海洋科學(xué)館大魚池施工技術(shù)探討

林山

（廣州市長(zhǎng)隆集團(tuán)有限公司）

1 工程概況

珠海長(zhǎng)隆海洋科學(xué)館項(xiàng)目總建筑面積約39.57 萬(wàn)m2，高度60m，為主體鋼筋混凝土框架+鋼屋蓋組合結(jié)構(gòu)。屋蓋網(wǎng)殼下有兩大功能區(qū)：大魚區(qū)和樂(lè)園區(qū)。海洋科學(xué)館擁有功能各異、大小不同的水池共67 個(gè)，其中用作虎鯨展示、繁育與科研的大魚缸容量為5.5 萬(wàn)立方米。虎鯨展覽池的底部形似一條大魚，池底最大厚度為1m，見(jiàn)圖1、表1。大魚展覽池屬大體積混凝土范疇，海水容量2.9 萬(wàn)噸，迎水面保護(hù)層厚達(dá)6㎝。

圖1

表1

在注滿2.9 萬(wàn)噸海水的超大型魚缸里養(yǎng)育9 頭虎鯨，要能經(jīng)受得住考驗(yàn)，要不懼海水侵蝕，確保滴水不漏，項(xiàng)目的難度系數(shù)極大。其中埡口施工及防水施工是項(xiàng)目的難點(diǎn)及要點(diǎn)。

2 施工方案

2.1 方案比選

為控制大魚池埡口和水道的施工質(zhì)量和精度，大魚池側(cè)壁在埡口底、埡口頂、水道底位置設(shè)置3 道水平施工縫，用樣板試驗(yàn)標(biāo)定后的參數(shù)對(duì)大魚池底板和側(cè)壁進(jìn)行多方案溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的仿真模擬，統(tǒng)計(jì)各方案溫度和開(kāi)裂比率情況，選擇最優(yōu)方案，如圖2。

圖2 實(shí)施方案

2.2 施工控制

魚池裂縫控制同時(shí)采取多項(xiàng)抗裂防滲漏措施降低開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。

⑴C40 海工混凝土添加抗裂纖維；

⑵水池施工縫設(shè)置316 不銹鋼止水鋼板；

⑶水池底板綜合蓄熱養(yǎng)護(hù)；

⑷水池側(cè)墻采用三段式止水螺桿；

⑸水池鋼筋保護(hù)層設(shè)置316 抗裂鋼絲網(wǎng)；

⑹混凝土無(wú)線智能測(cè)溫。

3 埡口施工要點(diǎn)

3.1 水池防水收口切槽深化施工

水池結(jié)構(gòu)不防水界面交接處需要進(jìn)行二次處理，包括預(yù)埋維生管道防水凹槽、池邊防水凹槽、埡口圓弧角處理等，我司根據(jù)圖紙大樣進(jìn)行深化設(shè)計(jì)和二次施工。見(jiàn)圖3～圖5。

圖3 預(yù)埋管道防水收頭節(jié)點(diǎn)大樣

圖4 采用膠條預(yù)留防水凹槽（后期進(jìn)行剔除）

圖5 水池外反坎邊防水收頭節(jié)點(diǎn)大樣

3.2 水池埡口梁變形控制

3.2.1 水池埡口梁變形模擬計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)支模起拱

項(xiàng)目聯(lián)合汕頭市建筑設(shè)計(jì)院、華南理工大學(xué)，分別使用盈建科和ABAQUS 軟件對(duì)梁撓度進(jìn)行分析計(jì)算，確定彈性變形值（短期變形值）、長(zhǎng)期變形值和起拱值，兩者計(jì)算結(jié)果相差10%以內(nèi)，結(jié)果可靠。澆筑混凝土?xí)r支模架的變形為1～2mm，對(duì)包括大魚池在內(nèi)的所有水池所有埡口梁撓度進(jìn)行計(jì)算，現(xiàn)場(chǎng)按計(jì)算撓度值進(jìn)行起拱，其中大魚池梁A131 和C136 分別起拱60mm 和35mm。見(jiàn)圖6、圖7 和表2。

表2 水池埡口梁起拱值

圖6 大魚池梁A131 變形分析

圖7 大魚池梁C136 變形分析

3.2.2 水池埡口梁施工、變形自動(dòng)監(jiān)測(cè)

埡口梁變形控制較好，經(jīng)亞克力玻璃安裝單位日本專業(yè)單位公司實(shí)測(cè)實(shí)量，直線度和平整度均滿足精度要求，項(xiàng)目部也因此受到表?yè)P(yáng)；根據(jù)埡口梁變形自動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果，變形均在2mm 以內(nèi)。見(jiàn)圖8。

圖8 大魚池埡口梁A131 變形自動(dòng)監(jiān)測(cè)

