方形輻流式沉淀池錐形池底二次結構施工技術探析

林志欽

(福建六建集團有限公司 福建福州 350014)

0 引言

隨著我國經濟和綜合國力的不斷發展，環境保護意識逐漸深入人心。從工業與民用建筑行業上看，污水處理構筑物無論在工業生產水還是居民生活水處理上，都扮演了重要的角色，是一種不可或缺的特種結構設施。沉淀池是一種應用沉淀作用去除水中懸浮物的污水處理構筑物，按水流方向劃分為平流式沉淀池、豎流式沉淀池和輻流式沉淀池等，由于其獨特的構造，在土建施工上有著一定的技術難度?；诖耍疚臄M以福建華佳彩高新科技面板建設一期項目7#廢水棟項目為例，探討輻流式沉淀池工作原理及池底二次結構的施工控制要點。

1 輻流式沉淀池原理

輻流式沉淀池是一種大型沉淀池，通常適用于各大中型污水處理廠，池徑可達6 m～60 m，池周水深1.5 m～3 m，由于采用機械排泥方式，池底坡度不宜小于5%。輻流式沉淀池多采用中心進水、周邊出水的構造，廢水從池中管道流進。為使布水均勻，進水管設穿孔擋板，穿孔率為10%～20%。廢水沿半徑方向向池周緩緩流動，懸浮物在流動中沉降，緩慢沉淀于錐形池底，同時澄清水從池周溢流出水渠。沉淀池中心安裝回轉式刮泥機，以1～3r/h的速度將池底沉淀污泥刮至池底中心污泥斗，并通過連接池底中心污泥管的污泥泵吸走排出。為了回轉式刮泥機的排泥要求，輻流式沉淀池池底錐面橫向的弧度、徑向的坡度及平整度必須滿足刮泥機葉板回轉貼合的要求。

2 項目概況

福建華佳彩高新科技面板建設一期項目，是華映科技集團在福建省莆田市投資的一處大型高科技顯示面板生產基地，位于莆田市涵江區涵北路以北，荔涵大道以南。其中C標段施工總承包工程——7#樓是整個項目配套的大型廢水處理站，占地面積11 810.25 m2，建筑面積15 475.5 m2，采用鋼筋混凝土框架剪力墻結構，一層及夾層為109個廢水處理池及消防水池等，局部二層為廢水處理站機房及控制室。

廢水處理站共有11個不同功能類型的方形輻流式廢水沉淀池，各沉淀池平面尺寸及標高如表1所示。其中半數以上為超過100 m2的大型沉淀池，最大的含氟廢水沉淀池面積達225 m2，各沉淀池池底二次結構按相鄰順序逐一進行施工。下面以含氟廢水沉淀池(以下簡稱沉淀池)池底結構為例，探討方形輻流式沉淀池錐形池底二次結構施工過程中的技術質量控制要點。

表1 各沉淀池平面尺寸及標高 m

3 沉淀池及池底尺寸構造

沉淀池結構尺寸為15 m×15 m×8.8 m(H)，由于池壁高度達8.8 m，考慮水池的防水要求，施工過程應盡可能少留施工縫。因池底錐面三維形狀復雜，故采取先行施工廢水整體底板及池壁剪力墻結構，池底采用二次施工逐個澆筑的措施。另外，后期水池防腐施工對基層要求較高，池底二次結構混凝土施工必須一次成型，嚴禁砂漿二次抹面處理。

圖1 沉淀池平面圖

圖2 a-a剖面圖

圖3 b-b剖面圖

沉淀池平面及剖面如圖1～圖3所示，沉淀池中心錐形底坑(即錐面1)下直徑D1=1 m，上直徑D2=2.5 m，高H1=1.2 m。底坑外圍為內徑D2，外徑L=15 m的環狀錐面2，錐面2內徑處高H1=1.2 m，外徑處高H2=1.8 m。錐面2與方形池體內切形成四個角坡，切線處慢坡標高為H2，角坡頂標高H3=3.3 m，切線至坡頂之間區域為錐面三角斜坡，即錐面3。錐面1、2、3處的混凝土表面均雙向布置φ12@150鋼筋。

4 施工工藝流程及操作要點

沉淀池池壁剪力墻采用傳統木模與對拉止水螺栓的工藝進行施工，水池底板施工縫應留設在剪力墻身30 cm處，并整圈埋設止水鋼板。水池底板及池壁剪力墻等主體結構施工完畢后，方可開始池底二次結構混凝土施工?？紤]到池底混凝土在硬化期間將釋放大量水化熱，可能導致混凝土產生溫度裂縫，池底混凝土若一次性澆筑，將因混凝土太深，操作工人站立困難，無法對坡度及弧度進行有效控制。池底混凝土表面φ12鋼筋網在澆筑混凝土時架立困難，經設計單位同意，施工方對池底混凝土采取分塊、分層澆筑的措施，有效解決了混凝土溫度裂縫、面層鋼筋布設以及操作人員站立等問題。

