无粘结预应力混凝土蛋形消化池施工技术

无粘结预应力混凝土蛋形消化池施工技术CONTENTS目录01工程概述与技术背景02施工前准备工作03模板及支撑体系施工04钢筋工程施工工艺CONTENTS目录05无粘结预应力施工技术06混凝土工程施工07质量控制与安全管理08工程案例与技术创新01工程概述与技术背景工程建设意义与项目概况工程建设意义消化池是污水处理工艺中的重要构筑物，用于对污泥进行厌氧消化处理，减少污泥体积并稳定污泥性质；在消化过程中产生的沼气可回收利用，作为能源或化工原料，具有一定的经济价值；通过对污泥的消化处理，可有效减少污泥中的有机物含量，降低其对环境的污染。项目背景以杭州市四堡污水处理厂扩建工程为例，该工程由国家计委立项，是浙江省及杭州市的重点工程项目，其中3座无粘结预应力混凝土蛋形消化池是目前国内同类工程中规模最大、结构最复杂、技术含量最高、施工难度最大的单位工程，其单池容积为10926m³，池体最大内径24m，工程规模与我国首次在济南建造的有粘结预应力混凝土蛋形消化池相当，并列属世界第二位、亚洲第一位。主要技术参数消化池池体高32m，埋深13.6m，内空高41.7m，池壁厚由700mm渐变至400mm，外形呈三维曲面体。基础为桩承台，50根Φ1000mm钻孔灌注桩，长45m，钢筋混凝土承台厚度最小为1600mm。池体为双向无粘结预应力混凝土结构，环向共设置122圈（由呈半圆形的2束筋组成）预应力筋，且为分段均布预应力筋。混凝土等级地下无预应力部分为C30、S8，其余为C40、S8，均掺4％TJ外加剂。蛋形消化池结构特点与技术参数01三维曲面壳体结构特性池体外形呈三维曲面体，由半径24m、弧度85°的圆弧旋转而成，上部和下部为圆台体，池壁厚度从700mm渐变至400mm，具有受力合理、空间利用率高的特点。02双向无粘结预应力体系采用双向无粘结预应力混凝土结构，环向共设置122圈预应力筋（每圈由2束半圆形筋组成），竖向均匀布置64束预应力筋，预应力筋规格包括5×7Φj5、4×Φj5、3×7Φj5等。03主要技术参数指标单池容积10926m³，池体最大内径24m，池体高32m，埋深13.6m，内空高41.7m。混凝土等级：地下无预应力部分为C30、S8，其余为C40、S8，均掺4％TJ外加剂。04基础与防腐保温设计基础采用桩承台形式，由50根Φ1000mm钻孔灌注桩（长45m）和最小厚度1600mm的钢筋混凝土承台组成。内壁采用无毒环氧防腐涂料，外壁采用聚氨酯发泡保温及钢龙骨彩钢板饰面。无粘结预应力技术应用优势结构性能优化无粘结预应力混凝土具有较高的抗压强度和抗裂性能，能够满足消化池大跨度、重载的要求，有效提高结构的耐久性。施工工艺简化无粘结预应力筋可直接铺设在模板内，无需预留孔道、穿束等工序，简化了施工流程，节省工期。工程质量保障由于预应力筋与混凝土无粘结，可避免传统有粘结预应力混凝土中可能出现的预应力筋腐蚀问题，降低维护成本。经济与社会效益如重庆鸡冠石污水处理厂项目应用该技术，单体容积达12000立方米，实现成本降低128万元，工期提前55天，并获重庆市优质结构“巴渝杯”。02施工前准备工作施工图纸会审与技术交底图纸会审核心要点

重点审查三维曲面体结构尺寸、变截面池壁渐变参数、122圈环向预应力筋（含半圆形两束筋组成）及竖向预应力筋布置的准确性，确保与现场放大样数据一致，避免模板无法就位问题。技术交底内容要求

