方形輻流式沉淀池錐形池底二次結(jié)構(gòu)施工技術(shù)探析

林志欽

(福建六建集團(tuán)有限公司 福建福州 350014)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)和綜合國力的不斷發(fā)展，環(huán)境保護(hù)意識逐漸深入人心。從工業(yè)與民用建筑行業(yè)上看，污水處理構(gòu)筑物無論在工業(yè)生產(chǎn)水還是居民生活水處理上，都扮演了重要的角色，是一種不可或缺的特種結(jié)構(gòu)設(shè)施。沉淀池是一種應(yīng)用沉淀作用去除水中懸浮物的污水處理構(gòu)筑物，按水流方向劃分為平流式沉淀池、豎流式沉淀池和輻流式沉淀池等，由于其獨(dú)特的構(gòu)造，在土建施工上有著一定的技術(shù)難度。基于此，本文擬以福建華佳彩高新科技面板建設(shè)一期項(xiàng)目7#廢水棟項(xiàng)目為例，探討輻流式沉淀池工作原理及池底二次結(jié)構(gòu)的施工控制要點(diǎn)。

1 輻流式沉淀池原理

輻流式沉淀池是一種大型沉淀池，通常適用于各大中型污水處理廠，池徑可達(dá)6 m～60 m，池周水深1.5 m～3 m，由于采用機(jī)械排泥方式，池底坡度不宜小于5%。輻流式沉淀池多采用中心進(jìn)水、周邊出水的構(gòu)造，廢水從池中管道流進(jìn)。為使布水均勻，進(jìn)水管設(shè)穿孔擋板，穿孔率為10%～20%。廢水沿半徑方向向池周緩緩流動，懸浮物在流動中沉降，緩慢沉淀于錐形池底，同時澄清水從池周溢流出水渠。沉淀池中心安裝回轉(zhuǎn)式刮泥機(jī)，以1～3r/h的速度將池底沉淀污泥刮至池底中心污泥斗，并通過連接池底中心污泥管的污泥泵吸走排出。為了回轉(zhuǎn)式刮泥機(jī)的排泥要求，輻流式沉淀池池底錐面橫向的弧度、徑向的坡度及平整度必須滿足刮泥機(jī)葉板回轉(zhuǎn)貼合的要求。

2 項(xiàng)目概況

福建華佳彩高新科技面板建設(shè)一期項(xiàng)目，是華映科技集團(tuán)在福建省莆田市投資的一處大型高科技顯示面板生產(chǎn)基地，位于莆田市涵江區(qū)涵北路以北，荔涵大道以南。其中C標(biāo)段施工總承包工程——7#樓是整個項(xiàng)目配套的大型廢水處理站，占地面積11 810.25 m2，建筑面積15 475.5 m2，采用鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，一層及夾層為109個廢水處理池及消防水池等，局部二層為廢水處理站機(jī)房及控制室。

廢水處理站共有11個不同功能類型的方形輻流式廢水沉淀池，各沉淀池平面尺寸及標(biāo)高如表1所示。其中半數(shù)以上為超過100 m2的大型沉淀池，最大的含氟廢水沉淀池面積達(dá)225 m2，各沉淀池池底二次結(jié)構(gòu)按相鄰順序逐一進(jìn)行施工。下面以含氟廢水沉淀池(以下簡稱沉淀池)池底結(jié)構(gòu)為例，探討方形輻流式沉淀池錐形池底二次結(jié)構(gòu)施工過程中的技術(shù)質(zhì)量控制要點(diǎn)。

表1 各沉淀池平面尺寸及標(biāo)高 m

3 沉淀池及池底尺寸構(gòu)造

沉淀池結(jié)構(gòu)尺寸為15 m×15 m×8.8 m(H)，由于池壁高度達(dá)8.8 m，考慮水池的防水要求，施工過程應(yīng)盡可能少留施工縫。因池底錐面三維形狀復(fù)雜，故采取先行施工廢水整體底板及池壁剪力墻結(jié)構(gòu)，池底采用二次施工逐個澆筑的措施。另外，后期水池防腐施工對基層要求較高，池底二次結(jié)構(gòu)混凝土施工必須一次成型，嚴(yán)禁砂漿二次抹面處理。

圖1 沉淀池平面圖

圖2 a-a剖面圖

圖3 b-b剖面圖

沉淀池平面及剖面如圖1～圖3所示，沉淀池中心錐形底坑(即錐面1)下直徑D1=1 m，上直徑D2=2.5 m，高H1=1.2 m。底坑外圍為內(nèi)徑D2，外徑L=15 m的環(huán)狀錐面2，錐面2內(nèi)徑處高H1=1.2 m，外徑處高H2=1.8 m。錐面2與方形池體內(nèi)切形成四個角坡，切線處慢坡標(biāo)高為H2，角坡頂標(biāo)高H3=3.3 m，切線至坡頂之間區(qū)域?yàn)殄F面三角斜坡，即錐面3。錐面1、2、3處的混凝土表面均雙向布置φ12@150鋼筋。

