污水廠擴建工程主體結構施工技術研究

譚博文 TAN Bo-wen；劉金奇 LIU Jin-qi

（中交一航局生態(tài)工程有限公司，深圳 518000）

0 引言

城市規(guī)模的持續(xù)增加、工業(yè)化進行的不斷推進以及截污管網(wǎng)的大規(guī)模建設，污水處理廠需要處理的污水量快速增加，為滿足污水處理需求，污水廠需要結合城市發(fā)展需求、當前污水處理需求開展污水廠擴建施工，解決現(xiàn)階段污水處理需求的同時為后續(xù)的擴建預留空間。擴建工程中的主體結構施工需要綜合考慮擴建后污水處理廠的工藝優(yōu)化情況，結合工程設施需求開展工程建設工作，確保污水廠功能的穩(wěn)定發(fā)揮。

1 污水處理廠工藝流程解析

污水廠污水處理工藝詳見圖1，污水達標排放前需要經(jīng)過預處理、生化處理、深度處理等多道流程工序，下面對工藝流程進行詳細解析。

圖1 污水處理工藝流程圖

針對由配套管網(wǎng)設施輸送至污水處理廠的各類污水，處理廠需要通過預處理設備設施剔除污水中存在的浮渣與砂礫等較大的污染物、垃圾雜物等，具體處理過程中需要利用粗格柵井實現(xiàn)對污染物的阻擋，經(jīng)過初步處理的污水經(jīng)過細格柵的再次處理使得其中的小顆粒懸浮物被進一步攔截阻隔，最終在沉淀池中實現(xiàn)對浮渣和砂礫等污染物的徹底處理。對于預處理完畢的污水，污水處理廠會通過管網(wǎng)設施將污水輸送到厭氧池之中，通過除磷等生物處理法對污水沉降性能進行優(yōu)化改進；初步處理后，污水進入AAO生化池中得到進一步的反硝化處理，相關污染物得到有效降解處理；好氧池在曝氣器持續(xù)輸氧的影響下內部具有較高的氧氣含量，能夠有效降解污水中部分污染物，將氨氮、有機氮等污水成分處理為硝酸鹽。在厭氧池、AAO生化池、好氧池三組生化池處理之后，污水將會在二沉池之中完成固液分離，污水在沉淀池之中經(jīng)過鋁鹽的處理使得其中的懸浮物、磷等物質消除，在纖維轉盤濾池中濾布過濾的作用下，輸出污水，相關污水在消毒處理后即可達到排放標準。對于污水處理期間形成的污泥，污水廠將利用污泥貯池回收，并通過干化池脫水處理的方式將污泥轉化為容易運輸、處理的泥餅。

2 工程概況

某污水處理廠擴建工程需要在一期預留區(qū)域中開展配電室、風機房、加藥間、緩沖及回用水池、深度處理池以及高效澄清池等建筑的建設工作，并在二期擴建工程預留區(qū)域中建設污泥回流泵房、二沉池、生化池、配電室、配水井等，工程面積約3678m2，新建工程涉及的管線長度達5.8km。二期擴建的二沉池與生化池與西側的一期缺氧池間隔20m，與南側廠房間隔12m；新建的緩沖回用水池、深度處理廠與高效澄清池間隔被測生化池距離為20m，間隔東側廠房15m；各新建建筑主體結構相關參數(shù)詳見表1，主要工程結構布置詳見圖2。

圖2 擴建工程平面和剖面布置圖

表1 新建工程結構參數(shù)

3 污水廠擴建工程主體結構施工技術

3.1 施工流程

污水廠擴建工程通常會面臨工期較短、工程量較大的工作現(xiàn)狀，為了在短時間內完成多工種的各項施工內容，工程單位需要針對性地設計相應的施工流程和技術方案，確保擴建工程主體結構施工保質保量有序開展。

