超长弧形混凝土水道综合施工技术冯昊

冯昊熊文杰李玉萍

中建二局第三建筑工程有限公司北京100070

摘要：本工程超长弧形混凝土水道的墙体弧形控制采用现场1:1现场弹线放样，反复校核支撑钢管弯曲度的措施精确控制，提高了施工功效，节约了工期，质量更可靠，为同类工程弧度控制提供经验。水道防水做法，通过现场试验观察并对同类工程防水做法的总结，便于现场施工，防水效果明显，避免后期防水涂料的脱落而耗时费力的维修，值得推广应用。

关键词：超长弧形水道、弧度控制、坡度控制、水道防水

1、前言

超长弧形混凝土水道施工是由大面积混凝土施工、弧形结构施工、水道防水施工等结合在一起的综合性工程，本工程涉及到大面积混凝土裂缝控制、弧形结构坡度和弧度的控制、水道防水涂料防脱落的控制等施工难点，优越的施工工艺、合理的施工措施对于综合性水道工程达到良好的抗渗力和耐久性以及较长的使用寿命、施工方便、维护费用低等至关重要。

为了克服超长弧形混凝土水道施工中的诸多不利因素，提高施工速度和工程质量，我公司通过组织技术力量进行技术攻关，对传统的安装工艺进行改进，研发出具有节约材料、提高效率、方便施工的水道底部倾斜度的控制措施以及水道防水做法，在实际的施工应用中取得了良好的经济效益和社会效益。

2、工程概况

2.1工程介绍

本工程水道为FV401双提升激流勇进水道，水道全长658m，占地面积10891m2，建筑面积5245m2，最大弧度180°，最小弧度39.53°；FV406湍河乘骑水道全长460m，占地面积4684m2，建筑面积2728m2，最大弧度227°，最小弧度53°。对于超长弧形水道如何适应温度变化以及大面积混凝土抗裂，伸缩缝的设计是关键：每30米设置一道，缝宽30mm。

超长弧形水道底板纵坡度不一、弯曲弧度和方向不一，人工计算纵坡度变化，使坡向变化过渡段平滑；水道弧形挡墙弯曲构造复杂、弯曲方向不一、墙体竖向倾斜，人工计算和控制倾斜角度和挡墙弯曲角度以及采用现场1:1现场放样的方法。

水道造型复杂、多段弯曲、长度较大，为满足抗渗防水、大面积混凝土的填充性和间隙通过性的要求，水道选用P6级抗渗混凝土并掺入一级粉煤灰，加强混凝土的抗水压防水性能和提高混凝土的流动性。并结合经验选择合理的水道防水做法：（1）钢筋混凝土墙基层凿毛，刷素水泥浆一道；（2）满挂5目直径为0.5mm的钢丝网；（3）抹15mm厚DP15.0成品抗裂砂浆；（4）15mm厚JS防水涂料，面层掺石英砂；（5）15mm厚DP20.0成品抗裂砂浆，内掺防水粉，并压入一层耐碱玻纤网格布。

水道蜿蜒狭长与设备用房布置紧凑，导致优越合理的堆料场地位置、大型机械进场路线与水道位置冲突，分段施工时设置临时路先占用部分水道位置，完成分段作业后再更换堆场和临时路位置，完成余下被临时路占用的水道。

2.2施工环境

1）此处原始地貌为宝葫芦农庄旅游区域，东北侧地势较高，涉及到土方平整、土方运输以及原始地貌中硬化路面的破除，宝葫芦原旅游设施的拆迁导致施工无法连续。

2）土方开挖大多为风化岩层，开挖难度大。

3）施工期间处于雨季施工，道路泥泞不利于大型机械行驶。

4）地处山地，有大量植被、树木，无可方便通行的水平运输路线。

3、施工方法

工艺流程：

施工准备--模板施工--混凝土施工--水道防水施工--成品保护

3.1材料的选用

（1）本工程材料选用

超长弧形水道的混凝土等级为C30。

1）水泥：P6级抗渗混凝土选用P.042.5水泥。

2）骨料：粗骨料选用中砂，细骨料选用碎石，粒径在5-31.5mm。

3）水：饮用水。

4）外加剂：外加剂TC-2，防水剂TC-6。

4）掺合料：一级粉煤灰。

（2）材料基本要求:

1）水泥：普通混凝土采用P.O42.5R，P6级抗渗混凝土应优先选用P.042.5以上水泥，其质量应符合现行国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175）等标准的规定。

2）混凝土采用的粗骨料：碎卵石的粒径控制在5-25mm，含泥量小于1%，泥块含量不得大于0.5%，颗粒级配及其它质量指标应符合《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ53-92）的有关要求；所采用的细骨料，细度模数应大于2.3，含泥量小于3%，泥块含量不得大于1%，其它质量指标应符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52-92）要求。

3）水：混凝土拌合及养护用水的水质应符合《混凝土用水标准》（JGJ63-2006）的有关规定，污水、pH值小于4的酸性水、含硫酸盐超过1%的水不得使用。

4）外加剂：外加剂的掺量由试验确定；应符合国家现行标准《混凝土外加剂》（GB8076-1997）、《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2003）以及其他相关标准的规定。应控制外加剂的碱总量满足国家标准要求（防水类≤0.7kg/m3，非防水类≤1.0kg/m3）；应控制外加剂中氯离子含量满足国家标准要求（限制在0.02～0.2kg/m3）。防冻剂满足低温-15℃要求、合格证、复试报告、所有原材采用同一型号产品。

5）掺合料：采用一级粉煤灰，其各项质量技术性能指标符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-91）要求。同时还应符合有关含碱量控制要求。其掺量不超过水泥用量的20％。

3.2混凝土配合比

为了避免大面积混凝土开裂和保证防水混凝土能达到最佳抗渗效果，并具有良好的可泵送性,防水混凝土施工前进行配合比试配,并按照有关规定制作试块作为抗压强度和抗渗等级试验使用，试验结果作为施工配合比的依据，从中选择最优配合比。

（1）本工程混凝土配合比：每方混凝土水泥用量330Kg，灰砂比为0.40，水灰比为0.49，砂率为43%。

（2）配合比基本要求是：试配的抗渗标号应按设计要求提高0.2MPa，每方混凝土水泥用量不少于320Kg，灰砂比保持1：2～1：2.5，水灰比不大于0.55，砂率控制在35%～45%。

4、施工措施

温度伸缩缝及施工缝止水材料选取及施工

水道池底施工缝及伸缩缝处采用孔宽为70mm、孔高为70mm、厚度为10mm、宽度为400mm的s级中埋式橡胶止水带。

由于橡胶止水带为柔性材料，为避免在浇筑混凝土时橡胶止水带偏位，根据橡胶止水带的宽度用12@200mm的钢筋焊成U形钢筋套。用此U形钢筋套来固定橡胶止水带。

中埋式橡胶止水带埋设位置要准确，其中间空心圆环与施工缝的中心线要重合。止水带的接缝不得设在结构转角处，接头用热压焊接，保证接缝平整、牢固，不得有裂口和脱胶现场。

中埋式橡胶止水带在转角处做成圆弧形。

2）填充材料

温度伸缩缝及施工缝的缝隙主要填充30-40厚浸乳化沥青木丝板。

水道池底底部和水道池壁外侧伸缩缝内填充φ30-40通水膨胀橡胶止水带，并压入聚氯乙烯胶泥。

3）伸缩缝结构节点加固措施

沿伸缩缝方向，两侧竖向各布置412@150；垂直于伸缩缝方向布置8@150，长度向两侧各伸出400mm，同时混凝土表面的迎水面贴上8厚钢板，向缝隙两侧各伸出500mm宽。