4 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

沉淀池池壁剪力墻采用傳統(tǒng)木模與對拉止水螺栓的工藝進(jìn)行施工，水池底板施工縫應(yīng)留設(shè)在剪力墻身30 cm處，并整圈埋設(shè)止水鋼板。水池底板及池壁剪力墻等主體結(jié)構(gòu)施工完畢后，方可開始池底二次結(jié)構(gòu)混凝土施工?？紤]到池底混凝土在硬化期間將釋放大量水化熱，可能導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，池底混凝土若一次性澆筑，將因混凝土太深，操作工人站立困難，無法對坡度及弧度進(jìn)行有效控制。池底混凝土表面φ12鋼筋網(wǎng)在澆筑混凝土?xí)r架立困難，經(jīng)設(shè)計(jì)單位同意，施工方對池底混凝土采取分塊、分層澆筑的措施，有效解決了混凝土溫度裂縫、面層鋼筋布設(shè)以及操作人員站立等問題。

具體施工流程如下：施工準(zhǔn)備→測量放線→磚胎模砌筑→底層混凝土分塊澆筑→鋼筋安裝→面層混凝土澆筑→角坡鋼筋安裝→角坡混凝土澆筑→驗(yàn)收。

4.1 施工準(zhǔn)備

(1)水池底板及池壁混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)完成工序驗(yàn)收并符合隱蔽要求。

(2)做好池底二次結(jié)構(gòu)混凝土施工方案的審批，池底砌筑磚模進(jìn)行分塊、分層澆筑的施工措施，應(yīng)具有設(shè)計(jì)單位書面同意的意見。

(3)在施工機(jī)械方面，因廢水棟占地面積大，沉淀池處在其中間位置，第一層混凝土需采用天泵進(jìn)行澆筑，臂長應(yīng)能覆蓋池體各個位置。第二層混凝土澆筑的坡度較大，采用塔吊吊送澆筑。

(4)池底預(yù)留管道應(yīng)做好保護(hù)及封堵措施，避免混凝土及其他雜物堵塞管道。

4.2 測量放線

(1)錐面2與四周池壁的相交線

在池頂(即二層板面)及池底架設(shè)2臺水準(zhǔn)儀，使用鋼卷尺從二層結(jié)構(gòu)標(biāo)高線上將高程引測至池壁，并在4個池壁墻面用墨斗彈出結(jié)構(gòu)兩米線。量出兩米線的十六等分點(diǎn)，并在各等分點(diǎn)及頭尾兩端點(diǎn)處彈出兩米線的垂線，然后在4個墻面的中心點(diǎn)垂線上找出H2=1.8 m的標(biāo)高點(diǎn)，標(biāo)高點(diǎn)位置即為中心點(diǎn)沿垂線向下0.2 m處，并使用油漆標(biāo)記。根據(jù)a-a剖面圖，使用反三角函數(shù)計(jì)算出錐面2的坡度角=arctan{(H2-H1)/[(L-D2)/2]}=arctan(0.6/6.25)=5.48°。

圖4 等分點(diǎn)在相交線上對應(yīng)高程Hn計(jì)算示意圖

接著在CAD平面圖上畫出池壁十六等分點(diǎn)與錐面圓心點(diǎn)的連線，并交于D2圓處，測量相交點(diǎn)到等分點(diǎn)的距離，根據(jù)此距離與坡度角的正切函數(shù)，可計(jì)算出其他等分點(diǎn)在相交線上對應(yīng)點(diǎn)的高程。如圖4所示，在CAD上測量出池壁1/4處點(diǎn)與D2圓交點(diǎn)的距離為7135 mm，則相交線上對應(yīng)點(diǎn)的高程Hn=7135·tan5.48°+H1=1885 mm，同理可計(jì)算出其余等分點(diǎn)及兩端點(diǎn)在相交線上對應(yīng)點(diǎn)的高程數(shù)值。根據(jù)此數(shù)值，在池壁兩米線等分點(diǎn)的垂線上找出所有相交線對應(yīng)點(diǎn)，并用油漆標(biāo)記，最后，將這17個點(diǎn)兩兩用弧線相連，即得到一條相交拋物線。以此方法，找出其余三面池壁的相交線，并在每個等分對應(yīng)點(diǎn)上用油漆標(biāo)記。

(2)錐面圓心點(diǎn)、D1、D2圓圈投影線及H3標(biāo)高點(diǎn)