明确C30/S8（地下无预应力部分）与C40/S8（其余部分）混凝土配合比及4%TJ外加剂掺量控制；强调异形模板拼装规则（Δh≤10mm）、变角张拉工艺参数及满堂脚手架立杆间距（不大于1.5m）等关键技术指标。施工难点解决方案交底

针对预应力筋变角张拉摩阻损失、池壁混凝土振捣（避免预应力张拉孔加固筋密集区蜂窝）、施工缝钢板止水带（3×400mm）安装等难点，交底专项施工措施及验收标准，确保符合《给水排水构筑物工程施工及验收规范》GB50141要求。材料设备准备与质量检验

主要材料准备无粘结预应力筋选用Φ15.7mm钢绞线，标准截面积150mm²，张拉力120kN，其外包层采用聚乙烯或聚丙烯材料，严禁使用聚氯乙烯；锚具选用I类锚具；混凝土等级地下无预应力部分为C30、S8，其余为C40、S8，均掺4％TJ外加剂。

施工设备配置配备穿心式千斤顶（额定压力50N/mm²，理论张拉力20kN）、超高压电动油泵（额定压力63N/mm²）、砂轮切割机、弯曲机、振捣器等；测量设备包括J2—D型激光经纬仪、DS3－Z型水准仪及30m、50m钢卷尺。

材料质量检验无粘结预应力筋进场需复试强度、松弛率、油脂含量，每批不大于60吨抽取一组试件；锚具检查外观、硬度及静载锚固性能，每批不大于1000套抽样检验；混凝土原材料需检验配合比、抗渗等级，确保符合设计要求。

设备标定与维护张拉设备（千斤顶、油泵）标定期限不超过半年，使用中出现反常或检修后需重新标定；弯曲机、振捣器等施工机械施工前进行试运行，确保性能稳定；测量仪器定期校核，保证放线精度。施工场地布置与安全防护

01施工总平面布置原则围绕蛋形消化池主体结构，划分材料堆放区、加工区、仓储区及办公生活区，确保各区功能独立、物流畅通。材料堆放区距池体边缘不小于5m，避免荷载集中影响基坑稳定。

02临时设施布置要点钢筋加工棚采用封闭式搭设，配备弯曲机、切断机等设备，棚内设置防雨、防火设施；混凝土输送泵布置在池体半径1.5倍范围内，减少输送距离。临时用电线路沿围墙架空敷设，高度不低于4m。

03高处作业安全防护措施池体周围搭设全封闭悬挑式脚手架，立杆间距≤1.5m，步距1.8m，满挂密目安全网（网目密度≥2000目/100cm²）；作业层设置1.2m高防护栏杆及18cm高挡脚板，脚手板铺设严密并固定牢固。

04施工机械安全管理塔吊基础进行专项设计，承载力不低于200kPa，塔身与池体保持不小于3m安全距离；张拉设备使用前进行标定，千斤顶与压力表配套校验，标定期限不超过半年。

05消防安全与应急准备施工现场每50m²配置2具4kg干粉灭火器，易燃易爆材料仓库单独设置并保持通风；编制高处坠落、物体打击等专项应急预案，每月组织1次应急演练，配备急救箱及担架等救援器材。03模板及支撑体系施工异形模板设计与加工制作

模板体系组成采用标准组合钢模（长900mm、1200mm、1500mm）与特制异形钢模拼装而成，通过U形卡连接成整体，局部预留孔采用木模拼缝。

异形模板规格确定根据池体三维曲面特征，展开图中控制Δh≤10mm，需定制8种不同规格异形模板，以保证模板拼装后上下端平整、拼缝小。

模板加工精度控制组合钢模和异形钢模均在工厂加工制作，对拉螺栓现场加工；环向钢筋在现场放大样用弯曲机弯曲成型，误差控制在5mm范围内。

模板拼接规则同一标高内，异形模板块数由模板上下端圆周长差值及异形模板尺寸决定，异形模板上下端宽度差值越小，模板数量越多，拼装效果越好。模板安装与校正技术要点

模板体系组成与选型采用组合钢模（900mm、1200mm、1500mm规格）与特制异形钢模拼装，通过U形卡连接成整体，局部预留孔采用木模拼缝，适应三维曲面池壁结构需求。

