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脉冲澄清池在施工过程中的要点控制及施工应用

发表时间：2021/4/12 来源：《基层建设》2020年第32期作者：王小毛

[导读] 摘要：随着社会的发展，对生活水平的提升，对生活用水水质要求越来越高，脉冲澄清池作为水处理构筑物，有诸多优点，提高出水水质，应用也越来越多，本文对脉冲澄清池施工过程中的控制要点等问题作了经验性介绍。

        中铁上海工程局集团市政环保工程有限公司上海 201906
        摘要：随着社会的发展，对生活水平的提升，对生活用水水质要求越来越高，脉冲澄清池作为水处理构筑物，有诸多优点，提高出水水质，应用也越来越多，本文对脉冲澄清池施工过程中的控制要点等问题作了经验性介绍。
        关键词：脉冲澄清池；气密性；施工缝；泥斗；斜管
        引言
        脉冲澄清池机械设备少，运行管理简单，出水水质优良，出水浊度基本小于0.5NTU，而且对微污染及高藻原水水质处理效果尤其理想，出水水质相对稳定，越来越多设计采用脉冲澄清池来净水，进结构复杂，预埋预留较多，脉冲对混凝土构件的气密性要求相对较高，对主体结构施工要求相对较高，本文以福建某水厂脉冲澄清池施工作为阐述案例，对施工过程中要点控制进行剖析。
        1、脉冲澄清池设计情况
        福建某水厂1座脉冲澄清池，处理规模5.0万m3/d，分成平行并联运行的2组，每组处理规模2.5万m3/d。脉冲澄清池总平面尺寸为47.75m×18.5m，每组均设1座混凝反应池、1座澄清池（包括真空室、污泥层区间、澄清水区间、污泥浓缩单元）。
        原水先进入上向流碳吸附澄清池的进水总渠，总渠断面为1.2m×1.67m，进水总渠内原水通过侧壁闸板阀进入混凝反应池，混凝采用机械搅拌混凝，单格平面尺寸3.0m×3.0m，有效水深4.17m，反应池停留时间2min。混凝后的原水以稳定流量进入真空室，真空室平面尺寸为3.86m×1.5m，该室配备有一台真空鼓风机，使得水流形成脉冲进入澄清池，每座澄清池平面尺寸21.96m×11.0m，有效水深4.77m，澄清池停留时间64min。每座澄清池设4组斜管分离器，单组斜管分离器平面尺寸56.54m2，沉淀池斜管段液面负荷5.05m3/m2•h（1.40mm/s）。澄清池出水进入清水总渠，后进入PH调节池，PH调节池平面尺寸1.5m×1.5m，有效水深3.5m。上向流碳吸附澄清池内水头损失0.95m。

        图一脉冲澄清池模型大样图
        2、脉冲澄清池主体结构施工中控制要点
        脉冲澄清池在水工构筑物中相对复杂，在施工构成中，用BIM建模指导施工，主体混凝土采用C30P6商混浇筑，施工过程中设置一道水平施工缝，分两次浇筑，池壁模板采用复膜胶合板（1830mm*915mm）。底板厚550mm，水池池壁高5.17m。现就施工中脉冲澄清池细部构造以及具体施工应用等方面对控制要点进行总结和探索。
        2.1真空室
        混凝后的原水首先以稳定流量进入一个真空室。该室配备有一台真空鼓风机，将空气从真空室的顶部吸出，使得室内水位上升。随后真空破坏阀打开，让空气进入室内。这样造成室内水位突降，并通过和真空室相连的原水配水渠和有孔配水管将水流以较高速度排放，使得水流形成脉冲进入澄清池。真空室作为脉冲澄清池的核心区域，在施工过程中，主要注意池体本身的气密性。混凝土振捣密实，施工过程中将真空室池壁与外池壁统一浇筑，减少施工缝，当然，预埋套管、翼环也是真空室施工的重要环节，真空室包含一个人孔预埋，真空破坏器预埋，以及进水管预埋，施工过程中，从原材抓起，确保预埋件符合设计要求，在浇筑过程前，安排专人进行复合预埋位置，浇筑过程中，将翼环下部作为混凝土振捣重点，防止漏振，漏气漏水等。
        2.2泥斗
        脉冲澄清池反应区沉淀污泥，通过溢流进入进入大泥斗，用作污泥浓缩器。在通过排泥管排出水池。泥斗施工过程中主要控制池壁坡度，以及顶部标高。泥斗内部结构呈封闭式，板厚较薄，各斜板池壁面坡度需控制角度，斜板池壁在混凝土浇筑过程中采用小口径振动棒进行振捣，确保池壁施工质量。泥斗主体施工完成后，根据设计要求，需进行混凝土二次填充，填充顶标高严格按照5mm/m坡度施工。

