后振高处”,避免高低坡面处混凝土出现振捣“松顶”现象。
(3)“内降外保”等养护方面。
在1.8m厚筏形基础中心设置单层单回路水冷却系统,冷却水管采用管径30mm塑料管,管间距1.5m,塑料管距离筏形基础边缘控制在1.5~2.0m,水流速控制在0.8~1.0m/s。冷却水管应固定牢靠,使用前应进行水压试验,管道不得漏水、阻水。混凝土浇筑前,应在冷却水管预先注满冷却水,混凝土初凝后,及时启动水冷却系统,在水冷却过程中应加强混凝土的保温保湿养护。通过计算确定,初凝后在筏形基础表面铺一层塑料薄膜加2层保温棉,及时进行洒水养护,养护时间14d。通过预埋测温点测温统计后,混凝土筏板内外温差小于25℃,筏板表面与大气温差小于20℃,且实际观察混凝土表面也未出现裂纹,以上措施实施效果良好。
3.2 泵站池壁
泵站池壁最高达14.05m,且厚度为1.5m,周长76m,池壁分三段进行施工,重点是池壁模板加固,以避免混凝土浇筑过程中出现爆模跑浆,保证混凝土施工的安全和质量。
首先确定池壁模板加固方案,通过计算混凝土浇筑过程中的侧压力和以往类似工程施工经验总结,创新性地采用直径16mm的一节式定位止水拉杆,不仅方便精确定位墙厚尺寸,而且比常用的三节式拉杆整体性更强、承受混凝土侧压力更大,止水拉杆间距450mm×450mm;模板采用18mm的覆膜胶合板;竖向小梁采用60mm×80mm方木,间距150mm;主梁采用纵向双钢管+横向双钢管,钢管规格为48×2.5mm,纵横向双钢管间距450mm;拉杆两侧各用1个山形卡和双螺母进行固定,且两个螺母必须同时紧固。
采取上述池壁模板加固方案后,在浇筑池壁混凝土时,必须将分层厚度严格控制在50cm左右,尽量延长混凝土浇筑时间,达到浇筑池壁最上层的混凝土时最下部的混凝土已达到初凝状态,从而最大限度地减小池壁模板侧压力。经实测,采取上述方案后,混凝土浇筑过程中未出现爆模跑浆,有效保证池壁混凝土施工安全和质量。
3.3 泵站中板及框梁
泵站池体中板高度14.05m、厚度0.6m,框梁最大尺寸达0.65m×1.6m。特点是中板及框梁尺寸大、高度高,如何确定满堂支撑架的搭设方案,保证施工过程中的人员和施工安全是重中之重。
本次高支模采用承插形盘扣式钢管脚手架作为模板支撑体系,搭设高度为14.05m,架体立杆规格为60×3.2mm,水平杆规格为48×3.2mm,竖向斜杆沿纵横向每隔2跨布设;纵横向连续设置水平剪刀撑,在顶部和扫地杆中间增加3道水平剪刀撑。
中板立杆纵横距为0.9m×0.9m,步距为1.5m;小梁方木规格为60mm×80mm,间距为100mm;主梁方管规格为80mm×40mm×2.5mm,间距同立杆。框梁底部立杆纵横距为0.45m×0.6m,步距为1.5m,主梁顶托双钢管,间距为450mm;小梁方木规格为60mm×80mm,间距为130mm;主梁钢管规格为48mm×2.5mm;梁两侧采用双钢管加固,纵向间距为450mm,增设两道拉杆。通过实践检验,在中板混凝土施工过程中,满堂支撑架体的刚度、强度、稳定性满足使用要求,安全顺利地完成了泵站主体结构工程施工任务。
4 结束语
在现阶段的城市市政排水工程项目中,泵站工程十分常见,泵站主体结构工程施工中,大体积混凝土、高支模和池壁模板加固是关键性技术。为达到良好的施工效果,在开展泵站主体结构施工过程中,应遵循相应的规范标准并进行必要的技术创新,一定要在确保安全的前提下,提升主体结构施工质量,达到泵站使用功能。