4）施工缝新旧混凝土的交接处理措施

混凝土面上进行凿毛，把混凝土残渣冲洗干净，保证新旧混凝土表面结合牢固。在支模和绑扎钢筋过程中，及时清理掉锯末、铁钉等掉入缝内的杂物。

浇筑上层混凝土时，要先在施工缝处铺一层水泥砂浆，使上下层混凝土能够牢固黏结。

5、模板设计

5.1水道池壁剪力墙模板

1）水道池壁外墙模板：选用15mm厚双面覆膜木胶合板，内龙骨竖肋采用50mm×100mm的木方，间距200mm，外龙骨横肋采用2Φ48×3.0mm的钢管，间距为400mm，采用M14止水螺栓，间距450mm×450mm，螺栓正中位置焊-5×80mm×80mm的钢板止水片。现场利用测量放线定位出的弧度，采用钢管弯曲机对钢管进行弯折，且反复校核弧度。另外沿高度方向上中下设两道斜撑，第一道斜撑高度为离底板600mm，第二道斜撑高度为离底板900mm，间距在横肋之间布置一道，斜撑地锚（φ25钢筋）在浇筑底板砼前预埋。增加M14对拉螺杆支撑墙体倾斜度。具体做法详见图4：弧形剪力墙模板施工图。

2）由于水道墙体存在弧形墙体，为保证模板成型后的尺寸与精度，现场支模用的钢管采用钢管弯曲机进行弯曲，弯曲后的钢管作为模板的纵肋。在现场空白场地内按1:1比例进行实体放样，在混凝土地面上按照水道的尺寸进行弹线放样，钢管每弯曲一次，通过地面所弹的线进行复核，多次弯曲保证钢管的尺寸。

5.2模板安装

（1）施工程序：弹墙位置线→墙混凝土接茬施工缝处理→安装墙模板→安装穿墙止水螺栓→模板支撑加固→调整垂直度→拉通线检查平整度→预检

（2）模板安装前，必须在水道底板面放三条线，内线为墙体截面尺寸，中间线为墙体模板外侧尺寸，外线为500mm控制线。

（3）预拼时，模板的下口应紧靠表面压光的木方。预拼时，模板采用硬拼缝，模板背面的固定件必须按模板孔位全部上满不得遗漏。预拼完成后，经检验达到模板安装允许偏差表中所列要求，且海绵条无突出模板面现象，后贴签备用。

（5）为保证墙体模板整体位置正确、不扭曲，支模前根据所弹模板线校正钢筋位置，使其不发生偏扭。

（6）墙体接茬施工缝处，在墙边线内3mm再弹一道切割线，用无齿锯进行切割，切割深度为10mm。切割完成后将水平施工砂浆软弱层剔除，露出石子，并将碎渣等清理干净。外露钢筋沾有灰浆油污应清刷干净。

（7）墙体钢筋绑扎验收，并将接茬施工缝处理完毕冲洗干净后，利用塔吊将墙体模板吊装就位。确定模板拼缝严密后，加固模板，调整模板垂直度，并复核模板上口尺寸。吊线找垂直时，每面从上面吊两点，使线坠准确吊到水道底板面上的500mm控制线。

（8）墙体模板安装时，需在墙体根部开设清扫口。模板安装完毕后，将墙模内清理干净，进行验收，验收完毕后封闭清理口。

6、混凝土施工

6.1混凝土的生产及运输

生产抗渗混凝土与生产普通混凝土相比要适当延长搅拌时间20-30s。投料顺序要先投入细骨料、水泥及掺合料搅拌20s后，再投入2/3的用水量和粗骨料搅拌30s以上，然后加入剩余水量和外加剂搅拌30s以上。为保证混凝土的搅拌量能满足现场需求，搅拌站准备两台80t散装水泥运输罐车来装载水泥，来满足搅拌时对水泥的需求。

6.1.1水道混凝土浇筑方法采用汽车泵浇筑。

6.1.2运输时间的控制

雨季时间长，土质差，遇水大型机械无法行进；地处山地高差大，有大量植被、树木，无可选择的水平运输路线，因此现场设置砖渣临时路、钢板铺路以及钢筋混凝土硬化路面应对雨季施工的影响和混凝土运输和浇筑的畅通。临时路布置见图5：临时路、堆料场、汽车吊布置图

