四川成都某水廠—凈化車間工程的設計與施工技術方案
四川華銳凈化 2019-03-01 11:14:53 閱讀
【摘 要】 成都水廠是一個百年老廠多年一直超限服役承擔著為全市生產生活的供水任務，該工程設計規模為50萬m3/d，建成投產后對緩解天津市的高峰供水，提高出廠水的水質具有很大的作用。因此該項目不但具有明顯的經濟效益，而且還有很大的社會效益。
1 工程概況
四川水廠—凈化車間工程設計規模為50×104m3/d，占地面積約1.3萬平方米，投產后對緩解市區供水壓力氣到了至關重要的作用，該項目主要由：進水室、機械混合、機械絮凝、氣浮池、濾站、接觸池、加藥間、石灰間、配電間、化驗及控制室組成。其中濾站是由濾池和設備管廊組成，而設備管廊又包括反沖洗水泵、鼓風機、空壓機組、污泥輸送泵等，其主要結構形式為上部大跨度鋼結構，下部鋼筋砼結構，是一個為生產和附屬建構筑物一體的綜合性凈水構筑物。
該工程項目的核心構筑物氣浮池采用了壓力式容氣氣浮中的部分回流溶氣工藝，將機械絮凝池、氣浮池二貨接觸池三種功能集成在一起；濾池采用了氣水反沖洗、恒水位、恒定流量重力式濾池，總體設計具有效率高占地小的優點。
2 工程特點
施工場地狹小，環境因素復雜。
本項目屬于改造工程，是在拆除原有的水廠東部清水池斜管沉淀池，第二濾站等構筑物的基礎上改建的，地下埋藏物較多兩側緊鄰圍墻和原有的建筑物，場地十分狹小還要確保現有水廠的安全運行和對周圍環境影響的控制。
由于工藝要求嚴格，各構筑物池壁間距僅為30mm，各構筑物埋置深度深淺不一，最大沉降量控制在3cm之內，為了確保沉降量，設計采用了多種地基處理形式；濾站采用砼灌注樁，（由于埋藏物較多）氣浮池進水室、反沖洗池、采用預應力管樁，石灰間及控制化驗室采用了地下框架結構，還有部分建筑物荷載較小采用了回填地基等方法。經設計計算各構筑物沉降均能控制在3cm內。在施工過程中，為確保工程質量，對樁基采用雙控（強度、標高）對回填土地基的土質所選用的土料、壓實機械的性能，通過試驗確定，含水率的控制在最大值含水量的=3%以內、每層的鋪土厚度均嚴格按照規范要求去做。
特殊部位的設計及施工要點：
構筑物雙向均遠超過規范要求，各池體深淺不一，砼池壁最大高度達12.7m，屬超大薄壁結構。池體裂縫控制嚴格在0.1以內，這再國內外均屬罕見，設計及施工采取如下措施：
（1）濾站沿南北方向設有三條加強帶，東西方向設有一條加強帶和2條伸縮縫，與將濾站分成12個獨立施工的單元；氣浮池沿南北方設有2條加強帶和1條伸縮縫，沿東西方向設有1條伸縮縫，砼加強帶寬度2.0m。
（2）加強帶采用補償收縮砼澆筑，砼強度等級比主題結構砼高出1個等級，強度標號為C35，高效抗裂防水劑的摻加量比主體結構砼的摻量提高三分之一。
（3）伸縮縫施工
伸縮縫是大型水工構筑物施工的關鍵部位，如果施工不當或不加重視，很可能造成伸縮縫處漏水，降低構筑物的使用功能，很難進行修補。本工程，底板與池壁的交接用專用丁字接頭，與丁字接頭連接時采用廠家提供的設備進行熱接（熱焊）。當底板與池壁交界處無放大基礎時，止水帶不斷開，由底板向池壁翻轉。為防止止水帶在澆筑中扭曲、變形和移位，采取以下加固措施進行施工：
（1）把止水帶的中部夾于端模上，端模采用木制模板，防止其在澆筑砼的過程中產生位移。用鐵絲將止水帶的翼邊用鐵絲固定在鋼筋網上加固端模，然后澆砼。