具體施工流程如下：施工準備→測量放線→磚胎模砌筑→底層混凝土分塊澆筑→鋼筋安裝→面層混凝土澆筑→角坡鋼筋安裝→角坡混凝土澆筑→驗收。

4.1 施工準備

(1)水池底板及池壁混凝土結構應完成工序驗收并符合隱蔽要求。

(2)做好池底二次結構混凝土施工方案的審批，池底砌筑磚模進行分塊、分層澆筑的施工措施，應具有設計單位書面同意的意見。

(3)在施工機械方面，因廢水棟占地面積大，沉淀池處在其中間位置，第一層混凝土需采用天泵進行澆筑，臂長應能覆蓋池體各個位置。第二層混凝土澆筑的坡度較大，采用塔吊吊送澆筑。

(4)池底預留管道應做好保護及封堵措施，避免混凝土及其他雜物堵塞管道。

4.2 測量放線

(1)錐面2與四周池壁的相交線

在池頂(即二層板面)及池底架設2臺水準儀，使用鋼卷尺從二層結構標高線上將高程引測至池壁，并在4個池壁墻面用墨斗彈出結構兩米線。量出兩米線的十六等分點，并在各等分點及頭尾兩端點處彈出兩米線的垂線，然后在4個墻面的中心點垂線上找出H2=1.8 m的標高點，標高點位置即為中心點沿垂線向下0.2 m處，并使用油漆標記。根據a-a剖面圖，使用反三角函數計算出錐面2的坡度角=arctan{(H2-H1)/[(L-D2)/2]}=arctan(0.6/6.25)=5.48°。

圖4 等分點在相交線上對應高程Hn計算示意圖

接著在CAD平面圖上畫出池壁十六等分點與錐面圓心點的連線，并交于D2圓處，測量相交點到等分點的距離，根據此距離與坡度角的正切函數，可計算出其他等分點在相交線上對應點的高程。如圖4所示，在CAD上測量出池壁1/4處點與D2圓交點的距離為7135 mm，則相交線上對應點的高程Hn=7135·tan5.48°+H1=1885 mm，同理可計算出其余等分點及兩端點在相交線上對應點的高程數值。根據此數值，在池壁兩米線等分點的垂線上找出所有相交線對應點，并用油漆標記，最后，將這17個點兩兩用弧線相連，即得到一條相交拋物線。以此方法，找出其余三面池壁的相交線，并在每個等分對應點上用油漆標記。

(2)錐面圓心點、D1、D2圓圈投影線及H3標高點

根據圖紙坐標使用全站儀找出錐面圓心點，在圓心處底板鉆孔并架立一根2 m高的φ20鋼筋，保證鋼筋牢固，用經緯儀反復復核其垂直度。使用魚線一端套在圓心鋼筋底部，一端與紅色鉛筆相連，做成簡易圓規，在底板上分別畫出以D1、D2為直徑的兩個圓圈。

找出H3標高點，根據前述H3標高點即為墻角兩米線向上1.3 m處，并用油漆標記。

4.3 磚胎模砌筑

基層處理→放線→拌制砂漿→砌磚胎?！炇?/p>

在D2圓向外10 cm處用紅色鉛筆再做一圓，即為內圈磚模的控制線，同時在水池底板上彈出方形水池對角連線及對邊中點連線，從而將水池劃分為八塊。如圖5所示，對角連線及對邊中點連線即可作為四周磚模砌筑的控制軸線。內圈磚模高度為1 m，四周磚模低點標高與內圈磚模相同，并向高點斜線過渡，高點即池壁處磚模標高為1.6 m。

圖5 池底磚胎模砌筑

磚胎模采用Mu10混凝土空心砌塊、M5水泥沙漿進行砌筑，砌塊規格390 mm×190 mm×190 mm，墻體厚度t=190 mm，四周磚模中部設置一道尺寸為400 mm×400 mm的墻垛，以保證其整體穩定性。

磚胎模砌筑前，底板表面應清掃干凈，灑水濕潤。拉線檢查水池底板表面標高，平整和垂直符合要求后再掛線砌墻。磚模砌筑時應從最低處往上砌筑并時常拉線檢查，以保持砌體通順、平直。組砌方法應正確，砌體上下應錯縫，里外咬槎，灰縫厚度宜為8 mm～12 mm，且應飽滿、平直、通順，豎縫砂漿應填實。

4.4 底層混凝土分塊澆筑

磚模砌筑完成24 h后，方可進行底層混凝土澆筑，澆筑前應清理池底建筑垃圾。底層混凝土采用天泵進行澆筑，混凝土強度等級C30，坍落度不宜超過140 mm。為控制混凝土溫度裂縫，采用跳倉法先行澆筑不相鄰的4塊區域，澆筑完畢后48 h再行澆筑其余4塊。澆筑單塊混凝土時要從低向高澆筑，避免混凝土向低處流動，使混凝土不密實[1]，混凝土沒過頂皮磚模時即可停止澆筑。澆筑過程中應采用機械振搗，控制振動棒插入位置，使有效作用半徑搭接，防止漏振和死角，保證混凝土的密實度?；炷翝仓戤吅?，應覆蓋土工布，在終凝后立即進行澆水養護，養護期間應始終保持土工布濕潤狀態。