6.1.3浇筑时间的控制

为保证超长水道大面积混凝土连续浇筑，应要求商品混凝土搅拌站根据每次浇筑混凝土量和时间确定车数及每车间隔时间，保证施工现场停留至少一辆混凝土罐车，最大间隔时间不得超过40min。

运输车从开始接料到卸料的时间不宜大于120分钟。

由于施工现场场地狭小，混凝土浇筑必须保证连续浇筑。因此现场的组织协调成为混凝土浇筑的一个控制重点。为保证混凝土浇筑的连续性必须做到以下几点：

1）确定安排好混凝土的浇筑时间。

2）浇筑前召开基础底板混凝土浇筑的专题会议，落实好混凝土搅拌站的混凝土供应、车辆现场组织协调、浇筑路线等情况。

3）为保证基础底板混凝土的连续浇筑必须事先协调好混凝土罐车的行车路线，保证混凝土罐车运输的连续性。现选择鑫源混凝土搅拌站为我司供应水池混凝土，鑫源混凝土搅拌站位于小蓝经济开发区富山大道西238号，混凝土运输车从鑫源搅拌站出发，到达我司施工现场必须途经生米大桥才能保证行车路线最近，行车路线约24公里，车程约40分钟。

4）运输车在接料前要将车内残余的其他品种的混凝土清洗干净，并将车内积水排尽。

5）运输过程中严禁向车内的混凝土加水。

6）卸料前搅拌车应高速旋转1min以上方可卸料。

7）混凝土在运输过程中要避免遗撒。

6.2混凝土浇筑

6.2.1水道底板浇筑要求

底板混凝土浇筑完毕后，6小时以内浇完其上部外导墙混凝土，保证大面积混凝土浇筑的连续性，杜绝出现冷缝。

水道底板内斜角度不一、坡向不一，人工计算坡向变化以及施工过程中控制过渡段平滑。

6.2.2水道底部浇筑方法

采用“分段浇筑，一个坡度，定点标记”的方法进行浇筑，水道墙体浇筑时由一点向两边分层浇筑。

6.2.3测量放样技术要点

测量放样是水道底板倾斜度控制的重要工序,测量成果对工程质量有直接影响。

1）测量组必须对图纸资料、计算资料、记录计算、外业观测成果进行复算检査,确保各个环节准确无误。测量人员必须接到正式的设计变更或有关人员书面确认资料后方可对变更部分进行放样。

2）现场所使用的测量仪器必须经检定合格并在有效期内。各测量组定期对所使用的仪器进行检査校正,确保仪器保持良好工作状态。

3）在施工放样前应首先对使用的控制点进行常规检査，以防控制点发生位移给施工带来影响。预埋钢筋和木条的点位使用全站仪施测,各点位坐标严格按照施工图纸进行。施测任务完成后必须与其它控制点或现场留点(线)进行闭合检査。控制点布设见下图7。

6.2.4混凝土浇筑控制要点

1)超长弧形水道纵向坡度的控制采用“分段浇筑，一个坡度，定点标记，一次到顶”的方法：混凝土浇筑利用临时路的布局进行定点分段区域划分，由远到近，依次分段浇筑。水道底板混凝土浇筑时，采用一个坡度（1：6左右）斜向分层浇筑，厚度控制在纵坡高点和低点设置细长钢筋与钢筋绑扎，并经人工计算高度后用红漆标记处，每隔角度a布置一道钢筋节点（当圆心角≤90°时，a=1/5圆心角；当圆心角＞90°时，a=15°），浇筑点位置布置在两个节点核心区之间。

2）混凝土标高、平整度控制：预先用水平仪抄平，抄出底板结构面纵向坡度标高控制线，用红油漆标注在四周设置的钢筋上。混凝土浇筑时将所标注点拉线控制标高，拉线点与点间不宜超过5m，并应在每道钢筋高点节点拉线，以此线为准用刮杠找平，再用木抹子提浆二遍，反复抹压数遍，使混凝土表面平整、密实。终凝前再用木抹子搓压一遍，闭合收缩裂缝。

