大直徑超深沉淀池內(nèi)明降排水施工技術(shù)

趙澤俊

廣西建工集團(tuán)第二安裝建設(shè)有限公司 廣西 柳州 545006

1 工程概況

柳鋼2032熱軋旋流沉淀池位于柳州市柳鋼熱軋廠房內(nèi)部，是廠房內(nèi)部用于收集和沉淀熱軋鋼板時(shí)產(chǎn)生的鋼屑和循環(huán)再利用水的收集池。

旋流沉淀池為地下混凝土結(jié)構(gòu)，直徑36.0 m，基坑底部面積1 018 m2，混凝土底板底部標(biāo)高－30.2 m，基坑的開挖深度達(dá)30.4 m，底板混凝土結(jié)構(gòu)厚度3.0 m，池壁混凝土結(jié)構(gòu)厚度1.2 m。沉淀池中心部位為直徑10.0 m的混凝土筒體結(jié)構(gòu)，壁厚0.6 m，標(biāo)高從－21.20～±0.00 m，混凝土強(qiáng)度等級C35（圖1）。

圖1 旋流沉淀池結(jié)構(gòu)剖面

該項(xiàng)目所在的位置，巖面標(biāo)高在－12.6 m左右，為喀斯特地貌，巖石裂隙發(fā)育完全，地下水極為豐富，地下水位較高，常年的地下水位基本穩(wěn)定在－10.0 m左右，涌水量基本維持在25 m3/h。該工程的降水深度超過20 m。

2 基坑降排水方案比選

2.1 基坑外降水

該項(xiàng)目的降水深度超過20 m，基坑外采用管井降水的方案，將基坑內(nèi)的水位降至基坑底以下500 mm。經(jīng)過初步計(jì)算，降水的深度為24.2 m，考慮5～8 m的沉渣，管井的最短長度為39.2 m。

采用φ200 mm管井，距離池口邊緣3 m環(huán)狀布置，按每隔3 m沿沉淀池周邊布置1根，需要布置44根。

每天視水位下降的情況，管井采用連續(xù)或間斷的抽水，將水位降至開挖面以下500 mm（圖2）。

圖2 基坑外降排水示意

采用該方案，管井深度達(dá)40 m，管井44根，需要布置44個(gè)水泵，抽水時(shí)間長，綜合幾個(gè)因素考慮，該方案的降水成本非常高。

2.2 基坑內(nèi)明降排水

基坑的土石方分層開挖，土方每層開挖深度控制在2.0 m以內(nèi)，基巖的開挖深度控制在1.5 m以內(nèi)，在基坑內(nèi)部不同的位置開挖3個(gè)比每層基準(zhǔn)面深1.5 m左右的集水坑，以降低基坑內(nèi)的水位和就近引水至集水坑內(nèi)，用污水泵將水抽至基坑外的沉沙池中，經(jīng)沉淀后排至市政排水管網(wǎng)。挖至基底設(shè)計(jì)標(biāo)高的時(shí)候，在基坑中部挖1個(gè)集水坑，基底內(nèi)部采用放射布置的排水盲溝將水引至集水坑內(nèi)，再用潛水泵將水抽至基坑外的沉淀池中[1-4]。

采用該方案進(jìn)行基坑內(nèi)的降排水，施工簡便，成本較低。

經(jīng)過對2種基坑降排水的可行性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，采用基坑內(nèi)明降排水的方案具有施工簡便和成本低的優(yōu)勢，因此，該項(xiàng)目的降排水施工采用基坑內(nèi)明降排水的方案。

3 基坑內(nèi)明降排水方案設(shè)計(jì)

3.1 降排水原理

1）每層土石方開挖前，在基坑內(nèi)部不同的位置開挖3個(gè)比該層開挖面低1.5 m左右、面積約10 m2的集水坑，將基坑內(nèi)的水就近引至集水坑內(nèi)，用污水泵將水抽至基坑外的沉沙池中。

2）挖至基底設(shè)計(jì)標(biāo)高的時(shí)候，在基坑中部挖1個(gè)φ2 000 mm、深度1.5 m的集水坑，基底內(nèi)部采用放射布置的φ150 mm排水盲溝將水引至集水坑內(nèi)，再用潛水泵將水抽至基坑外的沉淀池中。

3）在集水坑上部安裝1個(gè)φ1 500 mm的鋼筒，高度比混凝土底板面高出500 mm，抽水泵通過鋼筒內(nèi)部放置在集水坑內(nèi)將水抽至基坑外。

4）沉淀池地下結(jié)構(gòu)混凝土澆筑完成，達(dá)到封底隔水條件后，將水泵從鋼筒內(nèi)部抽出來，用混凝土澆筑滿集水坑及鋼筒內(nèi)部，達(dá)到封底隔水的效果。