4.5 鋼筋安裝

底層混凝土澆筑過程中，在內圈磚模附近及四周磚模中段插入若干φ20鋼筋，確保鋼筋露出長度不超過面層混凝土厚度，待混凝土凝固后，用做面層鋼筋網的架立筋。面層鋼筋網采用φ12@150鋼筋，雙向布置。鋼筋網綁扎采用順扣或八字扣，梅花形綁扎方式，同時與架立筋綁扎牢固，并控制好鋼筋網標高。每平米鋼筋網中縱橫向鋼筋間距累計偏差應不大于10 mm。澆筑混凝土過程中，安排專職鋼筋工值班，發現鋼筋位移和變形后及時修復，保證鋼筋間距、位置、保護層始終符合設計要求。

4.6 面層混凝土澆筑

澆筑前應首先安裝錐面1側模，模板底圈、外圈投影應與原放樣D1、D2位置準確貼合，錐面1側模采用整體拼合后下放，拼縫的凹凸度不得大于3 mm。安裝完畢后使用全站儀對外圈各坐標進行復核，準確無誤后進行加固,圖6為現場側模安裝。

圖6 錐面1側模安裝

因面層混凝土坡度較大，為降低混凝土流動造成弧度及坡度偏差，采用塔吊吊送方式澆筑，混凝土塌落度不大于100 mm，每輛攪拌車運輸方量應控制在5 m3內。澆筑時應從高處往低處、四周向中心收攏，使用振動棒反復振搗，保證混凝土的密實度。

當混凝土鋪設厚度接近設計標高時，在前述的池壁相交線上相鄰兩油漆標記處，與圓心組成扇形面，使用長條鋁方通分隔，對整個水池共64個扇形面逐一進行人工抹面(圖7)，池壁相交線即為高點處混凝土厚度控制線，錐面1側模外圈邊緣線即是低點處厚度控制線。抹面應由高向低、由外向內沿徑向進行，同時保證每塊扇形的兩邊比中間略高。抹面過程中，在高低處兩控制線之間，使用拉線的方式控制徑向坡度及徑向平整度，同時遠端線頭可在相交線上反復移動，以控制橫向弧度(圖8)。重復以上方法，對64個扇形面全部完成抹面，待混凝土終凝前，使用抹光機進行二次抹面，二次抹面過程也應沿徑向進行，并重點處理兩兩扇形交界部位，確保水池底的橫向弧度和局部平整度。終凝后采用雙層土工布覆蓋濕潤養護，圖9為錐面施工完成實景。

圖7 —扇形面人工抹面 圖8 拉魚線

圖9 錐面2施工完成實景

4.7 角坡鋼筋安裝及混凝土澆筑

利用圓心定位鋼筋拉線做簡易圓規，在成型的錐面2上畫出方形池的內切圓。畫線時應確保魚線始終緊繃，且魚線兩端標高同為H2=1.8 m。四個角坡(即錐面3)混凝土澆筑前，應對基層及池壁進行鑿毛。角坡錐面3的徑向坡度接近1∶2，依舊采用塔吊吊送方式澆筑，混凝土塌落度不大于80 mm。錐面3上的徑向坡度、徑向平整度及弧度，采用H3點與內切圓兩端拉線方向進行控制，其余工序與錐面2混凝土澆筑時一致?；炷两K凝后立即進行澆水養護，并用土工布濕潤覆蓋，如圖10所示。

圖10 池底二次結構施工完成實景

4.8 驗收

池底二次結構施工完畢后，應對混凝土表面觀感、高程、徑向坡度、徑向平整度及直徑尺寸等進行驗收，方可進入下一道工序。

5 技術質量要求

池底各點高程和坡度應符合設計圖紙及《給水排水構筑物工程施工及驗收規范》[2]要求，高程允許偏差為±5 mm，徑向坡度允許偏差為±0.15%，徑向平整度允許偏差為5 mm，錐面及底坑直徑允許偏差±20 mm。

磚胎模所用混凝土空心砌塊及砂漿強度等級必須符合要求。鋼筋的規格、尺寸、間距、錨固長度、搭接長度及接頭位置等，應符合設計要求和《混凝土結構工程施工質量驗收規范》[3]規定。池底二次結構混凝土抗壓強度、抗滲性能應符合設計要求。

6 施工安全措施

(1)池底二次結構施工時，應搭設池頂與池底之間的上下通道，并在池頂四周設置臨邊防護及警示設施，停止二層池邊的一切施工作業。

(2)采用天泵及塔吊澆筑混凝土時，司機、指揮人員及作業工人之間應密切配合，避免天泵臂架或塔吊吊桶觸碰池壁及排水渠。

(3)作業工人上下水池及斜坡澆筑時，宜穿著防滑膠底材質鞋子以避免失穩滑倒。

(4)夜間施工時現場照明設施亮度應滿足條件。

7 結語

該工程的沉淀池二次結構具有相對的獨特性，在測量放樣及成型控制上具有較大的難度。施工單位通過簡單、創新的方法將復雜的三維結構簡化，取得了較好的質量效果，一次性通過驗收，并得到了業主、設計及分包方的一致好評。該施工方法對其他類似項目施工具有一定的參考價值。