（2）兩側砼間放置瀝青青木絲板，伸縮縫表層用BW2000型聚硫雙組份密封膏勾縫，勾縫采用廠家提供的專用噴槍進行注射、刮平。
（3）澆筑到距伸縮縫處8～10cm停止振動器振搗，采用人工振搗。
（4）雙池壁施工
雙池壁是本工程構筑物的一個特點，如何保證雙池壁的質量是主體結構施工過程中的控制重點之一。
在綜合各方面的問題后，我們將采取如下措施：
（1）雙池壁中第二塊池壁的澆筑在等到前一塊澆筑完強度達到設計強度的70%以上后再進行。
（2）第二塊池壁的模板安裝時，可利用錢一塊結構的穿墻螺栓，進行焊接加長。兩池壁相鄰一側的穿墻螺栓不使用錐形螺母便于對拉螺栓的接長。
（3）第二塊池壁澆筑砼時，根據現場情況使用一定數量的斜撐支護。如圖1所示。
（4）對拉螺栓強度驗算
池壁高度在7m以內時一次澆筑成型，不留施工縫；當池壁高度超過7m 時分兩次澆筑。按照模板設計，對拉螺栓采用直徑φ14鋼筋加工而成，行距600mm，列距600mm。在砼澆筑時，側模受力情況分析如下：
砼傾倒時產生的荷載：
F1=2KN/m2（根據經驗采用串筒澆筑時的取值）
振搗時產生的荷載：
F2=4KN/m2（根據經驗取值）
砼自重產生的側壓力：
F3=0.22×γ×t0×β1×β2
其中：γ—砼的比重，取24KN/m3；
t0—砼的初凝時間，取4h；
β1—外加劑系數，采用泵送取1.2；
β2—坍落度修正系數，泵送坍落度為10～14cm，取1.15；
v—砼的澆筑速度，取0.3m/h。
則計算得F3=15.96 KN/m2
根據模板的配置，安全系數取2，每根對拉螺栓承受的拉力為：
f=2×15.96×0.62=11.49KN
每根對拉螺栓所能承受的最大拉力：
f′=3.14×72×235/1000=36.1KN
可以看出，對拉螺栓的配置完全滿足模板加固的要求。
（5）混凝土的抗裂養護措施
a.模板必須有足夠的剛度和強度，其安裝誤差必須在規范規定的范圍之內。為保證混凝土質量的內實外光，模板與混凝土的接觸面涂刷隔離劑；
b.采用自動上料裝置，嚴格按施工配合比控制混凝土各種原材料的用量。原材料用量容許誤差值為：水泥±2%，粗、細骨料±3%，水、外加劑±0.5%。混凝土配合料要求拌合均勻，顏色一致，計量準確；
c.灌注時自由傾落度不大于2m；遵循：“分段定點，一個坡度，薄層澆筑，順序推進，一次到頂“的斜層澆筑方法；
d.結構施工縫留置在受剪力最小處，并認真振搗，使新舊混凝土結合緊密；
e.混凝土終凝后及時養護，養護期不小于14d；
f.選擇合理的拆模時間，避免因拆模過早使混凝土早期受力引起的結構的裂縫。
g.構件混凝土達到規定的拆模強度后拆模，先拆非承重模板，后拆承重模板。
3 新材料、新技術的應用
（1）本項目的砼外觀要求較高，必須達到清水表面效果。為此本工程在使用SZ系列大鋼模板的基礎上，采用長效脫模劑，使脫模以后的砼表面滿足“五無”要求，即無蜂窩麻面、無爛根、無施工縫、無模板印、無花臉。該漆涂模堅硬，耐水耐磨，漆膜表面自然形成瓷釉，可多次重復使用，易于脫模和清理，砼表面氣孔減少90%以上。
（2）拌制補償收縮混凝土
采用目前國內外砼防水劑發展的最新技術和防水機理研制成的新型防水劑，在砼中適量加入，會使砼產生適度膨脹，在鋼筋鄰位的約束下，產生0.2～0.8Mpa的預應力，能有效地補償砼的干縮和冷縮，同時由于JQ-M水化形成的大量鈣礬石晶體具有填充毛細孔縫的作用，使砼孔徑下降，總空隙減少，大大改善了砼中孔結構的分布，使砼更加密實。本工程中，施工擬采用UEA高效抗裂防水劑，利用它的高效減水、早強、緩凝、防水、防凍功能及微膨脹作用，改善砼的結構，提高砼的施工質量。