3.2 降排水方案設(shè)計(jì)

3.2.1 基坑底部集水坑及排水盲管布置

1）在基坑中部挖1個(gè)φ2 000 mm、深度1.5 m的集水坑。

2）基坑底部按每15°放射狀布置1根徑向的φ150 mm排水盲溝，將水引至集水坑內(nèi)。

3）在基坑最外一圈及半徑14 m的位置環(huán)狀布置2排φ150 mm排水盲溝與徑向布置的排水盲溝相連通，將基坑內(nèi)部的水全部引至集水坑內(nèi)。

4）排水盲溝上部用厚10 mm的鋼板覆蓋，防止在澆筑底板混凝土?xí)r將排水盲溝堵塞。

3.2.2 集水坑頂部的鋼筒設(shè)計(jì)

1）鋼筒的直徑設(shè)計(jì)為1 500 mm，高度3.5 m，采用厚12 mm的鋼板卷焊而成，在與底板鋼筋相連的標(biāo)高位置設(shè)置有寬度150 mm的加勁肋，遇到鋼筒無法連通的底板鋼筋與鋼筒上的加勁肋焊接，鋼筒的內(nèi)部在中間位置焊接一圈寬度150 mm的止水環(huán)，在澆筑混凝土?xí)r起到止水作用。

2）鋼筒頂部設(shè)置有螺栓連接的蓋板，蓋板上設(shè)置有1個(gè)φ200 mm的管孔，用作澆筑混凝土?xí)r的灌注孔，另有1個(gè)φ150 mm的管孔，用作排水孔。

3）鋼筒的底部與擱置在集水坑上部的16#工字鋼焊接成整體（圖3）。

圖3 基坑內(nèi)降排水設(shè)計(jì)

4 降排水裝置制作及安裝

4.1 鋼筒的制作

1）按設(shè)計(jì)圖紙，將鋼板卷焊成φ1 500 mm、高度3.5 m的鋼筒，鋼筒上的加勁肋與鋼筒雙面滿焊。

2）鋼筒頂部外沿板上均勻地鉆出16個(gè)φ12 mm的圓孔。

3）鋼筒的蓋板上與鋼筒頂部外沿板相對應(yīng)的位置也同樣鉆出16個(gè)φ12 mm的圓孔，同時(shí)在蓋板上開出2個(gè)圓孔，一個(gè)φ200 mm，另一個(gè)φ150 mm。

4.2 工序操作要點(diǎn)

4.2.1 集水坑、排水盲溝定位

根據(jù)結(jié)構(gòu)的圖紙，在基坑底部的中心位置放出φ2 000 mm標(biāo)志線，根據(jù)排水盲溝的布置放線并做出標(biāo)志。放線的偏差不超過100 mm。

4.2.2 集水坑、排水盲溝開挖

1）集水坑的巖石采用光面爆破，在集水坑中心位置采用風(fēng)炮機(jī)鉆出φ200 mm圓孔，深度1.5 m，在半徑450 mm及750 mm處環(huán)向布置間距不超過300 mm的炮眼，采用光面爆破將集水坑開挖成型，對爆破不到位的地方用挖掘機(jī)破碎，保證集水坑的容量。

2）排水盲溝采用風(fēng)炮機(jī)或小型挖掘機(jī)破碎開挖成型，寬度、深度均為200 mm，開鑿成型后將槽內(nèi)的碎石渣清理干凈。

3）排水盲溝相交叉的位置，要保證連通和過水通暢。

4.2.3 排水盲溝板的安裝

1）該項(xiàng)目的基底面積較大，盲溝板既有徑向放射型布置，又有環(huán)狀的布置，盲溝板之間存在較多的接頭。因此，將盲溝板沿著溝槽放置到位后，2塊盲溝板相連接的部位或交叉連接的部位，要用16#鐵絲綁扎連接牢固，保證相鄰的2塊盲溝板過水暢通。

2）將盲溝板就位好后，將開挖基巖的碎石渣回填在盲溝板的兩側(cè)，同時(shí)在基坑內(nèi)全平面鋪設(shè)一層厚80 mm的基巖碎渣，保證基坑內(nèi)部的水能滲透到盲溝中。

3）沿著盲溝的縱向，每間隔500 mm跨過盲溝居中擱置1根長度400 mm、直徑不小于18 mm的鋼筋，同時(shí)在盲溝板上鋪蓋厚10 mm的鋼板。相鄰的2塊鋼板之間搭接長度不小于100 mm，且在接頭的位置保證擱置一根直徑不小于18 mm的鋼筋進(jìn)行受力，保證在澆筑底板墊層混凝土和底板混凝土?xí)r，能起到承受上部荷載的作用，不至于使混凝土流入到盲溝內(nèi)或壓塌盲溝造成堵塞。