針對水池施工，主要施工流程包括放線、開挖基坑、釬探、地基驗槽、墊層、池底板與池壁、閉水測試、防水抹灰、回填土施工、欄桿與砌體防護、防腐施工等；水池地基土中的淤泥土層壓縮性高，力學性能差，尤其是淤泥土層相對軟弱，對建筑物的安全穩(wěn)定影響很大。淤泥質壤土大多處于流塑-軟塑狀態(tài)，局部可塑，分布在1.16～23.95m高程范圍內，平均厚度5.45m，壓縮模量為2.7～2.9MPa，屬于高壓縮性土，承載力特征值為70kPa，承載力較低。壤土較少或無粉土，但大部分為軟塑性，部分為塑性，分布在海拔0.96～30.79m，層厚0.5～18.4m，平均厚度6.27m，壓縮模量2.9～3.5MPa，屬于高壓縮性，承載力特征值為80kPa，承載力值較低。

針對風機房、加藥間等建筑物，主要施工流程包括放線、開挖基坑、釬探、地基驗槽、墊層、承臺底板、梁柱墻壁、屋面頂板、閉水測試、回填土、欄桿砌體防護、防腐施工等；現(xiàn)場施工人員需要按照先深后淺的原則開展主體結構施工，開挖階段合理應用機械設備，鋼筋在現(xiàn)場集中制作并用于施工。

3.2 測量放線

施工人員需要結合設計圖紙中的平面布置要求確定各主體結構的位置要求，并繪制相應的定位放線圖，注明定位點間距、定位點坐標、標高相關位置參數(shù)，通過ATK、鋼尺相關儀器在場地區(qū)域標注，為后續(xù)施工提供有效指導。在后續(xù)工序開始前，施工人員需要對定位放線結果進行復核，避免出現(xiàn)較大誤差。

3.3 土方工程

施工人員需要借助外加劑開挖基坑，清槽施工由人工手動開展，并按照1:0.75的系數(shù)標準放坡，開挖產(chǎn)生的土料由自卸車運輸至外界。開挖過程中，施工人員需要對基底標高進行嚴格控制，各建筑主體結構參數(shù)詳見表1，為避免誤差過大，挖掘機開挖施工需要在與基地間隔300mm左右時停止，由人工開展清槽施工，深度誤差需要低于50mm。為了便于集水和排水，施工人員需要在基坑坑底邊緣附近挖掘排水溝，并在基坑坑腳區(qū)域挖掘集水坑，坑的尺寸要求為1.5m（長）×1.5m（寬）×1m（高），同時修建車輛、人員通行的坡道，寬度應達到4m。通過閉水試驗等方式驗收合格的水池需要進行抹灰防水處理，并利用50mm之內粒徑的素土回填和夯實處理。各池體地基驗槽合格后，施工人員需要做好混凝土墊層建設工作，依次完成墊層放線、方木模板支設、混凝土澆筑施工。

3.4 底板施工

底板施工前需要組織人員進行定位放線，明確標注池壁線和底板邊線，并基于定位放線結構對模板進行支設。底板鋼筋綁扎前，施工人員需要基于底板尺寸線確定鋼筋位置，在指定位置將鋼筋鋪設和綁扎完畢。抹角區(qū)域需利用15mm厚度的木材制作支設模板，加固材料為鋼筋；模板支設完成后，混凝土澆筑施工人員需要做好不間斷澆筑施工，從底板一端到另一端做到無施工縫預留。水池中應避免出現(xiàn)垂直施工縫，對于預留的水平施工縫，施工人員需要做好鋼板止水帶焊接固定工作。

