裝配式鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的設(shè)計(jì)與施工

水處理網(wǎng)訊:摘要：針對(duì)污水處理廠現(xiàn)澆工藝施工周期長(zhǎng)、施工過(guò)程易受天氣影響，且勞動(dòng)力投入大的特點(diǎn)，在某鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理廠的建設(shè)過(guò)程中采用了裝配式建造工藝。重點(diǎn)介紹了該污水處理廠的拆分設(shè)計(jì)、構(gòu)件拼接處的防滲處理、構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)以及施工方法等，并總結(jié)了裝配式污水池的優(yōu)點(diǎn)，可為類似工程提供參考和借鑒。

1 項(xiàng)目概況

武漢市某鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠占地面積為5333.34㎡（含遠(yuǎn)期預(yù)留地1717.35㎡），服務(wù)人口為10600人，近期設(shè)計(jì)處理規(guī)模為1200m³/d，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，其工藝流程如圖1所示。

原設(shè)計(jì)方案采用常規(guī)的現(xiàn)澆建造工藝。受軍運(yùn)會(huì)影響，業(yè)主方要求污水處理廠在2019年9月底以前建成通水?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)的土地征拆和進(jìn)廠路面修整，污水處理廠預(yù)計(jì)的施工工期為3個(gè)月，由于還需分配一部分人員到其他污水處理廠的提標(biāo)改造工程中，造成該項(xiàng)目勞務(wù)人員緊缺、工期壓力大，因此考慮進(jìn)行設(shè)計(jì)方案優(yōu)化。

經(jīng)過(guò)與設(shè)計(jì)院溝通，決定采用將污水處理廠的A2/O池及平流沉淀池改成全預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案。

2 裝配式設(shè)計(jì)

本著裝配式建筑的“少規(guī)格、多組合”的原則，對(duì)水池的結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆分。A2/O水池的設(shè)計(jì)水位4.2m，平流沉淀池的設(shè)計(jì)水位3.2m。

按照原有的現(xiàn)澆工藝，A2/O水池以及平流沉淀池均位于地下1m，采用全預(yù)制方案以后，為防止后期裝配式污水池滲漏，進(jìn)而沖刷周邊土壤影響水池的結(jié)構(gòu)安全，裝配式污水池采用全地上式設(shè)計(jì)。采用全預(yù)制裝配式設(shè)計(jì)以后，需要將提升泵的水力提升高度相應(yīng)地增加1m，經(jīng)驗(yàn)算，原設(shè)計(jì)提升泵的揚(yáng)程滿足要求。2.1 構(gòu)件拆分A2/O水池以及平流沉淀池采用全預(yù)制形式，所有預(yù)制構(gòu)件均提前在工廠完成生產(chǎn)，待項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作完成后，將預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。按照原有工藝設(shè)計(jì)，A2/O水池共2組，每組分4個(gè)單元，分別為預(yù)缺氧池、厭氧池、缺氧池和好氧池，這4個(gè)單元的長(zhǎng)度分別為2、2、5、12m，高4.5m，寬5.2m。平流沉淀池長(zhǎng)18m，寬4m，高4.5m。

考慮到運(yùn)輸條件、鋼筋混凝土構(gòu)件生產(chǎn)精度限制以及利于接口的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和構(gòu)件拼接縫的防滲處理，將水池拆分為L(zhǎng)形構(gòu)件和一字形構(gòu)件，L形構(gòu)件對(duì)向拼接構(gòu)成水池的側(cè)壁以及底板，水池兩端的封堵墻以及內(nèi)隔墻由上下兩塊一字形構(gòu)件上下拼接而成（見(jiàn)圖2、3）。

A2/O水池L形構(gòu)件分為兩種規(guī)格：2.6mｘ2.5mｘ4.5m、2.6mｘ2mｘ4.5m，上下一字形構(gòu)件的高度分別為1.5、3m。

平流沉淀池采用一種規(guī)格為2mｘ2mｘ4 m的L形構(gòu)件，而上下一字形構(gòu)件的高度分別為1.5、2.5m。

2.2 構(gòu)件連接

由于水池為矩形，為提高施工效率，構(gòu)件之間采用高強(qiáng)螺栓連接。為保證連接的可靠性，同時(shí)為防止擰得過(guò)緊導(dǎo)致扣件和螺栓斷裂，要求使用定力式扭力扳手，將扭力矩控制在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)。

2.3 構(gòu)件拼縫處的防滲處理

采用預(yù)制裝配式水池，存在著大量的拼接縫。構(gòu)件拼縫的防滲處理是整個(gè)工程的重點(diǎn)。常松等在裝配式綜合管廊中采取遇水膨脹膠圈+聚乙烯泡沫板+雙組分聚硫密封膏+自粘型橡膠止水帶的做法對(duì)拼縫處進(jìn)行防滲處理，取得較好的防滲效果。曹岳等在西澳SINO鐵礦項(xiàng)目直徑為90m的裝配式混合結(jié)構(gòu)濃縮池的施工中，在預(yù)制構(gòu)件的接縫處采用高壓注漿后發(fā)泡膨脹的灌漿料進(jìn)行防滲處理，防滲性能良好。結(jié)合水池常用的防滲漏做法，本次設(shè)計(jì)采用遇水膨脹膠條、雙組分聚硫密封膏+高壓注漿后發(fā)泡膨脹的灌漿料+鋪貼防水卷材+20mm厚防水砂漿保護(hù)層的做法處理水池的拼接縫(見(jiàn)圖4)。

2.4 構(gòu)件深化設(shè)計(jì)