4 防水施工要點(diǎn)

4.1 復(fù)雜結(jié)構(gòu)支模體系施工

水池結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常規(guī)支模措施難以保證安全穩(wěn)定及混凝土成型質(zhì)量；本項(xiàng)目對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)支模體系進(jìn)行深化設(shè)計(jì)并進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，拆模后混凝土成型質(zhì)量好，表面平整光滑。見(jiàn)圖9。

圖9 水密門池壁支模

4.2 水池模板體系

水池池壁包含直線段、弧形段、埡口以及水密門閘口等構(gòu)造，部分水池結(jié)構(gòu)存在多曲面相交結(jié)構(gòu)、外壁懸掛內(nèi)壁吊掛環(huán)形結(jié)構(gòu)，模板體系需根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行選擇和深化。根據(jù)本工程技術(shù)特點(diǎn)及難度，為保障質(zhì)量安全分別采取了組裝式定型埡口鋼模、定型圓弧木模、圓柱模和優(yōu)質(zhì)黑直模。見(jiàn)圖10。

圖10

4.3 結(jié)構(gòu)施工配合防水層

4.3.1 小圓弧陰陽(yáng)角

動(dòng)物不可觸及結(jié)構(gòu)部位且進(jìn)行FRP 防水施工部位設(shè)計(jì)成小圓弧陰陽(yáng)角。

原因說(shuō)明：①FRP 防水為剛性防水，冷熱交換會(huì)造成FRP 防水層熱漲冷縮，陰陽(yáng)角處為應(yīng)力集中處，需要采取弧角過(guò)渡，避免FRP 防水層被內(nèi)應(yīng)力拉裂。②陰陽(yáng)角處弧形過(guò)渡增加防水層與結(jié)構(gòu)表面貼合度，提供防水質(zhì)量。

做法總結(jié)：①凡FRP 防水覆蓋到區(qū)域的陽(yáng)角為R20陽(yáng)弧角、陰角為R10 陰弧角。②施工方法：亞克力埡口部位在訂制鋼模時(shí)制作弧形陰陽(yáng)角，精度高、成型效果較好；其他部位包括：集水井、撇渣口、供水口、音響口等部位的陽(yáng)弧角待結(jié)構(gòu)完成后打磨形成，陰弧角采用西卡砂漿修補(bǔ)成型。見(jiàn)圖11。

圖11

4.3.2 防水收口槽

防水層終止線位置設(shè)置收口槽，防水層施工至內(nèi)，打硅膠壓封密實(shí)。見(jiàn)圖12。

圖12

原因說(shuō)明：避免滲水防水。①避免防水層結(jié)構(gòu)表面分層，被動(dòng)物撕扯等造成防水層收口部位滲水。②池內(nèi)硅膠條應(yīng)做成內(nèi)陷弧形，避免被動(dòng)物撕扯下來(lái)。

做法總結(jié)：埡口以外部位結(jié)構(gòu)表FRP 防水層終止線位置預(yù)留30mm×30mm 收口槽，供收口打硅膠壓封密實(shí)。該類部位包括：防水層在池外或水面線以上終止線、水門各邊線、FRP/PVC 管口邊。水門、管口邊采用貼膠條方式成型，拆模后成型效果不好的采用西卡砂漿修補(bǔ)或打鑿打磨平順。

4.3.3 格柵固定螺栓處防水節(jié)點(diǎn)

供水井格柵框架螺栓需在防水層上鉆孔固定。見(jiàn)圖13。

圖13

原因說(shuō)明：①大魚池內(nèi)各個(gè)暫養(yǎng)池、等待池及醫(yī)療池內(nèi)墻壁均有供水井，內(nèi)有直徑DN1000 的FRP 給水管，水井口部需要用格柵封隔，避免虎鯨進(jìn)入。②原TJP 設(shè)計(jì)為FRP 格柵，虎鯨會(huì)撞擊格柵，所以需重新設(shè)計(jì)成高強(qiáng)度、耐撞擊的不銹鋼格柵。③格柵為珠海聯(lián)誼設(shè)計(jì)，格柵分為框架及格柵板，框架直接頂?shù)剿硥w受力，接觸部位墊橡膠防止破壞防水層，再通過(guò)螺栓與結(jié)構(gòu)固定，最終格柵板再通過(guò)螺栓與框架固定。④需要在結(jié)構(gòu)及防水層上鉆孔，植入框架螺栓，該部位由專業(yè)單位負(fù)責(zé)細(xì)部防水處理。