1 工程概況
四川水廠—凈化車間工程設計規模為50×104m3/d，占地面積約1.3萬平方米，投產后對緩解市區供水壓力氣到了至關重要的作用，該項目主要由：進水室、機械混合、機械絮凝、氣浮池、濾站、接觸池、加藥間、石灰間、配電間、化驗及控制室組成。其中濾站是由濾池和設備管廊組成，而設備管廊又包括反沖洗水泵、鼓風機、空壓機組、污泥輸送泵等，其主要結構形式為上部大跨度鋼結構，下部鋼筋砼結構，是一個為生產和附屬建構筑物一體的綜合性凈水構筑物。
該工程項目的核心構筑物氣浮池采用了壓力式容氣氣浮中的部分回流溶氣工藝，將機械絮凝池、氣浮池二貨接觸池三種功能集成在一起；濾池采用了氣水反沖洗、恒水位、恒定流量重力式濾池，總體設計具有效率高占地小的優點。
2 工程特點
施工場地狹小，環境因素復雜。
本項目屬于改造工程，是在拆除原有的水廠東部清水池斜管沉淀池，第二濾站等構筑物的基礎上改建的，地下埋藏物較多兩側緊鄰圍墻和原有的建筑物，場地十分狹小還要確保現有水廠的安全運行和對周圍環境影響的控制。
由于工藝要求嚴格，各構筑物池壁間距僅為30mm，各構筑物埋置深度深淺不一，最大沉降量控制在3cm之內，為了確保沉降量，設計采用了多種地基處理形式；濾站采用砼灌注樁，（由于埋藏物較多）氣浮池進水室、反沖洗池、采用預應力管樁，石灰間及控制化驗室采用了地下框架結構，還有部分建筑物荷載較小采用了回填地基等方法。經設計計算各構筑物沉降均能控制在3cm內。在施工過程中，為確保工程質量，對樁基采用雙控（強度、標高）對回填土地基的土質所選用的土料、壓實機械的性能，通過試驗確定，含水率的控制在最大值含水量的=3%以內、每層的鋪土厚度均嚴格按照規范要求去做。
特殊部位的設計及施工要點：
構筑物雙向均遠超過規范要求，各池體深淺不一，砼池壁最大高度達12.7m，屬超大薄壁結構。池體裂縫控制嚴格在0.1以內，這再國內外均屬罕見，設計及施工采取如下措施：
（1）濾站沿南北方向設有三條加強帶，東西方向設有一條加強帶和2條伸縮縫，與將濾站分成12個獨立施工的單元；氣浮池沿南北方設有2條加強帶和1條伸縮縫，沿東西方向設有1條伸縮縫，砼加強帶寬度2.0m。
（2）加強帶采用補償收縮砼澆筑，砼強度等級比主題結構砼高出1個等級，強度標號為C35，高效抗裂防水劑的摻加量比主體結構砼的摻量提高三分之一。
（3）伸縮縫施工
伸縮縫是大型水工構筑物施工的關鍵部位，如果施工不當或不加重視，很可能造成伸縮縫處漏水，降低構筑物的使用功能，很難進行修補。本工程，底板與池壁的交接用專用丁字接頭，與丁字接頭連接時采用廠家提供的設備進行熱接（熱焊）。當底板與池壁交界處無放大基礎時，止水帶不斷開，由底板向池壁翻轉。為防止止水帶在澆筑中扭曲、變形和移位，采取以下加固措施進行施工：
（1）把止水帶的中部夾于端模上，端模采用木制模板，防止其在澆筑砼的過程中產生位移。用鐵絲將止水帶的翼邊用鐵絲固定在鋼筋網上加固端模，然后澆砼。
（2）兩側砼間放置瀝青青木絲板，伸縮縫表層用BW2000型聚硫雙組份密封膏勾縫，勾縫采用廠家提供的專用噴槍進行注射、刮平。
（3）澆筑到距伸縮縫處8～10cm停止振動器振搗，采用人工振搗。
（4）雙池壁施工
雙池壁是本工程構筑物的一個特點，如何保證雙池壁的質量是主體結構施工過程中的控制重點之一。