在進(jìn)行構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)時(shí)，需根據(jù)污水處理的工藝特點(diǎn)，以及便于后續(xù)附屬設(shè)施的安裝為原則，進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的預(yù)埋件以及開(kāi)孔設(shè)計(jì)。

A2/O生化池存在內(nèi)回流、污泥回流、內(nèi)部不同單元格之間的水流通、推流泵以及曝氣管道等附屬設(shè)施的安裝，在進(jìn)行構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)時(shí)，需根據(jù)工藝特點(diǎn)在預(yù)制構(gòu)件上設(shè)置相應(yīng)的過(guò)流孔道、內(nèi)回流孔洞、放空孔以及用于設(shè)備和管道等附屬設(shè)施安裝的預(yù)埋鋼板等。平流沉淀池的構(gòu)件深化設(shè)計(jì)時(shí)，需在預(yù)制構(gòu)件上預(yù)留進(jìn)出水孔、排渣孔、放空孔以及用于走道板和集泥溝安裝的預(yù)埋鋼板。

所有構(gòu)件上的預(yù)留孔洞在滿足工藝要求的條件下應(yīng)盡量設(shè)置在構(gòu)件的豎直中心線附近，且遠(yuǎn)離構(gòu)件之間的拼接縫。

3 裝配式水池的施工

裝配式水池由墊層以及裝配式水池主體構(gòu)成，總共76個(gè)構(gòu)件，A2/O池共2組，每組28個(gè)構(gòu)件，平流沉淀池共20個(gè)構(gòu)件。其中L形構(gòu)件和一字形構(gòu)件外側(cè)底部均設(shè)有定位孔，便于構(gòu)件安裝時(shí)的定位精確。施工流程如下：

（1）墊層采用C15混凝土現(xiàn)澆而成，墊層現(xiàn)澆時(shí)需預(yù)埋定位鋼筋，墊層養(yǎng)護(hù)完成后用墨斗彈好定位線，便于構(gòu)件的吊裝定位。

（2）由于單個(gè)構(gòu)件的最大質(zhì)量達(dá)14t左右，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和起重機(jī)的作業(yè)點(diǎn)選擇、起吊質(zhì)量和起吊高度、起重機(jī)回轉(zhuǎn)半徑等因素，選用110t汽車吊。構(gòu)件吊裝前需制定詳細(xì)的吊裝方案，吊裝作業(yè)前按要求對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行安全交底。

（3）以A2/O池為例，首先完成A2/O池的好氧池兩側(cè)L形構(gòu)件的吊裝，用高強(qiáng)螺栓將相鄰兩個(gè)構(gòu)件連接在一起，并進(jìn)行初步的固定，到達(dá)設(shè)計(jì)尺寸后進(jìn)行內(nèi)隔墻的一字形構(gòu)件的吊裝，然后依次完成缺氧池、厭氧池以及預(yù)缺氧池的吊裝，最后進(jìn)行兩端擋墻的吊裝。平流沉淀池構(gòu)件吊裝過(guò)程與A2/O池類似。構(gòu)件安裝順序見(jiàn)圖5。

（4）構(gòu)件吊裝完成后，將構(gòu)件連接處的螺栓用AC型定力式扭力扳手扭至終擰扭矩。吊裝完成后的A2/O水池見(jiàn)圖6。

（5）在接縫兩側(cè)填塞遇水膨脹膠條，用模板封堵后，將高壓注漿后發(fā)泡膨脹的灌漿料用灌漿設(shè)備注入到拼接縫內(nèi)。注漿料達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除模板，在構(gòu)件之間拼接縫臨近水面的凹槽內(nèi)鋪貼防水卷材，并在表面鋪設(shè)防水砂漿保護(hù)層，以防止卷材在水池投入運(yùn)行后被泡起。

4 滿水試驗(yàn)

構(gòu)件拼接縫處理完成，并進(jìn)行必要的養(yǎng)護(hù)以后，按照《給水排水構(gòu)筑物工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50141—2008），對(duì)水池進(jìn)行了滿水試驗(yàn)以檢驗(yàn)水池的抗?jié)B性能。經(jīng)測(cè)定，兩組A2/O水池及平流沉淀池的滲水量分別為0.31、0.47和0.18L/（m2·d），符合規(guī)范中鋼筋混凝土水池滲水量不超過(guò)2 L/（m2·d）的規(guī)定。

5 裝配式污水池的優(yōu)勢(shì)分析

相對(duì)于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆工藝，全預(yù)制裝配式污水處理廠的優(yōu)勢(shì)如下：

（1）有效縮短了現(xiàn)場(chǎng)的施工周期。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況，裝配式水池8d即可完成主體吊裝，7d左右完成水池接縫處理，經(jīng)過(guò)必要的養(yǎng)護(hù)以后，30d以內(nèi)即可進(jìn)行滿水試驗(yàn)。

（2）減少現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)力的投入。現(xiàn)場(chǎng)只需投入1名吊車司機(jī)、2名信號(hào)員、1名指揮人員、3名操作人員即可完成吊裝作業(yè)，減少了現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)力的投入。

（3）提高了水池的建造質(zhì)量。構(gòu)件全在工廠采用流水線作業(yè)預(yù)制，生產(chǎn)質(zhì)量可控，有效提高水池的建造質(zhì)量。

（4）施工過(guò)程環(huán)保?，F(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)量少，減少施工過(guò)程中對(duì)周邊環(huán)境造成的污染。

原標(biāo)題:裝配式鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的設(shè)計(jì)與施工