根據(jù)圖紙坐標(biāo)使用全站儀找出錐面圓心點(diǎn)，在圓心處底板鉆孔并架立一根2 m高的φ20鋼筋，保證鋼筋牢固，用經(jīng)緯儀反復(fù)復(fù)核其垂直度。使用魚線一端套在圓心鋼筋底部，一端與紅色鉛筆相連，做成簡易圓規(guī)，在底板上分別畫出以D1、D2為直徑的兩個圓圈。

找出H3標(biāo)高點(diǎn)，根據(jù)前述H3標(biāo)高點(diǎn)即為墻角兩米線向上1.3 m處，并用油漆標(biāo)記。

4.3 磚胎模砌筑

基層處理→放線→拌制砂漿→砌磚胎?！?yàn)收

在D2圓向外10 cm處用紅色鉛筆再做一圓，即為內(nèi)圈磚模的控制線，同時在水池底板上彈出方形水池對角連線及對邊中點(diǎn)連線，從而將水池劃分為八塊。如圖5所示，對角連線及對邊中點(diǎn)連線即可作為四周磚模砌筑的控制軸線。內(nèi)圈磚模高度為1 m，四周磚模低點(diǎn)標(biāo)高與內(nèi)圈磚模相同，并向高點(diǎn)斜線過渡，高點(diǎn)即池壁處磚模標(biāo)高為1.6 m。

圖5 池底磚胎模砌筑

磚胎模采用Mu10混凝土空心砌塊、M5水泥沙漿進(jìn)行砌筑，砌塊規(guī)格390 mm×190 mm×190 mm，墻體厚度t=190 mm，四周磚模中部設(shè)置一道尺寸為400 mm×400 mm的墻垛，以保證其整體穩(wěn)定性。

磚胎模砌筑前，底板表面應(yīng)清掃干凈，灑水濕潤。拉線檢查水池底板表面標(biāo)高，平整和垂直符合要求后再掛線砌墻。磚模砌筑時應(yīng)從最低處往上砌筑并時常拉線檢查，以保持砌體通順、平直。組砌方法應(yīng)正確，砌體上下應(yīng)錯縫，里外咬槎，灰縫厚度宜為8 mm～12 mm，且應(yīng)飽滿、平直、通順，豎縫砂漿應(yīng)填實(shí)。

4.4 底層混凝土分塊澆筑

磚模砌筑完成24 h后，方可進(jìn)行底層混凝土澆筑，澆筑前應(yīng)清理池底建筑垃圾。底層混凝土采用天泵進(jìn)行澆筑，混凝土強(qiáng)度等級C30，坍落度不宜超過140 mm。為控制混凝土溫度裂縫，采用跳倉法先行澆筑不相鄰的4塊區(qū)域，澆筑完畢后48 h再行澆筑其余4塊。澆筑單塊混凝土?xí)r要從低向高澆筑，避免混凝土向低處流動，使混凝土不密實(shí)[1]，混凝土沒過頂皮磚模時即可停止?jié)仓?。澆筑過程中應(yīng)采用機(jī)械振搗，控制振動棒插入位置，使有效作用半徑搭接，防止漏振和死角，保證混凝土的密實(shí)度?；炷翝仓戤吅螅瑧?yīng)覆蓋土工布，在終凝后立即進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)始終保持土工布濕潤狀態(tài)。

4.5 鋼筋安裝

底層混凝土澆筑過程中，在內(nèi)圈磚模附近及四周磚模中段插入若干φ20鋼筋，確保鋼筋露出長度不超過面層混凝土厚度，待混凝土凝固后，用做面層鋼筋網(wǎng)的架立筋。面層鋼筋網(wǎng)采用φ12@150鋼筋，雙向布置。鋼筋網(wǎng)綁扎采用順扣或八字扣，梅花形綁扎方式，同時與架立筋綁扎牢固，并控制好鋼筋網(wǎng)標(biāo)高。每平米鋼筋網(wǎng)中縱橫向鋼筋間距累計(jì)偏差應(yīng)不大于10 mm。澆筑混凝土過程中，安排專職鋼筋工值班，發(fā)現(xiàn)鋼筋位移和變形后及時修復(fù)，保證鋼筋間距、位置、保護(hù)層始終符合設(shè)計(jì)要求。

4.6 面層混凝土澆筑

澆筑前應(yīng)首先安裝錐面1側(cè)模，模板底圈、外圈投影應(yīng)與原放樣D1、D2位置準(zhǔn)確貼合，錐面1側(cè)模采用整體拼合后下放，拼縫的凹凸度不得大于3 mm。安裝完畢后使用全站儀對外圈各坐標(biāo)進(jìn)行復(fù)核，準(zhǔn)確無誤后進(jìn)行加固,圖6為現(xiàn)場側(cè)模安裝。