安装前限位固定措施在成型钢筋骨架上，按池体中心线量取半径后，焊接φ14钢筋环向限位，确保模板面位置准确，限位筋需经复核验收后方可支模。

模板拼装与加固工艺根据翻样确定的异形模板间距对称拼装，内模板外楞与满堂脚手架连成整体；接缝缝隙大于2mm时采用海绵条嵌填，确保严密性。

标高差调整与校正方法针对内外模上升速率不同导致的上口不平，采用100mm×300mm特制组合钢模调整，当高差大于80mm时进行找平处理，保证对拉螺杆孔对应及施工缝平整。内外支撑体系搭设与稳定性控制

满堂钢管内支撑体系设计池体内采用Φ48mm×3.5mm脚手钢管搭设满堂脚手架，作为模板支撑、操作平台及测量定位支架。立杆间距不大于1.5m，步距1.8m，围绕池体中轴线径向展开呈卵形，立杆底部设可靠支点并通过对拉杆与预埋件固定，确保整体稳定性。

悬挑式弧形外脚手架构造池体外围搭设全封闭双排钢管脚手架，最大半径处设双排架，下部增设收缩架，上部沿曲面搭设悬挑架。立杆横距1.2m、纵距1.5m、步距1.6m，满挂密目网，连墙杆按二步三跨设置，横向斜撑间距三个立杆间距，与水平面夹角45°~60°。

支撑体系稳定性控制措施内脚手架立杆垂直、间距一致，通过环向水平杆与径向斜撑形成稳定整体；外脚手架随施工段同步搭设，一次搭设高度高出混凝土施工段6m，剪刀撑与立杆、水平杆同步搭设。定期检查立杆沉降、横杆挠度及节点连接，确保施工荷载均匀分布。

中心控制与测量定位技术内脚手架设置中心控制竖轴线，通过激光经纬仪将底板中心点投至操作平台，挂大线锤控制半径尺寸。每施工段前复核水准点及轴线控制点，利用钢卷尺引测标高，确保池体垂直度、同心度偏差控制在规范允许范围内。04钢筋工程施工工艺非预应力钢筋支架设计与安装

钢筋支架设计要点施工前需计算支架尺寸（含半径）与标高的关系，确保安装位置准确。基础底板部分采用L50mm×5mm角钢支架；承台部分利用结构钢筋（竖向筋、环向筋和径向筋点焊成整体）形成立体骨架体系；地上壳体部分采用φ25钢筋制成平面衍架。

钢筋支架安装工艺安装时通过池体中心线量出相应标高的支架半径确定位置。内脚手架围绕消化池中轴线径向搭设，外形呈卵形，步距1.8m，立杆间距不大于1.5m，立杆底部需有可靠支点，利用对拉杆和预埋件防止滑移。

钢筋制作与安装要求环向钢筋在现场放大样用弯曲机弯曲成型，误差控制在5mm内，采用电弧焊焊成封闭式圆环。安装顺序为先结构钢筋网片，后开洞及洞口加固筋，通过钢筋支架上标注的间距固定竖向筋或径向筋位置，每隔500mm设置控制点，可适当将结构筋与支架点焊增强整体性。

支架安装质量控制钢筋绑扎需比模板工程高出一个施工段，安装成型后形成立体网状或曲面网片结构，其尺寸、位置需准确，避免后续模板无法就位。安装过程中严格执行测量复核制度，确保支架稳定性和钢筋保护层厚度符合设计要求。环向与竖向钢筋绑扎工艺环向钢筋加工与成型环向钢筋需在现场放大样，采用弯曲机弯曲成形，确保弧度与池体曲面匹配。成形后通过电弧焊焊接成封闭式圆环，误差控制在5mm范围内，为壳体网状结构提供精准框架。钢筋支架定位技术地下承台采用L50×5角钢焊接骨架作为架立钢筋支架，地上壳体采用φ25钢筋制成平面衍架。通过池体中心线量取各标高半径确定支架位置，确保钢筋保护层厚度及网片间距符合设计要求。绑扎顺序与固定工艺遵循"先下后上、先外后里"原则，先安装结构钢筋网片，再进行开洞及洞口加固筋施工。每隔500mm固定竖向或径向筋位置，结构筋与支架适当点焊连接增强整体性，钢筋安装需超前模板工程一个施工段。立体网状结构控制要点地下承台钢筋形成多层环向、竖向、径向立体网状结构，地上壳体为双层环向-竖向曲面网片。绑扎时利用型钢支架快速定位，确保安装后轴线偏差≤10mm，避免模板就位困难及结构受力偏差。钢筋保护层控制与质量验收

