輻流沉淀池薄壁堰槽和刮泥裝置結構優化

陳周云

（中國葛洲壩集團第五工程有限公司，湖北 宜昌 443002）

巴基斯坦卡洛特水電站砂石加工系統所處地理位置較為特殊，環境保護工作標準高，要求嚴，其系統水處理工藝是結合國內溪洛渡、白鶴灘等水電工程的設計、施工、運行經驗，采取“細沙回收預處理+輻流沉淀池沉淀+機械壓濾脫水”相結合的水處理回收工藝。

輻流沉淀池為水處理工藝中承上啟下的關鍵環節，為圓形薄壁鋼筋混凝土結構，尤其進、出水堰槽為懸壁微型鋼筋混凝土，工藝復雜，施工難度及資源投入較大。另外，進水堰槽底部均勻分布配水孔，其目的是水、沙混合物通過配水孔排至輻流沉淀池內通過沉淀后清水進入出水槽并回收利用。結合以往運行經驗，水、沙混合物進入水槽后部分細沙沉積并未通過配水孔均勻分配排至池內，尤其是距進水口遠端大量沉積和附著，未能達到均勻配水效果，影響了回收水質量。

本文以巴基斯坦卡洛特水電站為例，通過優化薄壁鋼筋混凝土堰槽結構以及增設水槽刮泥裝置，較好地解決了輻流沉淀池施工難度大和配水不均等問題，加快了施工進度，同時提高了回收質量。

1 輻流沉淀池薄壁堰槽和刮泥裝置設計

1.1 薄壁堰槽

1.1.1 結構設計技術參數

薄壁堰槽的結構設計技術參數見表1，通過設計參數可知，輻流沉淀池堰槽結構尺寸較小，鋼筋布置緊密，工藝復雜，施工技術、質量控制難度系數較大。

表1 輻流沉淀池薄壁堰槽結構設計技術參數

1.1.2 施工難度分析

薄壁堰槽的施工難度主要體現在以下四個方面：

（1）堰槽結構見圖1，堰槽結構與輻流沉淀池池壁同步施工，堰槽鋼筋嵌入池壁內，施工工藝復雜。

圖1 堰槽結構示意圖（單位mm）

（2）結合當地勞動力技術、技能落后，精確完成圓形堰槽配筋布置以及模板加工安裝難度較大且質量無法保證。

（3）堰槽懸掛于池壁上部，施工期間大量腳手架投入與占用，不利于輔材短時間周轉利用，影響后續施工進程。

（4）采取輻流沉淀池與堰槽同步施工需要消耗大量物資材料，成本控制和施工進度無法保證，尤其是處于物資匱乏的當地更為突出。

1.2 刮泥裝置

輻流沉淀池刮泥裝置運行構件由傳動機構、刮泥機軌道、底部刮泥板、擋水裙板等組成，見圖2。輻流沉淀池刮泥裝置采用底部刮泥設計，結合以往水處理系統運行經驗，進水槽承擔水、沙混合物的分配任務，長時間運行后泥沙附著于水槽內，而且受泥沙淤積、附著阻撓作用，混合物不能均勻地通過配水孔排至池底并且存在堵孔風險。因此，進水槽增設刮泥裝置十分必要，通過刮泥裝置可以有效解決水、沙混合物分配不均和堵孔風險等問題，同時提高了回收水質量。

圖2 刮泥裝置示意圖

2 薄壁堰槽結構優化

薄壁鋼筋混凝土堰槽的施工難度大、工藝復雜且嚴重影響輻流沉淀池整體施工進程，不利于質量、進度和成本控制。因此，經研究分析，采用了三角支架+鍍鋅卷板薄壁堰槽置換優化混凝土結構型式。

