混凝土V型濾池的施工

鄭洪領 ，王 龍 ，張芹芹 ，袁 波

（1.山東建筑大學 市政與環境工程學院，濟南 250101；2.山東省建筑設計研究院，濟南 250001；3.濟南市商河縣自來水公司，山東 商河251613）

在凈水廠的水處理工藝中，濾池對水的凈化起到關鍵作用，V型濾池由于具有出水水質好、濾速高、過濾周期長、反沖洗效果好和便于自動化管理等特點，在國內外得到廣泛的應用［1］。但大量實踐表明，V型濾池對工藝設計、施工精度和管理水平要求很嚴格，任何環節出了疏忽，都會影響其運行效果。我們在某水廠V型濾池建設中，對V型濾池的施工進行研究，提出了一些看法和建議。

1 V型濾池的結構及運行過程

1.1 V型濾池的結構

V型濾池是快濾池的一種形式，因進水槽呈V字形而得名，也叫均質濾料濾池 （其濾料采用均質濾料，即均粒徑濾料）、六閥濾池（各種管道上有6個主要的閥門）［2］，是我國于20世紀80年代末從法國Degremont公司引進的技術。V型濾池的具體結構見圖1，2。一組濾池通常有數只濾池組成，每只濾池中間為雙層中央渠道，將濾池分為左右兩格。如圖，渠道上層6是排水渠，供反沖洗排污用；下層7是氣、水分配渠，過濾時用來匯集濾的清水，沖洗時分配氣和水；渠上部設有一排配氣小孔9，下部設有一排配水方孔8；V型槽底設有一排小孔5，既可以作過濾時候進水用，又可以供橫向掃洗布水用，這是V型槽設計的一個特點；濾板上均勻布置長柄濾頭，每平方米布置60～70個。濾板下部是空間10。

圖1 濾池的結構（1）

1.2 V型濾池運行過程

V型濾池的運行過程分為過濾周期和反沖洗周期2個部分，相互交替進行［3］。過濾周期：待濾水由進水總渠經進水閥和方孔后溢過堰口，再經過側孔進入被待濾水淹沿的V型槽，分別經槽底均勻的配水孔和V型槽堰進入濾池。被均質濾料濾層過濾的水經長柄濾頭流向底部空間，由方孔匯入氣、水分配渠，再經管廊中的水封井、出水堰、清水渠流入下一個構筑物。反沖洗周期：關閉進水閥，但有一部分水仍從兩側常開的方孔流入濾池，由V型槽一側流向排水渠一側，形成表面掃洗。而后開啟排水閥，將池面水從排水槽中排出，直至濾池水面與V型槽頂相平。反沖洗過程常采用“氣沖—氣、水同時反沖—水沖”3步進行。①打開進氣閥，開啟供氣設備，空氣經氣、水分配渠的上部小孔均勻進入濾池底部，由長柄濾頭噴出，將濾料表面的雜質擦洗下來并懸浮于水中，被表面掃洗水沖入排水槽。②氣、水同時反沖洗：在氣沖的同時啟動沖洗水泵。打開沖洗進水閥，反沖洗水也進入氣、水分配渠，氣、水分別經小孔和方孔流入濾池底部的配水區，經過長柄濾頭均勻進入濾池，濾料得到進一步沖洗。③停止氣沖，單獨水沖，表面掃洗仍繼續，最后將水中雜質全部沖入排水槽。

2 清源水廠V型濾池概況

清源水廠濾池設計處理規模1.5萬m3/d，配合反應沉淀池選用3組V型濾池。3組濾池單排布置，每組濾池采用雙格布置。 每組濾池的有效尺寸為2×（3.38m×5.66m）=38.26m2。 濾板采用1100mm×1100mm標準的濾板，每格濾池安裝15塊濾板。濾頭采用DN25長柄濾頭，每個濾頭縫隙面積采用2.5cm2，開孔比采用1.25%，每塊濾板布置濾頭64個。濾料采用均質石英砂單層濾料，有效粒徑為D10=0.9mm，不均勻系數為K10=1.40（D80/D10），厚度為1200mm，承托層粒徑為D=2.0mm，厚度為100mm。V型槽厚度為80mm，上口寬700mm。每只V型槽布置DN32的布水孔28個，間距200mm。反沖洗配氣孔為DN50的圓孔，反沖洗配水孔為85mm×85mm的方孔。濾池的設計參數如表1。