保护层厚度设计要求地下无预应力部分混凝土为C30、S8，其余为C40、S8，均掺4％TJ外加剂，钢筋保护层厚度需满足设计及规范要求，确保结构耐久性。

保护层控制措施采用L50×5角钢焊接骨架或φ25钢筋制成的平面衍架作为钢筋支架，支架上加焊限位钢筋，通过池体中心线量出相应标高的支架半径确定位置，保证保护层厚度准确。

质量验收标准钢筋安装位置允许偏差：保护层厚度±5mm，钢筋间距±10mm，受力钢筋排距±5mm。验收时需检查钢筋规格、数量、间距、保护层厚度及绑扎牢固性，确保符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204要求。

隐蔽工程验收要点钢筋安装完成后，在混凝土浇筑前进行隐蔽工程验收，重点检查钢筋支架稳定性、预应力筋与非预应力筋位置、锚固端构造及保护层厚度等，验收合格并签署记录后方可进行下道工序。05无粘结预应力施工技术预应力筋材料性能与验收标准

无粘结预应力筋组成及技术要求无粘结预应力筋由预应力钢材、专用防腐涂料层和护套层构成。涂料层应采用专用防腐油脂，护套层材料为聚乙烯或聚丙烯，严禁使用聚氯乙烯。预应力钢绞线宜选用强度级别1860N/mm²的低松弛钢绞线，如工程中常用的7Φj5钢绞线。

锚具性能要求必须采用Ⅰ类锚具，其性能应符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370规定。进场锚具需检查外观，表面无污物、锈蚀、机械损伤和裂纹，并进行硬度和静载锚固性能检验，锚固效率系数不低于0.95，破断时总应变不小于2%。

材料进场验收流程预应力筋进场时需提供产品合格证、出厂检验报告，核对材质、批号、规格与数量。按每批不大于60吨抽样进行力学性能试验，包括抗拉强度（不小于1570N/mm²）、延伸率（不小于4%）。锚具按进场批次抽样，每批不大于1000套抽取试件检验硬度及锚固性能。