2.1 工藝原理

薄壁堰槽結構優化的工藝原理具體包括：

（1）輻流沉淀池主體池壁澆筑過程中設預埋鋼板兩排，間距2 m，澆筑工序完成后進行三角支架安裝、焊接。

（2）鍍鋅卷板堰槽由底板、槽壁以及溢流裝置和底部配水孔組成。各部件按照結構設計尺寸分部拼裝、焊接，最終形成固定整體結構。

三角支架+鍍鋅卷板堰槽見圖3，鍍鋅卷板堰槽效果的實拍照片見圖4。

圖3 三角支架+鍍鋅卷板堰槽示意圖

圖4 鍍鋅卷板堰槽效果圖

2.2 技術參數

采用三角支架+鍍鋅卷板堰槽代替薄壁鋼筋混凝土結構，其特點是更加節能環保，制作安裝方便，在保證設計截面滿足要求的同時，質量更有保證，而且施工工期較短。三角支架+鍍鋅卷板堰槽的主要技術參數詳見表2。

表2 三角支架+鍍鋅卷板堰槽技術參數

2.3 工藝流程

輻流沉淀池三角支架+鍍鋅卷板堰槽主要工藝控制要點在于三角支架制作安裝、堰槽結構尺寸和水平高程控制。三角支架上部結構處于同一平面高程，支架安裝完成后進行堰槽制作、焊接，其工藝流程見圖5。

圖5 三角支架+鍍鋅卷板堰槽工藝流程圖

2.4 施工要點

（1）預埋鋼板

預埋鋼板施工與池壁鋼筋制安同步進行。按照設計高程分別標記橫撐和斜撐預埋鋼板位置，池壁模板拆除后清除預埋板表面雜質并進入下道工序。

（2）三角支架

三角支架選用∠63角鋼，按照結構尺寸下料后以先橫后斜的安裝順序，安裝過程中做好控制測量。

（3）鍍鋅卷板堰槽

堰槽采用熱軋鍍鋅卷板制作，由進水槽、出水槽（溢流裝置）和底板組成。鍍鋅卷板堰槽工序：底板→進水槽→出水槽（溢流裝置）。堰槽制作完成后進行注水試驗和檢查漏點，滿足要求后注水運行。

3 刮泥裝置結構優化

鑒于以往輻流沉淀池運行經驗，水、沙混合物進入水槽后，槽底沉積附著大量泥沙并發生配水孔堵孔現象，直接影響分配效果，造成回收水質變差。因此，通過在進水槽內增設刮泥裝置，有效解決分配不均和回收水質不達標等問題。

3.1 工藝原理

利用傳動機構作為支點，增加下垂式刮泥裝置，刮泥裝置隨傳動機構聯動運行并最終起到刮泥效果。

刮泥裝置由主支撐構件、鋼夾板、橡膠刮泥擋板和可調節螺栓組成，見圖6，效果圖見圖7，大樣圖見圖8，1－1剖面圖見圖9。

圖6 進水槽刮泥裝置示意圖

圖7 進水槽刮泥裝置效果圖

圖8 刮泥裝置大樣圖

圖9 1－1剖面圖

3.2 技術參數

刮泥裝置采用輕型鋼結構和橡膠刮板制作而成，制作方便快捷，構件個體小，易檢修更換，運行刮泥效果顯著，該裝置的主要技術參數詳見表3。

表3 刮泥裝置主要技術參數

3.3 施工要點

在進水槽內增設刮泥裝置的施工要點主要包括三個方面：

（1）主支撐構件由兩根型鋼通過連接件組裝、焊接而成，加工成品構架通過與傳動架構焊接固定，作為刮泥裝置主要支撐構件。

（2）鋼夾板作為構件與橡膠刮板的關鍵部件，由固定和自由兩塊組成，固定塊與主構件焊接固定，自由塊在安裝橡膠刮泥板時可拆卸。鋼夾板上設有兩排滑槽，主要用于刮板磨損后可隨時調節螺栓滑移的預留裝置，調節刮泥效果并延長刮板使用壽命。

（3）鋼夾板和刮板通過螺栓固定，起到調節刮板移動作用。

4 結語

卡洛特砂石拌和系統輻流沉淀池項目建設中，采用了三角支架+鍍鋅卷板堰槽代替常規鋼筋混凝土水槽結構型式，提高了施工效率，縮短了建設工期，減少了資源投入，節省了大量材料消耗，降低了施工成本。輻流沉淀池水槽增加刮泥裝置，有效解決了運行期間配水孔堵塞和水、沙混合物分配不均問題，通過增加該裝置并投入運行，從根本上提高了回收水質量，降低了損耗，經濟效益較為顯著。