4.2.4 鋼筒的安裝

1）鋼筒的底座支架安裝。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測的數(shù)據(jù)，按圖加工好鋼筒的支撐支座，支座與巖面接觸牢固，保證在澆筑底板的時(shí)候能夠承受上部的荷載而不下沉（圖4）。

圖4 鋼筒的底座支架

2）鋼筒的安裝。用塔吊將鋼筒吊裝就位并進(jìn)行臨時(shí)的支撐，調(diào)整好鋼筒的垂直度，垂直度控制在4/1 000以內(nèi)，鋼筒與底座相連接部位采用焊接連接牢固，集水坑上部留空的部位，用厚10 mm的鋼板滿鋪，相連鋼板搭接的位置焊接牢固，保證在澆筑底板混凝土?xí)r不至于使混凝土流入到集水坑內(nèi)形成堵塞。

4.2.5 放置抽水泵

1）用φ14 mm的鋼筋制作1個(gè)鋼筋籠，鋼筋籠的內(nèi)徑比水泵大100 mm左右，長度5.0 m，將水泵放置在鋼筋籠內(nèi)，保證水泵在集水坑內(nèi)不會傾倒跑位。

2）用塔吊將整個(gè)鋼筋籠吊運(yùn)就位到鋼筒內(nèi)部，把水泵放置在集水坑底部，水泵安裝就位并經(jīng)過調(diào)試合格后即可進(jìn)行抽水。

4.2.6 降排水

根據(jù)施工現(xiàn)場水量的實(shí)際情況，安排專人進(jìn)行抽水作業(yè)，保證基坑內(nèi)的水不冒出鋼筒流入到基礎(chǔ)內(nèi)。

5 沉淀池結(jié)構(gòu)施工

1）底板的鋼筋在遇到鋼筒的位置時(shí)斷開，斷開處的底板鋼筋與鋼筒上的加勁肋焊接連成整體。

2）該項(xiàng)目底板混凝土厚3.0 m，屬于大體積混凝土，混凝土的澆筑應(yīng)嚴(yán)格按照底板大體積混凝土澆筑施工專項(xiàng)方案進(jìn)行。

3）沉淀池的混凝土筒壁采用鋼模安裝、φ48.3 mm×3.6 mm的鋼管滿堂架支撐，筒壁的混凝土采用對稱分層交圈澆筑，每層澆筑的厚度控制在1 000 mm以內(nèi)，防止因壓力差而跑模。

6 基坑封底隔水處理

整個(gè)旋流沉淀池的內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)施工完成，達(dá)到封底隔水條件后，對集水坑進(jìn)行封底隔水處理。

1）用塔吊將水泵從鋼筒內(nèi)部吊運(yùn)出來，把水泵安裝在旋流池底板結(jié)構(gòu)內(nèi)的集水坑中，把從鋼筒內(nèi)冒出的水繼續(xù)抽走。

2）在鋼筒頂部蓋上鋼蓋板，用螺栓與鋼筒連接牢固。

3）澆筑混凝土的溜管通過蓋板上預(yù)留的φ200 mm孔插入到距離基坑底部約300 mm的位置，并在混凝土溜管上做出標(biāo)志。拔管時(shí)控制好拔出長度，保證有500 mm的溜管留在鋼筒內(nèi)，保證混凝土澆筑的飽滿。

4）澆灌混凝土前，對混凝土進(jìn)行初灌量的計(jì)算，本項(xiàng)目的混凝土初灌量為8.62 m3。

5）混凝土澆筑時(shí)，在混凝土中摻入水玻璃和早強(qiáng)劑，以起到快結(jié)和早強(qiáng)作用，混凝土的坍落度應(yīng)控制在120 mm，混凝土澆筑至從鋼筒的鋼板上冒出后再用鋼板封堵（圖5）。

圖5 混凝土澆筑示意

6）鋼筒的混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后，將高出底板的混凝土進(jìn)行鑿除，先用割槍將鋼筒割除，然后用風(fēng)炮機(jī)鑿除混凝土。

7 結(jié)語

柳鋼熱軋2032熱軋旋流沉淀池的降排水采用基坑內(nèi)明降排水的施工技術(shù)，降排水效果較好，在整個(gè)施工過程中保證了地下水位能降至基坑底以下，底板混凝土的澆筑和筒壁混凝土澆筑沒有受到地下水的影響，保證了施工的質(zhì)量，同時(shí)節(jié)約了降排水的施工成本。該技術(shù)在本工程的成功應(yīng)用，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，可在類似的工程中推廣應(yīng)用。