北京富國海底世界為水下、地下水族館,外圍結構采用混凝土剛性防水和卷材防水相結合,內部結構采用混凝土純剛性自防水,並采取一係列措施保證混凝土的整體性、密實度和對薄弱環節進行特殊加強處理,取得了滿意的施工效果。
[關鍵詞] 地下工程 水下工程 防水技術 剛性防水 柔性防水 膨脹劑 混凝土
二次振搗北京富國海底世界是一座大型的海洋生物展覽館,位於北京工人體育場南側人工湖中,且埋在湖底之地下,總建築麵積為7456m2,由新西蘭“富國”集團投資。除兩個入口外,整個工程主體為水下全現澆鋼筋混凝土箱形結構,其中水下2層,水麵上局部出入口1層。按使用功能劃分為觀賞、商業、教學、辦公、檢疫5個區,其中觀賞區又包括主池、展廳兩部分。主池高7m,麵積1152m2,裝有4000多t海水,模擬海底景觀。1結構防水要求兩個出入口首層±0.00絕對標高37.8m,主體頂板相對標高一3.8m,底板相對標高一12.0m,湖底相對標高一3.0m,湖中常年水深1.5m,工程特殊,技術複雜,施工難度大,尤其對防水要求極高。
本工程結構底板、頂板、外牆為剛柔雙防,即抗滲混凝土外包柔性防水材料,柔性防水層為兩層4mm厚SBS聚氨酪卷材,防水麵積1萬多m2;主池、過濾池、甬道、魚缸等內牆,為防止防水材料汙染水體,一律采用純剛性混凝土自防水。底板、頂板、外牆混凝土設l道貫通的後澆帶。全部工程混凝土用量15104m3,其中防水混凝土7742m3,均為S12.
2防水施工難點及部位
①如何保證混凝土的整體性、密實性,防止有害裂縫的產生,尤其是混凝土剛性自防水部位;②如何保證甬道牆結構精度,使其能夠滿足預先加工定做成型的玻璃鋼拱罩安裝配合尺寸要求;③柔性防水材料及其作法的控製。
3關鍵技術的研究
3.1防水工程施工重點
該工程防水的重點應放在防水混凝土,其次是卷材防水和抗滲灰土。即在保證卷材防水和灰土質量的同時,把防水施工的重點放在提高混凝土的抗滲性、抗裂性,以及保證混凝土結構的整體性上。
3.2提高混凝土抗滲、抗裂性能
本工程在防水混凝土中添加水泥用量12%的UEA,作為混凝土抗裂、抗滲的一種手段。
由於施工受場地條件限製,采用泵送商品混凝土,坍落度較大,水灰比達不到理想要求,所以采用“混凝土二次振搗”技術,以保證混凝土抗滲質量。
3.3保證混凝土結構整體性
3.3.1取消後澆帶
本工程①一⑩軸共72m長,根據規範和設計要求,在⑤一⑥軸線間設1道800mm寬的後澆帶,橫貫所有內外梁、板、牆。這無疑是人為地埋下了滲漏通道。經過論證,認為該工程地質均勻,結構對稱,荷載均勻,不會產生沉降差;室內外都處於恒溫環境,不會產生溫度差;由於采取了添加UEA和混凝土二次振搗的作法,已完全可以保證混凝土不裂且密實。因此,改變了原設計,取消後澆帶。
3.3.2特殊部位的處理
(1)底板、頂板不留施工縫。牆體必須留設時,垂直方向盡量少留,整個外牆不留垂直施工縫,隻在個別內外牆交接處留置;水平施工縫采用設置凸槽,槽頂加BW止水條,結構外側預留八字槽用油膏嵌縫密封的多道防線控製辦法,在延長滲水路線的同時,徹底切斷堵死滲水路線(見圖1)。
(2)底板、頂板與牆體接縫處,內牆與水池接縫處、穿牆螺栓等部位根據不同情況,采取了如圖2―5所示的處理辦法。
3.4鋼筋防腐問題的控製
由於鹽水區采用混凝土結構剛性自防水,取消常規做法中內襯玻璃鋼防水層,因此如何防止鹽水侵入結構,對鋼筋造成鏽蝕是一個重要問題。本工程采取加大保護層厚度的方法進行控製,即將保護層由通常的35mm增加到70mm.為保證施工中保護層厚度能夠準確達到預期要求,特加工定做了如圖6所示的混凝土墊塊,其上設有十字凹槽,凹槽寬度、深度均與鋼筋直徑相同。支立模板前將墊塊卡於鋼筋上,間隔1.5m.此外,在所有與鹽水接觸的混凝土表麵,塗刷388水溶性無毒無異味的防水防腐劑塗料3道,增強防腐蝕性能。