外观质量验收标准预应力筋表面应光滑，无死弯、油污及损伤，护套层破损率不超过3%；锚具表面无裂纹、夹渣等缺陷。无粘结预应力筋中严禁有接头，有死弯时应切断，其长度误差控制在计算长度的±10mm范围内。预应力筋铺设与固定工艺预应力筋加工制作要点无粘结预应力筋进场后需按规范进行强度、松弛率、油脂含量等复试，合格后采用砂轮切割机下料，严禁电弧切割。每束筋按计算长度（含两端张拉工作长度和锚具长度）加工，每隔1m用18号铅丝绑扎成束，端部做好编号标识。环向预应力筋铺设工艺环向预应力筋沿钢筋支架布置，支架上加焊限位钢筋确保保护层厚度。安装时上下相邻两环锚固位置错开一个锚固肋，以锚固肋数量一半为分段数量，每段计算长度加入锚固肋宽度及张拉工作长度。池体环向共设置122圈预应力筋，由呈半圆形的两束筋组成，分段均布。竖向预应力筋安装要求竖向均匀布置64束预应力筋，采用型钢支架定位。安装时确保无死弯，有死弯时立即切断；严禁有接头，预应力筋中不得出现接头。安装位置通过池体中心线量测半径确定，与环向筋形成整体受力体系。铺设固定与保护层控制预应力筋铺设在非预应力筋绑扎完成后进行，采用铁马凳将曲线高度控制点垫好扎牢，保证水平位置顺直。支撑钢筋间距不大于1.5m，曲线段起始点至张拉锚固点设300mm以上直线段，确保与承压板垂直。保护层厚度通过限位钢筋严格控制，误差不超过±5mm。变角张拉施工技术与质量控制变角张拉工艺原理针对蛋形消化池曲面结构限制，采用变角张拉装置（偏转器）将环向预应力筋张拉端引出槽外，实现同步张拉。可使用常规设备，提高施工效率并确保质量。变角张拉操作要点同一水平环向预应力筋按设计分段，借助变角张拉装置引出槽外同步张拉。如杭州四堡污水处理厂蛋形消化池环向122圈预应力筋采用此工艺，解决了张拉孔尺寸限制问题。张拉设备安装要求安装张拉设备时，直线预应力筋张拉力作用线与筋中心重合；曲线预应力筋张拉力作用线与筋中心线末端重合。确保千斤顶就位准确，减少摩阻损失。张拉力与伸长值控制严格执行应力控制、应变校核原则，张拉力允许偏差符合设计要求，伸长值偏差控制在±6%内。如某工程原设计张拉应力经试验实测调整，确保有效预应力。变角摩阻测试与调整施工前进行变角摩阻测试，根据测试结果调整张拉控制应力。例如通过试验段测试，考虑摩阻损失后合理降低张拉应力，保证结构受力符合设计预期。张拉设备选型与操作要点

张拉设备选型依据根据预应力筋规格（如Φ15.7mm钢绞线）、张拉力（如120kN）及变角张拉需求选择设备，常用穿心式千斤顶（额定张拉力≥18kN）与超高压电动油泵（额定压力≥63N/mm²）配套使用。

设备标定要求张拉设备标定期限不应超过半年，使用中出现反常现象或检修后需重新标定，确保张拉力误差在±5%内，依据《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85-92执行。

变角张拉操作要点采用变角张拉装置（偏转器）将张拉端引出槽外，安装时确保张拉力作用线与预应力筋中心线末端重合；环向预应力筋可采用多台千斤顶同步张拉，通过对讲机协调控制，减少应力偏差。

张拉程序控制遵循“应力控制为主、伸长值校核为辅”原则，张拉前检查混凝土强度（不低于设计值的75%），按“0→初应力→100%张拉力→持荷2min→锚固”程序施工，实测伸长值与理论值偏差应在±6%内。06混凝土工程施工高性能混凝土配合比设计

原材料优选标准选用强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥，粗骨料采用连续级配碎石，粒径5-25mm，含泥量≤1%；细骨料选用中砂，细度模数2.6-3.0，含泥量≤3%；掺加4%TJ外加剂（参考资料1），并掺入适量粉煤灰或矿粉改善和易性。

抗渗抗裂配合比参数混凝土强度等级分为C30/S8（地下无预应力部分）和C40/S8（其余部分），水胶比控制在0.40-0.45，砂率38%-42%，胶凝材料总量400-450kg/m³，通过掺入UEA膨胀剂（掺量14%）补偿收缩，提高抗裂性能（参考资料1、12）。

施工性能优化措施针对曲面池壁振捣困难特点，采用坍落度180±20mm的流态混凝土，初凝时间控制在6-8小时，确保分层浇筑连续性；掺入高效减水剂降低水灰比，同时保证混凝土具有良好的黏聚性和保水性，避免离析（参考资料1、5）。曲面池壁混凝土浇筑工艺

