海底世界综合防水施工技术分析

二次振捣北京富国海底世界是一座大型的海洋生物展览馆,位于北京工人体育场南侧人工湖中,且埋在湖底之地下,总建筑面积为7456m2,由新西兰“富国”集团投资。除两个入口外,整个工程主体为水下全现浇钢筋混凝土箱形结构,其中水下2层,水面上局部出入口1层。按使用功能划分为观赏、商业、教学、办公、检疫5个区,其中观赏区又包括主池、展厅两部分。主池高7m,面积1152m2,装有4000多t海水,模拟海底景观。1结构防水要求两个出入口首层±0.00绝对标高37.8m,主体顶板相对标高一3.8m,底板相对标高一12.0m,湖底相对标高一3.0m,湖中常年水深1.5m,工程特殊,技术复杂,施工难度大,尤其对防水要求极高。

本工程结构底板、顶板、外墙为刚柔双防,即抗渗混凝土外包柔性防水材料,柔性防水层为两层4mm厚SBS聚氨酪卷材,防水面积1万多m2;主池、过滤池、甬道、鱼缸等内墙,为防止防水材料污染水体,一律采用纯刚性混凝土自防水。底板、顶板、外墙混凝土设l道贯通的后浇带。全部工程混凝土用量15104m3,其中防水混凝土7742m3,均为S12.

1、防水施工难点及部位

①如何保证混凝土的整体性、密实性,防止有害裂缝的产生,尤其是混凝土刚性自防水部位;②如何保证甬道墙结构精度,使其能够满足预先加工定做成型的玻璃钢拱罩安装配合尺寸要求;③柔性防水材料及其作法的控制。

2、关键技术的研究

2.1防水工程施工重点

该工程防水的重点应放在防水混凝土,其次是卷材防水和抗渗灰土。即在保证卷材防水和灰土质量的同时,把防水施工的重点放在提高混凝土的抗渗性、抗裂性,以及保证混凝土结构的整体性上。

2.2提高混凝土抗渗、抗裂性能

本工程在防水混凝土中添加水泥用量12%的UEA,作为混凝土抗裂、抗渗的一种手段。

由于施工受场地条件限制,采用泵送商品混凝土,坍落度较大,水灰比达不到理想要求,所以采用“混凝土二次振捣”技术,以保证混凝土抗渗质量。

2.3保证混凝土结构整体性

2.3.1取消后浇带

本工程①一⑩轴共72m长,根据规范和设计要求,在⑤一⑥轴线间设1道800mm宽的后浇带,横贯所有内外梁、板、墙。这无疑是人为地埋下了渗漏通道。经过论证,认为该工程地质均匀,结构对称,荷载均匀,不会产生沉降差;室内外都处于恒温环境,不会产生温度差;由于采取了添加UEA和混凝土二次振捣的作法,已完全可以保证混凝土不裂且密实。因此,改变了原设计,取消后浇带。

2.3.2特殊部位的处理

(1)底板、顶板不留施工缝。墙体必须留设时,垂直方向尽量少留,整个外墙不留垂直施工缝,只在个别内外墙交接处留置;水平施工缝采用设置凸槽,槽顶加BW止水条,结构外侧预留八字槽用油膏嵌缝密封的多道防线控制办法,在延长渗水路线的同时,彻底切断堵死渗水路线(见图1)。

(2)底板、顶板与墙体接缝处,内墙与水池接缝处、穿墙螺栓等部位根据不同情况,采取了如图2—5所示的处理办法。

2.4钢筋防腐问题的控制

由于盐水区采用混凝土结构刚性自防水,取消常规做法中内衬玻璃钢防水层,因此如何防止盐水侵入结构,对钢筋造成锈蚀是一个重要问题。本工程采取加大保护层厚度的方法进行控制,即将保护层由通常的35mm增加到70mm.为保证施工中保护层厚度能够准确达到预期要求,特加工定做了如图6所示的混凝土垫块,其上设有十字凹槽,凹槽宽度、深度均与钢筋直径相同。支立模板前将垫块卡于钢筋上,间隔1.5m.此外,在所有与盐水接触的混凝土表面,涂刷388水溶性无毒无异味的防水防腐剂涂料3道,增强防腐蚀性能。

2.5甬道墙结构精度控制

由于甬道墙上插槽内所装的玻璃钢拱罩,以及甬道内的活动走道和装修件都是根据施工图纸尺寸在国外提前加工定做的,为此业主要求,3条轴线间距及2个插槽和甬道宽度混凝土浇筑后成品误差均不得超过±5mm,相对误差为1:75000,以保证混凝土墙体与之良好配合安装。