做法總結(jié)：

主要安裝工序如下：①專業(yè)單位進(jìn)行水池防水施工。②防水單位進(jìn)行放線、鉆孔、清孔、對(duì)孔周邊防水貼紙保護(hù)、填充結(jié)構(gòu)膠、植入拉爆螺栓。③待結(jié)構(gòu)膠固化后，專業(yè)單位打第一次硅膠及放入PVC 墊片。④防水單位在30 分鐘內(nèi)完成格柵框架安裝固定。⑤專業(yè)單位打第二次硅膠及封蓋PVC 帽蓋。⑥如果防水單位在30 分鐘內(nèi)未能完成格柵框架安裝固定，這可能超出第一次硅膠的凝固時(shí)間，則由專業(yè)單位對(duì)格柵框架與池壁間縫隙作全面防水處理。

格柵框架安裝先在暫養(yǎng)池D 作樣板施工，待各單位確認(rèn)后，再在各個(gè)水池全面施工。

4.3.4 大魚池PVC 管口做法

大魚池動(dòng)物可觸及部位維生系統(tǒng)PVC 管口處均做成防止刮傷樣式。

原因說(shuō)明：①為防止虎鯨撕咬，PVC 管口不設(shè)置蓋，且應(yīng)做成內(nèi)凹形。②虎鯨高速貼墻游動(dòng)時(shí)，皮膚會(huì)陷進(jìn)管口部位，如PVC 管口切口太過(guò)鋒利，會(huì)有刮傷風(fēng)險(xiǎn)。（建議：盡量設(shè)計(jì)成結(jié)構(gòu)內(nèi)凹，外加格柵蓋板樣式。）

做法總結(jié)：①為同時(shí)兼顧土建要求、防水層收口要求和運(yùn)營(yíng)動(dòng)管要求，科學(xué)館項(xiàng)目做法，水池鋼筋保護(hù)層共60mm 厚，從外到內(nèi)依次做成“25mm 內(nèi)凹+25mm 防水密封硅膠+10mm 混凝土保護(hù)層”。②DN300 的PVC 管壁厚13mm，管口外沿內(nèi)壁切口用倒角器磨半徑r=8mm 的圓弧陽(yáng)角。

4.3.5 埡口結(jié)構(gòu)

參觀者觀賞水池內(nèi)部的視口，安裝鑲固亞克力的窗口。

原因說(shuō)明：①為提高觀賞性，亞克力設(shè)計(jì)成形狀各異的板，水池埡口結(jié)構(gòu)跟隨亞克力形狀設(shè)計(jì)，有方形、弧形、圓形、半原柱形、拱形等。②每塊亞克力在工廠加工好之后在運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)粘接或安裝，為確保亞克力順利安裝，要求埡口結(jié)構(gòu)精度非常高。

做法總結(jié)：①埡口模板定制高強(qiáng)度鋼模，挺高成型效果，埡口鋼模采用獨(dú)立支撐固定方式，減少施工荷載造成鋼模偏移或變形。②拆模后進(jìn)行埡口尺寸測(cè)量，對(duì)有變形埡口修整。③修整完成由亞克力安裝單位復(fù)核，雙方確認(rèn)無(wú)誤后辦理移交手續(xù)。

5 FRP 防水施工與配合工作

5.1 施工措施準(zhǔn)備

水池FRP 防水工程是日本專業(yè)單位公司施工，建設(shè)單位協(xié)助配合施工措施準(zhǔn)備。

原因說(shuō)明：①水池結(jié)構(gòu)表面清除粉塵，檢查控制含水率。（合同為建設(shè)單位責(zé)任，應(yīng)歸施工方責(zé)任。）②防水施工操作架體或平臺(tái)。

做法總結(jié)：①水池結(jié)構(gòu)表面全面粗打磨，清除表面粉塵及附著物。②大魚池、儒艮池、江豚池等較大水池搭設(shè)雙排落地式鋼管腳手架，施工完池壁防水把腳手架拆除之后再進(jìn)行池底防水施工，其他較小水池搭設(shè)鋼管式移動(dòng)腳手架。

5.2 防水施工

專業(yè)單位公司獨(dú)立施工，建設(shè)單位協(xié)助配合。

原因說(shuō)明：①控制樹(shù)脂原材與固化劑配合比，以保證防水層固化時(shí)間及質(zhì)量。②作業(yè)期間避免灰塵、高溫及火花接觸。③控制周邊空氣濕度。

做法總結(jié)：①防水作業(yè)期間，協(xié)調(diào)周邊易起粉塵及易產(chǎn)生火花的作業(yè)進(jìn)行避讓。②南方“回南天”空氣濕度大，水池池壁出現(xiàn)結(jié)露，建設(shè)單位提供風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、照明進(jìn)行抽風(fēng)除濕，但水池空間開(kāi)闊且大，除濕效果一般。

5.3 防水成品保護(hù)

