天津芥園水廠—凈化車間工程的設(shè)計與施工技術(shù)總結(jié)

【摘 要】 芥園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(chǎn)生活的供水任務(wù)，該工程設(shè)計規(guī)模為50萬m3/d，建成投產(chǎn)后對緩解天津市的高峰供水，提高出廠水的水質(zhì)具有很大的作用。因此該項目不但具有明顯的經(jīng)濟效益，而且還有很大的社會效益。

【關(guān)鍵詞】 大體積砼 大跨度 水化熱 內(nèi)外最大溫差 降溫速率

1 工程概況

芥園水廠—凈化車間工程設(shè)計規(guī)模為50×104m3/d，占地面積約1.3萬平方米，投產(chǎn)后對緩解市區(qū)供水壓力氣到了至關(guān)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(shè)備管廊組成，而設(shè)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(jié)構(gòu)形式為上部大跨度鋼結(jié)構(gòu)，下部鋼筋砼結(jié)構(gòu)，是一個為生產(chǎn)和附屬建構(gòu)筑物一體的綜合性凈水構(gòu)筑物。

該工程項目的核心構(gòu)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(shè)計具有效率高占地小的優(yōu)點。

2 工程特點

施工場地狹小，環(huán)境因素復(fù)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(gòu)筑物的基礎(chǔ)上改建的，地下埋藏物較多兩側(cè)緊鄰圍墻和原有的建筑物，場地十分狹小還要確保現(xiàn)有水廠的安全運行和對周圍環(huán)境影響的控制。

由于工藝要求嚴格，各構(gòu)筑物池壁間距僅為30mm，各構(gòu)筑物埋置深度深淺不一，最大沉降量控制在3cm之內(nèi)，為了確保沉降量，設(shè)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(yù)應(yīng)力管樁，石灰間及控制化驗室采用了地下框架結(jié)構(gòu)，還有部分建筑物荷載較小采用了回填地基等方法。經(jīng)設(shè)計計算各構(gòu)筑物沉降均能控制在3cm內(nèi)。在施工過程中，為確保工程質(zhì)量，對樁基采用雙控（強度、標高）對回填土地基的土質(zhì)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(nèi)、每層的鋪土厚度均嚴格按照規(guī)范要求去做。

特殊部位的設(shè)計及施工要點：

構(gòu)筑物雙向均遠超過規(guī)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(jié)構(gòu)。池體裂縫控制嚴格在0.1以內(nèi)，這再國內(nèi)外均屬罕見，設(shè)計及施工采取如下措施：

（1）濾站沿南北方向設(shè)有三條加強帶，東西方向設(shè)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(shè)有2條加強帶和1條伸縮縫，沿東西方向設(shè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(gòu)筑物施工的關(guān)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(gòu)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(shè)備進行熱接（熱焊）。當?shù)装迮c池壁交界處無放大基礎(chǔ)時，止水帶不斷開，由底板向池壁翻轉(zhuǎn)。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(chǎn)生位移。用鐵絲將止水帶的翼邊用鐵絲固定在鋼筋網(wǎng)上加固端模，然后澆砼。

（2）兩側(cè)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(gòu)筑物的一個特點，如何保證雙池壁的質(zhì)量是主體結(jié)構(gòu)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(shè)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(jié)構(gòu)的穿墻螺栓，進行焊接加長。兩池壁相鄰一側(cè)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(jù)現(xiàn)場情況使用一定數(shù)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(nèi)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(shè)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(cè)模受力情況分析如下：

<1>砼傾倒時產(chǎn)生的荷載：

F1=2KN/m2（根據(jù)經(jīng)驗采用串筒澆筑時的取值）

<2>振搗時產(chǎn)生的荷載：

F2=4KN/m2（根據(jù)經(jīng)驗取值）

<3>砼自重產(chǎn)生的側(cè)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(shù)，采用泵送取1.2；

β2—坍落度修正系數(shù)，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(jù)模板的配置，安全系數(shù)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(yǎng)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(guī)范規(guī)定的范圍之內(nèi)。為保證混凝土質(zhì)量的內(nèi)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(jié)構(gòu)施工縫留置在受剪力最小處，并認真振搗，使新舊混凝土結(jié)合緊密；

e.混凝土終凝后及時養(yǎng)護，養(yǎng)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(jié)構(gòu)的裂縫。

g.構(gòu)件混凝土達到規(guī)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(shù)的應(yīng)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(chǔ)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(fù)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(nèi)外砼防水劑發(fā)展的最新技術(shù)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(chǎn)生適度膨脹，在鋼筋鄰位的約束下，產(chǎn)生0.2～0.8Mpa的預(yù)應(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，提高砼的施工質(zhì)量。

以上是我對芥園水廠—凈化車間工程中采用工程設(shè)計及施工措施的工程實際案例總結(jié)。