3.5 墻壁與池壁施工

3.5.1 鋼筋綁扎

施工人員在布置墻壁或池壁內鋼筋時，需要遵循相互錯開的原則搭接鋼筋，搭建長度為48mm，各截面鋼筋接頭的數(shù)量需要嚴格控制，避免達到接頭總數(shù)的1/4以上。對于穿墻管孔等結構，施工人員需要通過彎折鋼筋的方式進行規(guī)避，對于300mm以上孔徑的管孔，施工人員需要將加強鋼筋鋪設于孔口部位。鋼筋接頭的搭接方式為綁扎，鋼筋掛鉤為C10、S型，兩層鋼筋需要保持1m×1m的相對距離，為避免因澆筑、振搗混凝土期間出現(xiàn)鋼筋位移、松散等情況，施工人員需要嚴格按要求綁扎鋼筋，必要時可以進行焊接固定。

3.5.2 模板支設

池壁模板為鋼板，支撐架桿過程中需要應用80cm×80cm的方木和卡扣雙鋼管，并借助對拉螺栓連接。為控制池體厚度精度，施工人員需要將對拉螺栓的螺母進行處理，將兩根C10鋼筋與螺母焊接，鋼筋長度為2cm，池壁厚度等同于鋼筋間距，確保模板固定后控制池壁厚度符合設計要求。施工人員需要對所架設的模板進行質量檢測，確保其穩(wěn)定性、強度與剛度等符合設計需求，在模板拆除時應確保所澆筑的池壁混凝土凝固并達到規(guī)定強度，避免在拆除過程中造成混凝土結構受損。模板架設過程中，施工人員需要對模板表面做好清潔處理工作，并將脫模劑均勻刷涂到位，針對抹角、豎角等存在縫隙的區(qū)域，施工人員需要借助膠帶等材料封堵嚴密，有效規(guī)避漏漿情況，但模板支設驗收通過后方可澆筑混凝土。

3.5.3 混凝土澆筑

混凝土需要借助輸送泵完成遠距離泵送工作，為保證澆筑質量，施工人員需要提前對混凝土塌落度進行測試，并針對鋼筋、模板異物進行清潔處理，對孔洞風險進行嚴密封堵，對模板結構性能進行核實確認，對各管線、鋼筋預設情況進行檢測，均合格后方可開展混凝土澆筑施工。池壁混凝土澆筑施工階段，施工人員需要對施工縫鑿毛處理，并將表面浮漿清除，保持表面的濕潤度；在原有混凝土基礎上澆筑混凝土時，施工人員需要將與原有混凝土相同配比的水泥砂漿鋪設在上層，鋪設厚度為50-100mm；混凝土澆筑期間需要做好連續(xù)施工，避免產(chǎn)生不必要的施工縫，澆筑后應使用振搗器進行振搗處理，按照振搗棒1.5倍左右半徑控制振搗移動間距，振搗深度應達到混凝土表面下方5cm的部位，避免相鄰層混凝土之間存在間接縫，對混凝土結構可靠性造成影響。由于池壁較高，施工人員需要借助串筒、溜管等工具配合澆筑，有效規(guī)避混凝土離析問題，同時也需要基于由低到高的原則在水平方向對混凝土進行環(huán)形澆筑，澆筑層厚應低于400mm。

3.5.4 生化池后澆帶施工

施工人員需要嚴格按設計要求開展后澆帶施工，提前做好止水鋼板布置工作，具體安裝位置為基礎底部、頂板、外墻等后澆帶中部區(qū)域，并通過雙面焊接的方式將搭接部位固定。對于后澆帶閘搓，施工人員需要基于基礎后澆帶對底部鋼筋設置預制混凝土條防護，在底部下層鋼筋綁扎完成后，借助高標號鋼筋將后澆帶區(qū)域的鋼筋網(wǎng)格封堵嚴密，確保底部不會出現(xiàn)漏漿問題；將三道鋼筋斜撐布設于后澆帶外側筏板內，布置間距為水平1000mm和垂直380mm，并通過焊接的方式將拉結點連接牢固，避免在混凝土澆筑期間出現(xiàn)鋼筋網(wǎng)鼓脹漏漿問題。對于梁板后澆帶，施工人員需要借助獨立支撐體系維持模板的可靠固定，為避免后續(xù)模板拆除受到干擾，需要將平臺模板與后澆帶模板支撐體系連接部位分離；模板支撐借助鋼管實現(xiàn)，鋼管布置間距為1.2m；標準層模板通過碗扣式腳手架搭建，布置間距為1.2m；后澆帶寬度為1m，模板兩側寬度應超出后澆帶，超出幅度為210mm，確保模板拆除后能夠利用210mm的鋼筋混凝土進行支撐。后澆帶模板需要在混凝土澆筑養(yǎng)護合格后拆除，避免因提前拆除出現(xiàn)混凝土干縮裂縫等異常情況。

