(河南省水利第一工程局，河南 鄭州 450000)

1 前 言

我國目前市場上薄壁防水混凝土模板加固方法主要包括“免對拉整體支撐加固法”和“對拉螺桿加固法”，而對拉螺桿方法主要包括兩大類。第一類：對拉螺桿部分預(yù)埋在混凝土中，靠金屬止水片及膨脹環(huán)止水；第二類：預(yù)埋塑料套管，對拉螺桿可以抽出周轉(zhuǎn)，螺栓孔靠遇水膨脹止水膩子和膨脹砂漿止水。

河南省水利第一工程局“向陽QC小組”選定了“研發(fā)薄壁混凝土對拉螺桿止水的新方法”為活動課題進行攻關(guān)并取得了理想的成果。QC成果獲得2017年全國水利行業(yè)一等獎，QC小組被命名為“2017年全國優(yōu)秀質(zhì)量管理小組”，研發(fā)的實用新型專利“對拉螺栓孔止水結(jié)構(gòu)”獲得授權(quán)，申請的發(fā)明專利《薄壁混凝土對拉螺絲止水結(jié)構(gòu)及止水工藝》已公布，工法關(guān)鍵技術(shù)已通過河南省水利廳組織的專家審定。

新的施工工藝在汝州市輸水工程上實際應(yīng)用，取得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。通過總結(jié)和提高，新的施工工藝在魯山縣城南供水工程中進行推廣和應(yīng)用，實踐證明綜合效益顯著。為了將薄壁防水混凝土模板加固方法標(biāo)準(zhǔn)化，經(jīng)過應(yīng)用實踐和總結(jié)整理，形成了“薄壁防水混凝土對拉螺桿施工工法”。

2 工法特點

根據(jù)薄壁防水混凝土螺絲孔處滲徑短、易滲漏的特點，薄壁防水混凝土對拉螺桿施工工法是利用實用新型專利“對拉螺栓孔止水結(jié)構(gòu)”技術(shù)，在混凝土墻體澆筑完成后，對拉螺桿抽出后可多次周轉(zhuǎn)利用。

與目前我國普遍采用的“工具式對拉螺桿”施工工藝相比減少螺桿投資，埋入的遇水膨脹止水塞耐久性好；與傳統(tǒng)“通絲埋入式對拉螺桿”相比，在拆模時，由于周轉(zhuǎn)螺桿已抽出，墻面沒有外露螺桿的阻礙，使模板可以大面積一次性脫離墻面，拆模時間可縮短1～3d，大大提高了施工效率，縮短了施工工期；在安裝、拆除時不會對模板造成損壞，模板周轉(zhuǎn)次數(shù)增加一倍；與傳統(tǒng)的PVC套管工藝相比，抗水壓強度高且安全可靠；與“免對拉整體支撐加固法”相比，成本低且安全可靠。

3 適用范圍

薄壁防水混凝土對拉螺桿施工工法適用壁厚0.2m以上，抗?jié)B等級小于等于P6(最大作用水頭與混凝土厚度之比小于30)的防水混凝土工程，包括水工混凝土建筑物、地下防水建筑物、給水排水構(gòu)筑物等。最佳的技術(shù)經(jīng)濟條件是薄壁、高水頭水工建筑物混凝土墻模板加固。

4 工藝原理

PVC套管采用硬質(zhì)材料,既作為模板中間的對拉內(nèi)撐，同時保證螺桿能正常抽出周轉(zhuǎn)，塑料波紋管還能延長滲徑，增加砂漿軸向抗推強度；擴孔的目的是剔除PVC管隔離層，使孔壁成毛面便于和封堵料及止水塞的結(jié)合，同時使孔內(nèi)壁形成臺階，改變滲透方向，增大止水塞軸向抵抗力。利用迎水面水頭壓力頂推止水塞，壓緊臺階處縫隙，提高抗水壓強度。擴孔深度80mm是為了保證止水塞的砂漿保護層大于50mm；高壓水槍清孔的作用不僅是清除孔內(nèi)殘渣，還有濕潤螺孔作用，一方面使膨脹砂漿便于和孔壁結(jié)合，另一方面使止水塞預(yù)膨脹超前止水。