01浇筑方式选择采用分层、对称浇筑方式，标高9.2m以下各段分层浇筑，以上各段对称一次性浇筑到顶，避免模板朝一个方向倾斜。

02浇筑顺序控制沿池壁圆周方向对称布料，在先浇筑混凝土初凝前及时浇筑后续混凝土，防止产生冷缝，确保混凝土连续供应。

03振捣工艺要点针对曲面池壁及预应力张拉孔加固筋多的特点，采用插入式振捣器分层振捣，振捣棒移动间距不大于500mm，确保密实无蜂窝麻面。

04施工缝处理要求全池划分26个施工段，留设25条施工缝，采用3×400mm钢板止水带止水；浇筑前将施工缝处凿毛并清理干净。混凝土养护与裂缝控制措施混凝土养护工艺要求混凝土浇筑后12小时内必须覆盖保湿养护，可采用洒水、覆盖麻袋或草帘、喷涂养护剂等方式，确保表面持续湿润，养护时间不少于14天。大体积混凝土需进行保温保湿养护，控制内外温差不大于25℃。高性能混凝土配合比优化采用C40/S8抗渗抗裂混凝土，掺加4%TJ外加剂，优化水泥、骨料、外加剂比例，减少水化热，提高混凝土密实度和抗裂性能，满足满水闭气试验对混凝土质量的严格要求。施工缝处理技术池体施工划分26个施工段，留设25条施工缝，采用3×400mm钢板止水带止水。施工缝处混凝土需凿毛处理，确保新老混凝土结合紧密，浇筑前清理浮渣并湿润界面。温度裂缝控制措施通过分层对称浇筑（每层厚度不超过250mm）、控制浇筑速度、预埋测温元件监测温度等措施，避免混凝土内外温差过大产生裂缝。高温季节采取遮阳降温，低温季节采用保温覆盖。施工缝处理与防水施工技术施工缝设置原则与构造蛋形消化池施工缝划分需结合池体变截面特性，地下部分设5道、地上部分设21道，沿竖向每1.5m弧长设置，缝宽3×400mm钢板止水带，确保止水效果。施工缝处理工艺要点混凝土浇筑前需清除施工缝表面浮浆、松动石子，涂刷界面剂；采用分层对称浇筑法，确保先浇混凝土初凝前完成后续浇筑，避免冷缝产生。防水施工技术措施池体内壁采用无毒环氧防腐涂料，外壁设100mm厚聚氨酯发泡保温层+彩钢板饰面；施工缝处止水带焊接严密，混凝土振捣密实，养护期不少于14天。防水质量验收标准防水施工需通过满水闭气试验检验，渗水量≤2L/(m²·d)；封锚混凝土强度不低于C40，保护层厚度≥50mm，确保结构耐久性。07质量控制与安全管理关键工序质量验收标准

钢筋工程验收标准钢筋安装位置偏差应控制在±5mm以内，保护层厚度偏差±10mm；焊接接头抗拉强度不低于母材强度，绑扎搭接长度符合设计要求，立体网状结构节点焊接牢固无松动。模板工程验收标准模板接缝宽度≤2mm，表面平整度≤5mm/2m；支撑体系立杆垂直度偏差≤1/200，整体稳定性满足浇筑荷载要求，异形模板与组合钢模拼缝严密，弧度偏差≤10mm。混凝土工程验收标准混凝土强度达到设计值的100%，抗渗等级≥S8；表面无蜂窝、麻面，施工缝止水带安装牢固，满水试验24h渗漏量≤2L/(m²·d)，结构尺寸偏差±30mm。预应力工程验收标准张拉力偏差±5%，伸长值偏差±6%；锚具锚固可靠，无滑移、断裂；封锚混凝土强度≥C40，保护层厚度≥50mm，预应力筋外露长度≥30mm。施工过程安全风险防控

高处作业安全防护沿池体外围搭设全封闭悬挑式钢管脚手架，立杆间距≤1.5m，步距1.8m，满挂密目安全网；作业层设置1.2m高防护栏杆及18cm高挡脚板，人员上下通道采用之字形爬梯并固定牢固。

模板及支撑体系稳定性控制内脚手架采用满堂钢管脚手架，立杆底部设可靠支点，间距≤1.5m，步距1.8m，设置横向斜撑和剪刀撑；对拉螺栓采用Φ14规格，间距根据池壁厚度调整，确保模板抗浮及整体稳定。

预应力张拉作业安全管理张拉设备使用前进行标定，作业区设置