表1 清源水廠V型濾池設計參數

3 V型濾池施工

3.1 二次澆筑施工縫的處理技術

池體的水密封性直接影響濾池的運行效果，池體澆筑施工過程中，考慮池體的池體高度、尺寸的嚴謹性及施工技術條件，V型濾池池體不可能將混凝土一次澆筑完成，必須設置水平施工縫，分兩次澆筑施工。如果施工縫處理得不好，將很容易引起池體表面凹凸不平、有麻面、上下池壁開錯及滲漏水現象，嚴重時將影響濾池使用［4］。

為了保證防滲漏的質量要求，在施工前，對4個施工方案進行了商討：第1方案為凹槽型。翻口中間支（B/3）一木方，兩側混凝土面與中間木方齊平，木方的高度為100mm。第2方案為BW型遇水膨脹橡膠條處理。利用自身粘性，直接貼在混凝土施工縫，表面遇水后膨脹堵塞施工縫及其周圍毛細孔，達到防滲漏的目的。第3方案為預埋橡膠止水帶。第4方案為預埋鍍鋅鋼板止水帶。經過這4個方案的比較和對其他施工縫防滲漏工程施工方法的總結發現：第1方案雖然比較經濟，但是再剔鑿凹縫，施工難度較大，并且容易擾動邊部混凝土而產生滲水通路；第2方案施工比較方便，但是粘貼BW止水條后，施工縫上部模板在短時間內支好并且澆筑混凝土比較困難，如果在沒有澆筑混凝土前遇到雨水，止水條就會膨脹，嚴重影響了止水條的防滲漏效果，并且混凝土振搗時容易將止水條振動移位；第3方案和第4方案比較，雖然第3方案的施工成本較低，但是橡膠止水帶不容易安置牢固、平穩，混凝振搗時止水帶容易振動移位；第4方案雖然造價偏高，但施工方便，不易變形且便于固定，具有較好的防滲漏效果。因此決定采用第4方案進行施工，在高出底板表面500mm的豎壁上留施工縫，采用400mm寬、2mm厚的鋼板作為施工縫處的止水帶。施工縫采取以下措施:

（1）在距底板500mm處中間兩側各焊一個“T”型鋼筋支架，間距是墻體豎向或水平鋼筋間距的倍數，但不超過800mm，在墻體水平與豎向鋼筋交點處將支架與節點綁扎牢固。為防止出現返銹現象，其長度為墻體厚度減去2倍保護層的厚度。

（2）預埋鍍鋅鋼板止水板。焊接時接頭要雙面焊接，預埋時接頭要滿焊，陰陽角盡可能無接頭。

（3）一次澆筑后，施工縫處要認真清理，鑿去水泥浮漿和浮石并鑿毛，鑿毛時間根據混凝土強度等級和氣溫情況綜合考慮決定。當混凝土強度達到設計強度的10%左右時，開始鑿毛作業。夏季通常為澆筑混凝土以后過24h，冬季則可以在澆筑后的2～3d進行，應鑿出混凝土中的碎石來，并清理干凈。

（4）拆除底板模板后，用干凈的壓力水沖洗干凈，混凝土面保持濕潤，方可合上墻板模板。

3.2 表面沖洗孔的施工

表面沖洗孔位于V型槽內（見圖3），每個濾池有2個V型進水槽，每個V型進水槽槽底開28個DN32孔，孔口間距200mm，孔口精度誤差±0.3mm，孔距誤差±1mm，孔口水平精度誤差±1mm。為了達到設計要求，施工前要查閱大量V型濾池施工資料，并對各個施工方案進行比較，最后確定V型槽表面沖洗孔的施工方案為預留洞方案，在流水孔位置先預留比DN32稍大的洞，在澆筑成V型槽后，安放DN32的不銹鋼管。采用預留洞可人為調節鋼管位置，從而滿足設計要求［5］。具體施工措施如下：

圖3 V型槽示意圖

（1）支好V型槽下層模板后，用方木做成60mm×60mm×80mm的斜模塊，斜度同V型槽的傾斜度，用這個模塊作為表面沖洗孔預留洞的模塊，按設計要求安放好木模塊，并在模塊四周用鋼筋焊接加固好，以免其移位。