4 污水廠處理池地基沉降及承載問題分析

通過現(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn)，污水廠擴建工程中處理池地基土主要為淤泥質壤土，存在壓縮性高且力學性能差的特性，在該地基土上直接修建處理池存在安全隱患?，F(xiàn)場淤泥質壤土局部可塑，多數(shù)為軟塑-流塑狀態(tài)，具有2.8MPa左右的壓縮模量和5.4m的平均厚度，承載力特征值僅為69kPa。該地基土承載力不足且含水率高、存在易壓縮沉降變形的隱患，還具有較差的抗滑穩(wěn)定性，工程單位選擇對地基土應用水泥土攪拌樁、振沖碎石樁、強夯法、預壓法等多種技術方法處理堤基，確保所修建的污水處理廠在應用過程中不會出現(xiàn)沉降、滑移等隱患。

5 施工管理措施

為確保污水廠擴建工程主體結構施工能夠在規(guī)定周期內完成，施工人員需要在編制施工工藝流程的基礎上，對工程施工階段可能存在的各類不利因素進行綜合分析，結合現(xiàn)場實際情況編制可行的施工組織方案，為現(xiàn)場施工組織提供科學指導。現(xiàn)場施工過程中，工程單位需要組織人員進行動態(tài)管理，對各專業(yè)不同施工項目進行全過程管理，在組織方案、施工計劃、工序流程的規(guī)范下按進度要求完成各項施工。施工管理人員需要結合工程量、人員、機具、材料等相關情況對工期、流程進行優(yōu)化設計，項目管理人員則需要結合工序流程和工期方案制定相應的周期性檢查計劃，督促施工人員落實各項計劃安排，并通過每周進度會和每月計劃會對各施工計劃執(zhí)行情況進行核實，及時對工序流程存在滯后的情況進行處理。為避免人、機、料出現(xiàn)閑置、窩工情況，施工組織方案中需要明確各工序流程、計劃中人員、材料設備機械的供應準備或使用需求，并將工程進度質量相關責任落實到個人，基于獎懲制度督促人員把控施工質量、施工效率和現(xiàn)場施工安全。各工序流程責任人需要根據(jù)計劃方案和工序流程要求組織人員、設備和材料開展施工，并做好相關機械設備的維護保養(yǎng)工作，避免因設備故障導致施工進度停滯或影響主體結構施工質量。為確保材料的穩(wěn)定供應，項目管理人員也需要組織物資管理人員做好物資采購和定額管理工作，避免因材料供應不及時出現(xiàn)大面積停工等嚴重影響施工進度的問題。

6 結論

綜上所述，污水處理廠為持續(xù)城市化進程不斷推進過程中激增的污水處理量需求，需要積極推進擴建工程項目建設工作。由于此類工程存在工程量大、周期短、工序流程復雜等特點，工程單位需要結合現(xiàn)場情況設計合理的計劃方案和工序流程，嚴格按設計要求和方案流程開展各項施工。深度處理廠、澄清池、二沉池、生化池等主體結構對于污水廠功能的可靠發(fā)揮具有較大影響，工程單位需要嚴格按要求做好放線、模板施工、澆筑施工、后澆帶等各項工作，保證污水廠擴建工程質量和施工效率。