3.5甬道牆結構精度控製
由you於yu甬yong道dao牆qiang上shang插cha槽cao內nei所suo裝zhuang的de玻bo璃li鋼gang拱gong罩zhao,以yi及ji甬yong道dao內nei的de活huo動dong走zou道dao和he裝zhuang修xiu件jian都dou是shi根gen據ju施shi工gong圖tu紙zhi尺chi寸cun在zai國guo外wai提ti前qian加jia工gong定ding做zuo的de,為wei此ci業ye主zhu要yao求qiu,3條軸線間距及2個插槽和甬道寬度混凝土澆築後成品誤差均不得超過±5mm,相對誤差為1:75000,以保證混凝土牆體與之良好配合安裝。
為保證甬道牆混凝土結構精度要求,且滿足自身抗滲功能,本工程采用一次連續澆築,並配以合理的測量放線方法,優質的模板體係,以及一係列澆灌技術。
柔性防水層采用聚乙烯薄膜胎兩層4mm厚SBS聚氨酪卷材防水層。考慮到施工時間為九月份,汛期剛過,基層表麵含水率難以達到北京市標準《新型瀝青卷材防水工程技術規程》中第4.4.1條關於“基層表麵應幹燥,其含水率不大於9%”的de要yao求qiu,根gen據ju工gong程cheng情qing況kuang,采cai用yong平ping麵mian部bu位wei空kong鋪pu,但dan卷juan材cai接jie縫feng處chu滿man粘zhan,立li麵mian牆qiang體ti全quan部bu滿man粘zhan。卷juan材cai接jie縫feng處chu加jia蓋gai口kou條tiao,增zeng加jia其qi抗kang拉la強qiang度du,結jie構gou陰yin陽yang角jiao處chu加jia設she附fu加jia層ceng。粘zhan結jie全quan部bu采cai用yong熱re熔rong法fa。
4主要施工方法
4.1防水混凝土澆築二次振搗
本工程所有泵送防水混凝土澆築全部采用二次振搗。當混凝土入模經過第1次振搗,待其坍落度消失並開始初凝時,再進行第2次(ci)振(zhen)搗(dao)。若(ruo)慢(man)慢(man)拔(ba)出(chu)振(zhen)搗(dao)棒(bang)混(hun)凝(ning)土(tu)能(neng)夠(gou)均(jun)勻(yun)閉(bi)合(he),而(er)不(bu)會(hui)留(liu)下(xia)孔(kong)洞(dong),此(ci)時(shi)進(jin)行(xing)二(er)次(ci)振(zhen)搗(dao)最(zui)為(wei)合(he)適(shi)。考(kao)慮(lv)到(dao)冬(dong)季(ji)施(shi)工(gong)水(shui)分(fen)損(sun)失(shi)較(jiao)慢(man),經(jing)試(shi)驗(yan)這(zhe)一(yi)時(shi)間(jian)定(ding)在(zai)第(di)1次振搗後3h左右。
4.2底板防水混凝土澆築
采用2台混凝土泵,每台泵最小排量q=20m3/h,分泵分層澆築,底層厚h1=0.5m,上層厚h2=0.4m,混凝土接茬最長時間(加緩凝劑)t=3h,基槽寬度l=56m.泵1底層混凝土一次澆築寬度b1≤tq/Lh1=(3×20)/(56×0.5)=2m;泵2上層混凝土一次澆築寬度b2≤b1.