（2）用細石混凝土澆筑V型槽。

（3）待V型槽強度達到拆模要求后，拆掉模板，并取出木模塊。

（4）在V型槽的兩側將鋼管的上口和下口用墨線彈出，同時分出間距。

（5）根據墨線安放鋼管，并用微膨脹水泥砂漿灌填鋼管四周空隙，并使其密實。

3.3 濾板、濾頭的安裝

濾池安裝施工的好壞，直接關系到濾池竣工投產后能否滿足工藝設計要求而正常運行［6-7］。V型濾池對施工安裝的要求更有嚴格：單塊板安裝水平誤差應小于±2mm；單池整個池內濾板面的安裝水平誤差應小于±4mm；各濾池間的水平誤差不得大于±5mm。V型濾池濾板安裝水平度是否良好，是V型濾池施工成敗的關鍵。濾板采用1100mm×1100mm標準濾板。為達到設計要求，在施工過程中嚴格控制以下幾各要點：

（1）池體尺寸和濾梁尺寸及各濾梁間的間距。池體尺寸和濾梁尺寸及濾梁間的間距施工誤差直接決定著濾板安裝質量的好壞［8］。在具體放線、鋼筋綁扎及模板施工過程中，應該嚴格按照規范施工，并反復驗證具體尺寸和位置，并加固好模板，以防混凝土澆注工程中跑模現象發生，確保池體尺寸誤差控制在±10mm內，濾梁尺寸及濾梁間的間距誤差控制在±5mm內。

（2）在濾梁安裝好的基礎上，用水準儀嚴格控制濾板和濾頭進行安裝，具體做法：先用30mm厚水泥砂漿對濾板4個角進行找平，并且中間留有連通口。找平時使用水準儀對每塊濾板的四角進行高程測量，以控制單塊濾板的水平偏差，保證單塊濾板的水平誤差±2mm，單座濾池濾板板面安裝水平誤差±5mm。濾板水平調整精度不能再提高時，對個別偏差高的地方使用手提砂輪進行研磨，盡量保證水平度在設計要求的范圍之內。保證濾板平整。在濾板平整的基礎上，安裝濾頭時，盡量調節螺母，使濾頭盡量擰緊。在濾頭安裝施工中，如果有個別濾頭因濾池池體、濾梁尺寸及濾梁間距施工精度不高，造成長柄濾頭放不下去時，不能把濾頭長柄鋸斷后安裝，這樣會造成配水配氣的嚴重不均勻。如果發生上述施工精度不夠，應打磨池體和濾梁，實在滿足不了，采取將個別濾頭預埋絲扣孔的辦法堵塞。濾頭安裝完畢，采用接縫專用密封膠（水泥∶砂∶903膠=1∶1∶0.5比例配成903砂漿）對濾板與池壁之間的縫隙進行密封。這種措施不僅保證了不漏水、不漏氣的密封性能，還保證了反沖洗的運行效果。密封過程中，嚴禁將砂漿涂抹在濾頭上，使其堵塞。

3.4 反沖洗H型排水堰的施工

排水槽堰板與沖洗孔相對位置決定濾池的沖洗效果。H型排水堰的水平度從以下兩個方面影響運行效果［9］：①反沖洗不均勻，兩側堰的高度相差太大，導致在反沖洗的3個階段的沖洗強度相差明顯，長期運行下去，兩側的截污量不同，會導致兩側運行不平衡，濾池的利用效率降低。②表面掃洗效果差。大量實踐證明，表面掃洗孔在半淹沒狀態時的掃洗效果最好，如果完全處于淹沒狀態，根本起不到表面掃洗的效果，造成濾池內的藻類及其他漂浮污染物積累，感官很差，也影響處理效果。鑒于上述原因，依靠調整外貼瓷磚的高程來調整水平度在±2mm以內，這樣反沖洗時，左右兩邊的濾料都得到均勻沖洗，并使60%的表面掃洗孔處于半淹沒狀態，消除了近槽側沖洗水的回流，強化表洗，保證了氣—水聯沖效果，從而提高了濾池的整體效率［10］。

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