在孔內(nèi)壁臺階前安裝的止水塞，采用BW-91型遇水膨脹材料，遇水膨脹封閉滲水通道。止水螺桿孔封堵材料采用膨脹水泥砂漿，不但具有擠密抗?jié)B、抗沖刷的保護作用，還具有對止水塞的止推作用。

薄壁防水混凝土對拉螺桿施工工法的關(guān)鍵部位是止水塞，關(guān)鍵工序是止水塞的安裝。遇水膨脹止水條必須進行原材復(fù)驗，加工長度不小于25mm,安裝前必須進行清孔和潤孔，用小型氣錘連續(xù)打入止水塞，直到有較大的頓挫感為止，保證安裝到位，壓緊嚴(yán)密(如圖1所示)。

圖1 遇水膨脹止水塞止水結(jié)構(gòu)

5 施工流程及施工要點

5.1 施工流程

施工流程圖如下:

5.2 施工要點

a. PVC套管和止水塞加工：根據(jù)圖紙，選用硬質(zhì)PVC-U塑料管(水頭大于10m時選用硬質(zhì)波紋管)，螺桿直徑14mm, PVC管內(nèi)徑18mm，外徑20mm，下料長為墻厚。遇水膨脹止水塞制作過程：首先對遇水膨脹止水條驗收，按圖紙加工成塞。采用直徑22mm圓形遇水膨脹止水條加工成止水塞，長25mm,形成直徑20～22mm圓臺體。

b.模板制安：模板厚度、螺栓孔間距、對拉螺桿直徑及圍檁等參數(shù)應(yīng)根據(jù)混凝土澆筑工況進行受力計算，確保模板系統(tǒng)安全。按監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的模板工程專項施工方案施工。

先鉆模板孔后立一側(cè)模板，將對拉螺桿穿入模板孔后，穿入PVC套管，最后立另一側(cè)模板(將螺桿完全穿過兩側(cè)模板孔)。

c.混凝土澆筑：混凝土應(yīng)分層下料，嚴(yán)禁直接沖擊PVC套管。

d.拆模板：混凝土達到允許的拆模時間后，先拆對拉螺桿，再拆兩側(cè)模板。

e.對拉螺桿孔擴孔：對手電鉆鉆頭長度標(biāo)記(80mm)，在迎水面?zhèn)扔脹_擊電錘進行擴孔，直徑22mm，孔深80mm；在背水面?zhèn)扔脹_擊電錘進行擴孔，直徑22mm，孔深20mm。

f.安裝遇水膨脹止水塞：安裝前首先檢查止水塞和擴孔質(zhì)量，用高壓水槍清孔并濕潤。從迎水面將遇水膨脹止水塞用小型氣錘打入塞緊。

g.膨脹砂漿封堵：首先對膨脹砂漿原材料質(zhì)量驗收，配合比為1∶1(重量比)，膨脹劑為水泥用量的10%。用口徑19mm的水泥填縫槍對螺桿孔進行填塞、壓實、抹平。初凝后噴灑混凝土養(yǎng)護劑養(yǎng)護，冬季施工時應(yīng)有防凍措施。

h.特殊工況處理：混凝土墻體兩側(cè)都有防水要求時,需在兩側(cè)進行對拉螺孔止水封堵。

5.3 勞動組織

模板工程、混凝土工程人員組織按批準(zhǔn)的施工方案實施，另外成立“對拉螺孔封堵專業(yè)小組”。

一個封堵小組按6人設(shè)置，組長一名，安裝工3人，混凝土工2人。組長負(fù)責(zé)各工序的組織協(xié)調(diào)，對封堵質(zhì)量及安全負(fù)責(zé)；安裝工負(fù)責(zé)對拉螺栓孔的擴孔、清孔及遇水膨脹止水塞的安裝，混凝土工負(fù)責(zé)膨脹砂漿的拌制、封堵及養(yǎng)護工作。