在綜合各方面的問題后，我們將采取如下措施：
（1）雙池壁中第二塊池壁的澆筑在等到前一塊澆筑完強度達到設計強度的70%以上后再進行。
（2）第二塊池壁的模板安裝時，可利用錢一塊結構的穿墻螺栓，進行焊接加長。兩池壁相鄰一側的穿墻螺栓不使用錐形螺母便于對拉螺栓的接長。
（3）第二塊池壁澆筑砼時，根據現場情況使用一定數量的斜撐支護。如圖1所示。
（4）對拉螺栓強度驗算
池壁高度在7m以內時一次澆筑成型，不留施工縫；當池壁高度超過7m 時分兩次澆筑。按照模板設計，對拉螺栓采用直徑φ14鋼筋加工而成，行距600mm，列距600mm。在砼澆筑時，側模受力情況分析如下：
砼傾倒時產生的荷載：
F1=2KN/m2（根據經驗采用串筒澆筑時的取值）
振搗時產生的荷載：
F2=4KN/m2（根據經驗取值）
砼自重產生的側壓力：
F3=0.22×γ×t0×β1×β2
其中：γ—砼的比重，取24KN/m3；
t0—砼的初凝時間，取4h；
β1—外加劑系數，采用泵送取1.2；
β2—坍落度修正系數，泵送坍落度為10～14cm，取1.15；
v—砼的澆筑速度，取0.3m/h。
則計算得F3=15.96 KN/m2
根據模板的配置，安全系數取2，每根對拉螺栓承受的拉力為：
f=2×15.96×0.62=11.49KN
每根對拉螺栓所能承受的最大拉力：
f′=3.14×72×235/1000=36.1KN
可以看出，對拉螺栓的配置完全滿足模板加固的要求。
（5）混凝土的抗裂養護措施
a.模板必須有足夠的剛度和強度，其安裝誤差必須在規范規定的范圍之內。為保證混凝土質量的內實外光，模板與混凝土的接觸面涂刷隔離劑；
b.采用自動上料裝置，嚴格按施工配合比控制混凝土各種原材料的用量。原材料用量容許誤差值為：水泥±2%，粗、細骨料±3%，水、外加劑±0.5%。混凝土配合料要求拌合均勻，顏色一致，計量準確；
c.灌注時自由傾落度不大于2m；遵循：“分段定點，一個坡度，薄層澆筑，順序推進，一次到頂“的斜層澆筑方法；
d.結構施工縫留置在受剪力最小處，并認真振搗，使新舊混凝土結合緊密；
e.混凝土終凝后及時養護，養護期不小于14d；
f.選擇合理的拆模時間，避免因拆模過早使混凝土早期受力引起的結構的裂縫。
g.構件混凝土達到規定的拆模強度后拆模，先拆非承重模板，后拆承重模板。
3 新材料、新技術的應用
（1）本項目的砼外觀要求較高，必須達到清水表面效果。為此本工程在使用SZ系列大鋼模板的基礎上，采用長效脫模劑，使脫模以后的砼表面滿足“五無”要求，即無蜂窩麻面、無爛根、無施工縫、無模板印、無花臉。該漆涂模堅硬，耐水耐磨，漆膜表面自然形成瓷釉，可多次重復使用，易于脫模和清理，砼表面氣孔減少90%以上。
（2）拌制補償收縮混凝土
采用目前國內外砼防水劑發展的最新技術和防水機理研制成的新型防水劑，在砼中適量加入，會使砼產生適度膨脹，在鋼筋鄰位的約束下，產生0.2～0.8Mpa的預應力，能有效地補償砼的干縮和冷縮，同時由于JQ-M水化形成的大量鈣礬石晶體具有填充毛細孔縫的作用，使砼孔徑下降，總空隙減少，大大改善了砼中孔結構的分布，使砼更加密實。本工程中，施工擬采用UEA高效抗裂防水劑，利用它的高效減水、早強、緩凝、防水、防凍功能及微膨脹作用，改善砼的結構，提高砼的施工質量。
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