3）为防止基础表面混凝土假凝（结硬壳），要求混凝土初凝后立即覆盖塑料布一层，抹压时揭开，抹压后再及时覆盖养护。

6.2.5混凝土温度控制及养护

混凝土浇筑完毕，要及时进行养护，养护时间不少于28d，对于基础底板混凝土施工，控制其温差裂缝的形成是施工的关键。必须加强施工中的温度控制，在混凝土浇筑和养护过程中，作好测温工作，控制混凝土的内部温度与表面温度、表面温度与环境温度之差均不超过25℃，如超过应立即采取以下保温措施。

1）混凝土测温

采用JDC-2便携式电子测温仪测温。测温仪数字显示准确、直观、快捷，测温误差小。测试元件的测温误差不应大于0.3℃，绝缘电阻应大于500MΩ。安装前必须在水下一米处浸泡24小时无损坏，安装时位置应准确，固定牢固，采用电线专用绑扎带进行绑扎固定。

2）混凝土养护

为了保证超长弧形水道底板和墙体大面积混凝土的抗裂要求，控制混凝土出现裂缝，降温养护至关重要，须采取以下措施：

①基础底板混凝土终凝后，先在表面铺一层塑料布防止水份过快散失，同时加盖一层麻袋保湿；混凝土降温速率为2度/天。

②混凝土入模温度控制在30度以下，水道墙体养护使用一层麻袋进行保湿养护，保湿持续时间不少于28d。

③水道底板采用蓄水养护的方法，配合机电专业利用最近的水井对底板进行蓄水，蓄水厚度为25cm,蓄水之前对水体进行测温，保证水温与大气温度的温差控制在25度以里，由于在养护中期水分蒸发，导致水位降低，因此在施工过程中要及时补充水分。水道墙体采用喷晒系统进行养护。养护时间不能少于28天，养护保持时保持麻袋的湿润。将模板作为保温养护措施的一部分，保证混凝土浇筑体表面与大气温差不大于20度。

④喷晒系统做法：混凝土的养护使用麻袋进行降温养护,用水将麻袋浸湿，由于高温天气需对水道墙体的混凝土进行养护。

6.2.6成品保护

1、混凝土浇筑初凝后（脚踩不下陷），应立即进行覆盖养护，必须在混凝土强度达到1.2N/mm2，方可在已浇筑的结构上行走、进行下一道工序。

2、拆模时，不能用力过猛过急，注意保护棱角，吊运时，严禁模板撞击棱角。

3、浇筑混凝土时，墙、柱插筋用塑料薄膜包裹高度不小于500mm，以免混凝土污染钢筋。

7、水道防水施工

7.1施工工艺

1、施工流程：

清理基层---基层涂料---配料搅拌---底面防水层---细部附加层---配料搅拌---涂刷中间防水层---涂刷表面保护层---防水层一次试水饰面施工---第二次试水---工程质量验收

2、操作要点：

a、清理基层：清除基层的浮灰、油污或疏松物等杂质。基面要求必须牢固、平整、对于凹凸不平或有裂缝的基面应先找平层后再施工；基面必须清除干净，不得有浮尘、杂物、明水等。