成品保護(hù)由長(zhǎng)隆負(fù)責(zé)。

原因說(shuō)明：避免防水施工期間及施工完成后受到破壞。

做法總結(jié)：①水池防水作業(yè)前，用彩鋼板圍蔽埡口部位，避免施工期間其他單位人員進(jìn)入水池內(nèi)部。②水池防水施工養(yǎng)護(hù)完成后，用三防布覆蓋在防水表面，預(yù)防上空或周邊的焊接作業(yè)、噴漆作業(yè)、抹灰作業(yè)等破壞或污染防水層。

6 案例說(shuō)明一（質(zhì)量問(wèn)題）

防水層粘結(jié)力問(wèn)題：大魚池A/C 兩個(gè)水池池壁防水層剝除過(guò)程中，整塊防水層較容易就撕扯下來(lái)。見(jiàn)圖14。

圖14

原因說(shuō)明：防水層容易整塊剝除，存在被虎鯨撕扯出來(lái)隱患。

做法總結(jié)：①國(guó)內(nèi)規(guī)范《GB50212-2002 建筑防腐蝕工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定防水材料對(duì)水泥基面要求：不飽和聚酯樹(shù)脂（FRP 防水）≥1.5MPa，環(huán)氧樹(shù)脂（聚脲防水）≥2.0MPa，規(guī)范對(duì)FRP 防水粘結(jié)力要求偏低。②最終做法：原防水層剝除后，土建單位修補(bǔ)打磨，動(dòng)管部、專業(yè)單位等各單位驗(yàn)收合格簽字，移交專業(yè)單位按原方法施工防水層，在第二層玻璃鋼纖維完成后打抗拔釘工序。

7 施工效果

魚池底板總共澆筑4 天3 夜，總計(jì)4400m3混凝土，整體澆筑效果良好，僅表面出現(xiàn)少量細(xì)微裂縫。見(jiàn)圖15。

圖15

8 施工總結(jié)

珠海建設(shè)單位海洋科學(xué)館施工質(zhì)量問(wèn)題整改措施及管理辦法。

⑴提前預(yù)防，做好技術(shù)交底的工作制度。

對(duì)海洋科學(xué)館各功能區(qū)或特殊部位，由設(shè)計(jì)、營(yíng)運(yùn)或相關(guān)方對(duì)施工單位交底，領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖或擬達(dá)到的效果。針對(duì)I 期工程及其他建設(shè)單位項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)出來(lái)的容易出問(wèn)題的部位或經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，向施工單位進(jìn)行交底，提前采取預(yù)防措施。

⑵材料質(zhì)量控制的制度。

海洋科學(xué)館工程材料品類繁多，且有眾多非常規(guī)的材料，材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)工程師需現(xiàn)場(chǎng)檢查或監(jiān)督檢驗(yàn)，確保材料品牌、材質(zhì)、規(guī)格、型號(hào)等符合設(shè)計(jì)、合同要求。

⑶過(guò)程檢查的制度。

堅(jiān)持自檢、互檢、交接檢，提高現(xiàn)場(chǎng)操作人員的質(zhì)量意識(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行工序驗(yàn)收程序，強(qiáng)化施工單位的質(zhì)量保證體系及自檢制度，保證工序質(zhì)量。

⑷現(xiàn)場(chǎng)會(huì)議制度的制度。

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)存在的質(zhì)量、安全問(wèn)題，牽涉到眾多專業(yè)或分包單位，必須建立現(xiàn)場(chǎng)會(huì)議制度，及時(shí)分析、通報(bào)工程質(zhì)量及安全狀況，并協(xié)調(diào)有關(guān)單位間的業(yè)務(wù)活動(dòng)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)議制度實(shí)現(xiàn)各單位之間以及各專業(yè)施工隊(duì)之間的有效溝通，確保各項(xiàng)管理指令傳達(dá)的暢通，使施工在受控狀態(tài)下進(jìn)行。

⑸問(wèn)題消項(xiàng)的制度。

對(duì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及整改，采取問(wèn)題清單逐個(gè)消項(xiàng)方法，明確整改責(zé)任單位，限期完成。

⑹成品保護(hù)的制度。

做好工序的交接檢查，土建與設(shè)備安裝有交叉作業(yè)，尤其注意成品保護(hù)。在結(jié)構(gòu)施工中，水電預(yù)留、預(yù)埋施工應(yīng)配合砌筑、鋼筋、模板、混凝土工程，按設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行，嚴(yán)禁事后剔鑿、破壞結(jié)構(gòu)。裝飾、裝修及設(shè)備安裝工程在進(jìn)行施工前應(yīng)采取封、包、遮、蓋等保護(hù)措施，避免對(duì)其他成品造

⑺竣工資料的制度。

跟蹤施工動(dòng)態(tài)，督促總包履行總包義務(wù)，在專業(yè)施工即將完畢時(shí)提出竣工資料整理通知，并按合同規(guī)定的時(shí)限完成竣工資料的移交。