6 材料和機具

6.1 材料

對拉螺栓組件采用標(biāo)準(zhǔn)螺距螺桿，山型螺母配燕尾卡扣，螺桿直徑14mm，長度為現(xiàn)場最大混凝土墻斷面厚度另加500mm。塑料套管采用硬質(zhì)PVC-U塑料管或硬質(zhì)塑料波紋管，外徑20mm，長度為混凝土墻厚；止水塞采用BW-91型遇水膨脹圓形止水條，直徑22mm，下料長度25mm；膨脹砂漿配合比為1∶1(重量比)，稠度70～90mm，膨脹劑為防裂型膨脹劑，膨脹劑為水泥用量的10%，養(yǎng)護劑采用混凝土養(yǎng)護液。

其中BW-91型遇水膨脹止水條和膨脹劑使用前應(yīng)對其膨脹率進行檢驗。

6.2 主要機具設(shè)備

主要機具設(shè)備如下表所列。

主要工具及設(shè)備表

7 質(zhì)量控制

7.1 一般規(guī)定

開工前應(yīng)做好技術(shù)交底，樣板引路。施工時，除應(yīng)遵守相應(yīng)專業(yè)的混凝土工程施工及驗收規(guī)范外，還應(yīng)落實本工法質(zhì)量保證措施。

7.2 材料驗收

BW-91型遇水膨脹圓形止水條應(yīng)符合GB/T 18173.3—2014標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)具有緩膨脹性能，其7d的膨脹率不應(yīng)大于最終膨脹率的60%，最終膨脹率宜大于220%；膨脹劑應(yīng)符合GB23439—2009標(biāo)準(zhǔn)，混凝土養(yǎng)護劑應(yīng)符合《水泥混凝土養(yǎng)護劑》(JC901—2002)標(biāo)準(zhǔn)。膨脹砂漿施工時應(yīng)嚴(yán)格按照《混凝土膨脹劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GBJ50119—2003)施工。

7.3 過程控制

關(guān)鍵部位和關(guān)鍵工序：薄壁防水混凝土對拉螺桿施工工法的關(guān)鍵部位是止水塞，關(guān)鍵工序是止水塞的安裝。遇水膨脹止水條必須進行原材復(fù)驗，加工長度不小于25mm,安裝前必須進行清孔和潤孔，用小型氣錘連續(xù)打入止水塞，直到有較大的頓挫感為止，保證安裝到位，壓緊嚴(yán)密。

7.4 驗收檢查

有滿水試驗要求的構(gòu)筑物，應(yīng)通過滿水試驗觀察對拉螺孔封堵質(zhì)量。對不具備滿水試驗條件且水頭較小的給排水構(gòu)筑物，參照滿水試驗方法，利用水柱法進行抗水壓強度試驗(如圖2所示)；對不具備滿水試驗條件且水頭較大的防水混凝土，參照管道單口打壓試驗方法，利用手動打壓泵進行抗水壓強度試驗(如圖3所示)。

圖2 水柱法抗水壓強度試驗

圖3 單口打壓法抗水壓強度試驗

8 安全生產(chǎn)

經(jīng)危險源辨識，薄壁防水混凝土對拉螺桿施工現(xiàn)場的危險源類別主要為臨時用電和落地式腳手架。施工時必須嚴(yán)格遵守《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ46—2012)、《扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ130—2011)、《高空作業(yè)安全操作規(guī)程》等國家安全法規(guī)。

9 環(huán)保措施

9.1 文明施工措施

材料堆放劃分區(qū)域，對拉螺桿、PVC管材、遇水膨脹止水條、膨脹劑、中砂、水泥等材料應(yīng)搭棚存放，并堆放整齊，標(biāo)識清楚，指定專人負(fù)責(zé)看管。對不同的材料依據(jù)性能采取必要的防雨、防潮、防曬、防火等措施。

9.2 環(huán)保措施

施工管理科在組織施工生產(chǎn)的同時，必須充分考慮環(huán)境保護工作，要把環(huán)境保護工作作為一項重要內(nèi)容，納入生產(chǎn)作業(yè)計劃，督促項目部按計劃實施。擴孔及膨脹砂漿拌制時應(yīng)采取防風(fēng)措施減少揚塵污染，PVC管等廢棄料到指定地點掩埋處理。