b、基层涂料：均匀涂抹素水泥浆一道，表面不平整的位置，在最薄处刷15mm厚成品防水砂浆找平。

3、三涂防水层施工：

a、第一道•基层处理剂

刷第一道JS防水涂料，该道涂料用较稀的配合比（20：24：10），对基层进行处理。

b、第二道：局部加强层

对因混凝土质量缺陷修补处、墙板裂缝处、施工搭接缝、出墙面管口、变形缝等部位进行加强。涂层涂料的重量配比为液料：粉料：水=20：24：1。

c、第三道

第三道涂料施工各为整体单独一道JS防水涂料，配比为液料：粉料：水=20：24：1。

4、在防水涂料施工完毕验收合格后，再进行保护层的施工15mm厚成品防水砂浆保护层，水泥砂浆具有软强的耐压保护特点，使防水层真正受到保护。

7.2水道防水施工要求

1、每道防水涂料的施工必需认真仔细，顺序涂刷，涂层均匀，不得漏涂，涂层平均厚0.5mm左右。

2、防水层施工完毕经检查合格后方可进行下一道工序施工，及时做好质量评定及隐蔽工程记录，完整地做好防水工程技术资料。

3、每层涂覆必须按规定用量取料，不能过厚或过薄，或最后防水层厚度不够，可加涂一层。

4、在施工间隙或施工结束时，应尽快用水清洗所有粘有涂料的工具和工作服。否则，等涂料干固后很难洗净。

5、砂浆层的作用是保护防水材料，因此应避免砂浆中混入小石子及尖锐的颗粒，以免在抹砂浆保护层时损伤涂层。

6、施工温度宜在5℃以上，雨或大风天气不易施工。

7、基层转角处，均应抹成圆弧，其半径不应小于50mm，以保证涂膜层厚薄均匀。

7.3水道防水施工成品保护

整个防水涂膜施工完后，应有一个自然养护的时间。JS复合防水涂料最低养护时间需要72h（即3天），充分养护时间需要168h（即7天）。特别是由于涂膜防水层的厚度较薄，耐穿刺能力较弱，为避免人为的因素破坏防水涂料的完整性，保证其防水效果，新规范规定“在涂膜实干前，不得在防水层上进行其他施工作业，涂膜防水屋面上不得直接堆放物品”。

8、安全注意事项

1、泵车后台及泵臂下严禁站人，按要求操作，泵管支撑牢固。

2、振捣和拉线人员必须穿胶鞋戴绝缘手套，以防触电。

3、在混凝土泵出口的水平管道上安装止逆阀，防止泵送突然中断而产生混凝土反向冲击。

4、作业后，必须将料斗内和管道内混凝土全部输出，然后对泵机、料斗、管道进行清洗。

5、严禁用压缩空气冲洗布料杆配管。布料杆的折叠收缩按顺序进行。

6、作业后，各部门操纵开关、调整手柄、手轮、旋塞等复回零位,液压系统卸荷。

9、结束语

超长弧形混凝土水道墙体通过现场1：1实体放样、对钢管反复核对弯曲度调整的方式精确控制墙体弧度,相比与传统施工方法，节约了模板、人工的投入，提高了施工功效，节约了工期，质量更可靠，为今后广泛推广应用奠定了基础。因此，具有显著的经济和社会效益。

水道防水做法结合同类项目经验并通过前期现场试验观察研究的方法，达到了预期防水效果，满足现场施工方便，提高水道防水的防水效果和防水砂浆层的粘聚性和抗裂性。

参考文献

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[6]中华人民共和国建设部.建筑施工扣件钢管脚手架安全技术规范JGJ130[K].北京.中国建筑工业出版社.2001年.

作者简介

冯昊：男，28岁，1988年3月出生，2011年毕业于燕山大学，本项目副总工，职称：工程师，工作单位：中建二局第三建筑工程有限公司，邮编：100070，通讯地址：北京市丰台区海鹰路6号院30号楼；联系电话：[phone]，邮箱：[e-mail]。

熊文杰：男，24岁，1992年6月出生，2015年毕业于潍坊学院，本项目技术员，工作单位：中建二局第三建筑工程有限公司，邮编：100070，通讯地址：北京市丰台区海鹰路6号院30号楼；联系电话：[phone]，邮箱：[e-mail]。

李玉萍：女，45岁，1972年4月出生，2006年毕业于哈尔滨理工大学，本项目总工，工作单位：中建二局第三建筑工程有限公司，邮编：100070，通讯地址：北京市丰台区海鹰路6号院30号楼；联系电话：[phone]，邮箱：[e-mail]。