圖6 錐面1側(cè)模安裝

因面層混凝土坡度較大，為降低混凝土流動造成弧度及坡度偏差，采用塔吊吊送方式澆筑，混凝土塌落度不大于100 mm，每輛攪拌車運(yùn)輸方量應(yīng)控制在5 m3內(nèi)。澆筑時應(yīng)從高處往低處、四周向中心收攏，使用振動棒反復(fù)振搗，保證混凝土的密實(shí)度。

當(dāng)混凝土鋪設(shè)厚度接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時，在前述的池壁相交線上相鄰兩油漆標(biāo)記處，與圓心組成扇形面，使用長條鋁方通分隔，對整個水池共64個扇形面逐一進(jìn)行人工抹面(圖7)，池壁相交線即為高點(diǎn)處混凝土厚度控制線，錐面1側(cè)模外圈邊緣線即是低點(diǎn)處厚度控制線。抹面應(yīng)由高向低、由外向內(nèi)沿徑向進(jìn)行，同時保證每塊扇形的兩邊比中間略高。抹面過程中，在高低處兩控制線之間，使用拉線的方式控制徑向坡度及徑向平整度，同時遠(yuǎn)端線頭可在相交線上反復(fù)移動，以控制橫向弧度(圖8)。重復(fù)以上方法，對64個扇形面全部完成抹面，待混凝土終凝前，使用抹光機(jī)進(jìn)行二次抹面，二次抹面過程也應(yīng)沿徑向進(jìn)行，并重點(diǎn)處理兩兩扇形交界部位，確保水池底的橫向弧度和局部平整度。終凝后采用雙層土工布覆蓋濕潤養(yǎng)護(hù)，圖9為錐面施工完成實(shí)景。

圖7 —扇形面人工抹面 圖8 拉魚線

圖9 錐面2施工完成實(shí)景

4.7 角坡鋼筋安裝及混凝土澆筑

利用圓心定位鋼筋拉線做簡易圓規(guī)，在成型的錐面2上畫出方形池的內(nèi)切圓。畫線時應(yīng)確保魚線始終緊繃，且魚線兩端標(biāo)高同為H2=1.8 m。四個角坡(即錐面3)混凝土澆筑前，應(yīng)對基層及池壁進(jìn)行鑿毛。角坡錐面3的徑向坡度接近1∶2，依舊采用塔吊吊送方式澆筑，混凝土塌落度不大于80 mm。錐面3上的徑向坡度、徑向平整度及弧度，采用H3點(diǎn)與內(nèi)切圓兩端拉線方向進(jìn)行控制，其余工序與錐面2混凝土澆筑時一致。混凝土終凝后立即進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，并用土工布濕潤覆蓋，如圖10所示。

圖10 池底二次結(jié)構(gòu)施工完成實(shí)景

4.8 驗(yàn)收

池底二次結(jié)構(gòu)施工完畢后，應(yīng)對混凝土表面觀感、高程、徑向坡度、徑向平整度及直徑尺寸等進(jìn)行驗(yàn)收，方可進(jìn)入下一道工序。

5 技術(shù)質(zhì)量要求

池底各點(diǎn)高程和坡度應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖紙及《給水排水構(gòu)筑物工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》[2]要求，高程允許偏差為±5 mm，徑向坡度允許偏差為±0.15%，徑向平整度允許偏差為5 mm，錐面及底坑直徑允許偏差±20 mm。

磚胎模所用混凝土空心砌塊及砂漿強(qiáng)度等級必須符合要求。鋼筋的規(guī)格、尺寸、間距、錨固長度、搭接長度及接頭位置等，應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》[3]規(guī)定。池底二次結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B性能應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

6 施工安全措施

(1)池底二次結(jié)構(gòu)施工時，應(yīng)搭設(shè)池頂與池底之間的上下通道，并在池頂四周設(shè)置臨邊防護(hù)及警示設(shè)施，停止二層池邊的一切施工作業(yè)。

(2)采用天泵及塔吊澆筑混凝土?xí)r，司機(jī)、指揮人員及作業(yè)工人之間應(yīng)密切配合，避免天泵臂架或塔吊吊桶觸碰池壁及排水渠。

(3)作業(yè)工人上下水池及斜坡澆筑時，宜穿著防滑膠底材質(zhì)鞋子以避免失穩(wěn)滑倒。

(4)夜間施工時現(xiàn)場照明設(shè)施亮度應(yīng)滿足條件。

7 結(jié)語

該工程的沉淀池二次結(jié)構(gòu)具有相對的獨(dú)特性，在測量放樣及成型控制上具有較大的難度。施工單位通過簡單、創(chuàng)新的方法將復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)簡化，取得了較好的質(zhì)量效果，一次性通過驗(yàn)收，并得到了業(yè)主、設(shè)計(jì)及分包方的一致好評。該施工方法對其他類似項(xiàng)目施工具有一定的參考價值。