10 效益分析

10.1 社會效益

a.薄壁防水混凝土對拉螺桿施工工法的推廣和應(yīng)用，在提高螺孔止水抗?jié)B強度和降低施工成本的前提下，保證了工程安全施工，加快了施工進度，使向陽路輸水工程和魯山縣城南供水工程提前實現(xiàn)通水目標(biāo)，得到了建設(shè)單位的一致好評。

b.薄壁防水混凝土對拉螺桿施工工法應(yīng)用成果和有效數(shù)據(jù)的總結(jié)，配合不同工況的模擬試驗，可作為新圖集和標(biāo)準(zhǔn)在類似工程的設(shè)計、施工等領(lǐng)域推廣。

c.抗水壓力測定方法(手動打壓泵法和水柱法)質(zhì)量控制措施，為混凝土對拉螺桿孔質(zhì)量控制的量化標(biāo)準(zhǔn)提供了依據(jù)。

10.2 經(jīng)濟效益

汝州市向陽路東延道路工程輸水工程全長3752m，混凝土模板制安加固時需設(shè)對拉螺桿孔約44000個，總節(jié)約費用104720元。

魯山縣城南供水工程，混凝土模板制安加固時需設(shè)對拉螺桿孔約18000個，總節(jié)約費用42840元。

10.3 環(huán)保效益

本工法與傳統(tǒng)的通絲對拉螺桿工藝相比，減少了模板的損耗，節(jié)約了木材，對保護國家森林資源、構(gòu)建生態(tài)和諧等環(huán)保工作做出了較大貢獻。

螺桿由原來的一次性耗材轉(zhuǎn)變?yōu)榭芍苻D(zhuǎn)的工具式材料，大大節(jié)約了鋼材，減少了煉鐵工業(yè)大氣污染物排放量，對節(jié)能環(huán)保工作做出了貢獻。

11 工程實例

11.1 應(yīng)用實例一

汝州市向陽路東延道路工程輸水工程包含兩座跨河渠倒虹吸和長3283m蓋板渠道，C30P6鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，沒有地下水。倒虹吸混凝土壁厚0.3m，最大水頭8.5m；蓋板渠混凝土壁厚0.2m，最大高度1.4m。混凝土模板制安加固時需設(shè)對拉螺桿孔約44000個，采用薄壁防水混凝土對拉螺桿施工工法克服了混凝土壁薄、水頭高、易滲漏的難點，現(xiàn)場采用的對拉螺桿止水工藝經(jīng)滿水試驗全部合格，大大減少了螺桿損耗量，縮短了拆模周期，綜合效益顯著；薄壁防水混凝土對拉螺桿施工工法操作簡單，材料易購，使用的工具及設(shè)備已普及，具有很強的實用性；薄壁防水混凝土對拉螺桿施工工法屬于國內(nèi)首創(chuàng)，其中的關(guān)鍵技術(shù)已獲得實用新型專利，申請的發(fā)明專利已公布。

11.2 應(yīng)用實例二

魯山縣城南供水工程池體結(jié)構(gòu)采用C30P6F150鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，沉淀池(容積3500m3)及濾池(容積3000m3)壁厚0.4m,清水池(容積5000m3)壁厚0.3m。水池高度4m。混凝土模板制安加固時需設(shè)對拉螺桿孔約18000個。

采用薄壁防水混凝土對拉螺桿施工工法后，滿水試驗全部合格，從根本上解決了薄壁防水混凝土模板加固的難題。使用小型汽錘打入遇水膨脹止水塞，砂漿填縫槍進行砂漿封堵，大大提高了工作效率。薄壁防水混凝土對拉螺桿施工工法屬于國內(nèi)首創(chuàng)，實用新型專利經(jīng)第二次實踐，技術(shù)日趨成熟，進一步證明了本工法具有很高的推廣價值。

12 結(jié) 語

本次開發(fā)的薄壁防水混凝土對拉螺桿施工工法，易于操作，成本低，耐腐蝕，耐久性好，抗水壓強度高，適用范圍廣，是目前市場上止水對拉螺桿的最佳替代品，建議完善后加入圖集予以推廣。