为保证甬道墙混凝土结构精度要求,且满足自身抗渗功能,本工程采用一次连续浇筑,并配以合理的测量放线方法,优质的模板体系,以及一系列浇灌技术。

2.6柔性防水层施工技术的确定

柔性防水层采用聚乙烯薄膜胎两层4mm厚SBS聚氨酪卷材防水层。考虑到施工时间为九月份,汛期刚过,基层表面含水率难以达到北京市标准《新型沥青卷材防水工程技术规程》中第4.4.1条关于“基层表面应干燥,其含水率不大于9%”的要求,根据工程情况,采用平面部位空铺,但卷材接缝处满粘,立面墙体全部满粘。卷材接缝处加盖口条,增加其抗拉强度,结构阴阳角处加设附加层。粘结全部采用热熔法。

3、主要施工方法

3.1防水混凝土浇筑二次振捣

本工程所有泵送防水混凝土浇筑全部采用二次振捣。当混凝土入模经过第1次振捣,待其坍落度消失并开始初凝时,再进行第2次振捣。若慢慢拔出振捣棒混凝土能够均匀闭合,而不会留下孔洞,此时进行二振捣最为合适。考虑到冬季施工水分损失较慢,经试验这一时间定在第1次振捣后3h左右。

3.2底板防水混凝土浇筑

采用2台混凝土泵,每台泵最小排量q=20m3/h,分泵分层浇筑,底层厚h1=0.5m,上层厚h2=0.4m,混凝土接茬最长时间(加缓凝剂)t=3h,基槽宽度l=56m.泵1底层混凝土一次浇筑宽度b1≤tq/Lh1=(3×20)/(56×0.5)=2m;泵2上层混凝土一次浇筑宽度b2≤b1.

由于底板厚度不一致,局部加深部位混凝土量较大,必须先分层连续浇筑此部位混凝土到底板底面,然后再开始底板大面积混凝土浇筑。具体浇筑方法如图7所示。

在浇筑上层混凝土时,为了避免混凝土振捣后表面积水产生裂缝,采用表面真空吸水多次抹压的方法,即采用l台真空泵,接1块l5m2真空吸水垫将混凝土表面多余的水吸走,再经两次抹压,保证了混凝土表面没有开裂。

3.3施工缝处理

水平施工缝在放BW止水条前,对混凝土表面进行凿毛喷砂处理,垂直施工缝处先将混凝土墙接茬处剔凿平整。清理干净浮灰,然后钉BW止水条,浇筑时不得漏振。

3.4甭道墙防水混凝土施工

测量放线工作是在对图纸中各段甬道长度、角度进行精确计算基础上进行的。首先采用测设导线法布设导线点,其坐标值取平差后数值,该导线相对闭合差1:100000,按高精度控制低精度的施测原则,其精度满足施工放样的需要。然后以导线点为依据,用极坐标法放样测量,直角坐标法复核,来提高测量放线精度。经平差后再实施支立模板。

模板采用组合钢模板,支撑用剪刀撑并用花篮螺栓拉锚,采用撑拉结合的办法,在两墙顶模板用L50mm×5mm固定,以防浇筑时相对变形(见图8)。因精度要求高,所用钢模板须进行精心检查,翘曲度、平整度不合格的不用,木模板所用的木料须经过上炉干燥处理后,上刨刮平方能使用。考虑到浇筑时模板的外张,支横板时每边按一2mm支设,最后再精确检查,确认无误后浇筑混凝土,混凝土初凝前再进行精确检查,用花篮螺栓进行微调。

采用坍落度7—8cm商品混凝土,罐车运至现场后改装手推车,送至作业面,再由人工布料,进行强振捣,保证混凝土的密实度,同时也避免了用混凝土泵输送混凝土冲击模板而变形。甬道墙拆模后最终误差为轴线间距误差±4mm,宽度误差±3mm,混凝土外观平整、顺直、光滑,相当密实,无一处裂缝,使甬道安装一次成功。

3.5SBS聚氨酪卷材防水层施工

卷材施工采取外防外贴法。在平面与立面相连处,先做500mm宽附加层,然后再铺贴卷材,铺贴时先铺平面,再由下至上铺贴立面,并使卷材紧贴阴角,不得空鼓,卷材接缝部位距阴角中心400mm.所有接缝做热熔满粘搭接,搭接宽度长边100mm、短边150mm,接缝之上做120mm宽盖口条进行补强附加处理。卷材防水层构造如图9所示。

3.62:8灰土施工

2:8灰土施工重点放在对白灰质量的控制上。考虑到目前建树市场上成品灰存在着质量不稳定、CaO含量较低、施工效果不佳的问题,在施工中改用块灰,自行淋制过筛,拌制灰土。

4、技术经济效益和社会效益

本工程施工历时1年,工程一次试水成功,防水无渗、无漏,取得了满意的施工效果。

盐水区防水混凝土工程一次浇筑成功,满足使用功能,省去了常规作法中堵漏及结构内包玻璃钢两道施工工序,技术经济效益合计3972080元。

本工程的成功实施,为水下、地下工程以及水族馆工程防水施工技术探索了一定的经验,取得了良好的效果。尤其在盐水区部位成功进行的纯刚性混凝土结构自防水,取消玻璃钢防水层的技术尝试,在国内外尚属首次,为纯刚性混凝土结构自防水施工技术的可行性提供了例证