由you於yu底di板ban厚hou度du不bu一yi致zhi,局ju部bu加jia深shen部bu位wei混hun凝ning土tu量liang較jiao大da,必bi須xu先xian分fen層ceng連lian續xu澆jiao築zhu此ci部bu位wei混hun凝ning土tu到dao底di板ban底di麵mian,然ran後hou再zai開kai始shi底di板ban大da麵mian積ji混hun凝ning土tu澆jiao築zhu。具ju體ti澆jiao築zhu方fang法fa如ru圖tu7所示。
在澆築上層混凝土時,為了避免混凝土振搗後表麵積水產生裂縫,采用表麵真空吸水多次抹壓的方法,即采用l台真空泵,接1塊l 5m2真空吸水墊將混凝土表麵多餘的水吸走,再經兩次抹壓,保證了混凝土表麵沒有開裂。
4.3施工縫處理
水平施工縫在放BW止水條前,對混凝土表麵進行鑿毛噴砂處理,垂直施工縫處先將混凝土牆接茬處剔鑿平整。清理幹淨浮灰,然後釘BW止水條,澆築時不得漏振。
4.4甭道牆防水混凝土施工
測量放線工作是在對圖紙中各段甬道長度、角度進行精確計算基礎上進行的。首先采用測設導線法布設導線點,其坐標值取平差後數值,該導線相對閉合差1:100000,按an高gao精jing度du控kong製zhi低di精jing度du的de施shi測ce原yuan則ze,其qi精jing度du滿man足zu施shi工gong放fang樣yang的de需xu要yao。然ran後hou以yi導dao線xian點dian為wei依yi據ju,用yong極ji坐zuo標biao法fa放fang樣yang測ce量liang,直zhi角jiao坐zuo標biao法fa複fu核he,來lai提ti高gao測ce量liang放fang線xian精jing度du。經jing平ping差cha後hou再zai實shi施shi支zhi立li模mo板ban。
模板采用組合鋼模板,支撐用剪刀撐並用花籃螺栓拉錨,采用撐拉結合的辦法,在兩牆頂模板用L50mm×5mm固定,以防澆築時相對變形(見圖8)。因精度要求高,所用鋼模板須進行精心檢查,翹曲度、平整度不合格的不用,木模板所用的木料須經過上爐幹燥處理後,上刨刮平方能使用。考慮到澆築時模板的外張,支橫板時每邊按一2mm支設,最後再精確檢查,確認無誤後澆築混凝土,混凝土初凝前再進行精確檢查,用花籃螺栓進行微調。
采用坍落度7―8cmshangpinhunningtu,guancheyunzhixianchanghougaizhuangshoutuiche,songzhizuoyemian,zaiyourengongbuliao,jinxingqiangzhendao,baozhenghunningtudemishidu,tongshiyebimianleyonghunningtubengshusonghunningtuchongjimobanerbianxing。yongdaoqiangchaimohouzuizhongwuchaweizhouxianjianjuwucha±4mm,寬度誤差±3mm,混凝土外觀平整、順直、光滑,相當密實,無一處裂縫,使甬道安裝一次成功。
4.5 SBS聚氨酪卷材防水層施工
卷材施工采取外防外貼法。在平麵與立麵相連處,先做500mm寬附加層,然後再鋪貼卷材,鋪貼時先鋪平麵,再由下至上鋪貼立麵,並使卷材緊貼陰角,不得空鼓,卷材接縫部位距陰角中心400mm.所有接縫做熱熔滿粘搭接,搭接寬度長邊100mm、短邊150mm,接縫之上做120mm寬蓋口條進行補強附加處理。卷材防水層構造如圖9所示。
4.6 2:8灰土施工
2:8灰土施工重點放在對白灰質量的控製上。考慮到目前建樹市場上成品灰存在著質量不穩定、CaO含量較低、施工效果不佳的問題,在施工中改用塊灰,自行淋製過篩,拌製灰土。
5技術經濟效益和社會效益
本工程施工曆時1年,工程一次試水成功,防水無滲、無漏,取得了滿意的施工效果。
鹽水區防水混凝土工程一次澆築成功,滿足使用功能,省去了常規作法中堵漏及結構內包玻璃鋼兩道施工工序,技術經濟效益合計3972080元。
本工程的成功實施,為水下、地下工程以及水族館工程防水施工技術探索了一定的經驗,取得了良好的效果。尤其在鹽水區部位成功進行的純剛性混凝土結構自防水,取消玻璃鋼防水層的技術嚐試,在國內外尚屬首次,為純剛性混凝土結構自防水施工技術的可行性提供了例證。
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