        图二泥斗BIM模型                      图三三维技术交底
        2.3 BIM技术应用
        脉冲澄清池预留洞口相对较多，包括底板二次填充标高较为复杂，在施工前，使用BIM模型结合多专业图纸对各个复杂节点和套管预留出进行复核，发现了预留套管与结构冲突以及局部细部构件不满足工艺要求时，及时与设计进行沟通，确保工艺可行。在施工中，通过三维技术交底的方式，用三维模型全方位的展示，并辅以专业的技术说明，使得无论施工人员，还是现场的劳务班组，都有清晰的认识和理解。在预留预埋施工前，明确各洞口位置，绘制洞口明细表，安排专人对洞口进行复核。从二维到三维的感官认知，用三维模型这种呈现度更高的方式对指导现场施工生产。施工交底时对于项目难点，保障施工质量。
        2.4 主体结构施工的优化
        ①根据施工经验，在钢筋制安过程中，安装常规工艺，池壁钢筋偏位、漏筋，间距不均匀等状况时有发生，为确保钢筋在构建中的设计位置，达到设计、规范要求，脉冲澄清池池壁施工过程中，钢筋采用梯架工艺。首先，减少吊模施工时，内侧临时钢管脚手架搭设，拆除工作。节约 1/3 的钢筋绑扎时间。其次，梯架作为池壁钢筋绑扎标尺，可有效控制池壁钢筋绑扎轴线、间距、垂直度，保证池壁钢筋绑扎质量。再次，在进行模板安装工序时，能极大程度的保护成品。最后，在提高池壁钢筋绑扎效率及质量的前提下，使得池壁更高质高效的施工完成。

        图四     池壁钢筋梯架施工
        ②水工构筑结构复杂，对抗渗、防水功能要求严格，脉冲澄清池池壁较高、较厚，施工过程中需要大量的对拉螺栓，若这些对拉螺栓孔修补不好，很容易影响工程的外观质量和抗渗、防水功能。为确保池壁外观质量和抗渗、防水性，在模板安装过程中，采用三截式止水螺栓。从此处工程应用来说，确实提高了混凝土的外观质量，减少了对拉螺杆漏水比例，避免了池壁漏水修补的投入，提高了结构的耐久性，同时三截式止水螺栓端部进行周转使用也节约了工程投入，避免资源浪费。
        ③高密池配水管支墩、压墩造型相对复杂，通常采用厂家定制，但因数量较少，型号特异，市场无成品采购，若专程订购，会导致成本太高，因此在施工过程中，提前定制钢模，现场对支墩、压墩进行预制，成品效果达到预期。
        3、安装施工中的控制要点
        脉冲澄清池设备相对较为简单，本文主要对真空装置、配水管以及斜管等设备安装控制要点进行阐述。
        3.1真空风机
        为保证真空室运转，在设备间安装一套真空风机，风机安装前，前对基础的设备安装前调平，测量六个减振垫的高程，采用人工打磨方式，直至各垫脚高程水平度达 1/1000。之后将设备整体缓慢就位于基础，按次序紧固减振垫螺栓。最后安装风管，风管安装时应确保和风机相应进出管同轴。整改安装过程中，需特别注意的是吸口管道应当伸入楼板下 100mm 以上，其内防腐应严格控制，该管道的锈蚀会给风机叶片带来危害，进而影响整体工艺。
        3.2配水管
        脉冲澄清池采用了池底PE穿孔配水管进水的方式，配水管的安装可直接影响悬浮层的浓度分布是否趋于均匀，若未达到预期，可能会产生部分颗粒在池底沉积，无法溢流至泥斗。安装配水管前，首先按照图纸的布置在池底板面放样，同时将每组支墩的最高及最低点标高弹线或标示于该组支墩两端；安装每组的两端支墩，拉线安装其余的支墩，用 C20细石混凝土填实每个支墩底部和周边，养护 7 天；支墩安装达到强度后，安装配水管，在支墩上做好标高点，确保坡度与设计要求一致。配水管安装完成后，及时进行端部封堵处理，并按要求安装压墩。

        图五配水管大样图                        图六配水管安装
        3.3斜管
        本次脉冲澄清池设4组斜管，单组斜管平面尺寸56.54㎡，本工程梁斜管材质为乙丙共聚型聚丙烯塑料，属易燃物材质，泵车斜管厚度为1mm，孔径 D50mm，型号 L=750，60°。若图纸为现浇支撑梁，建议变更为不锈钢工字钢或者槽钢进行安装。斜管安装前，必须符合支撑梁的标高以及平行度（标高：±5mm；相邻梁平行度：//5mm），尤其是当支撑梁是混凝土现浇的情况下。

        图七    斜管安装
        ①根据实际测量的水池的尺寸，结合斜管自身尺寸，将斜管按安装尺寸要求进行切割，用小型电焊机的低压側连接一根直径1 毫米的钢丝（长约 1.5 米），待钢丝加热后沿斜管须切除的界线划过。切割时不能用刀片直接切割，会导致边角不整齐，斜管安装后不够严密。
        ②根据水池的现场情况，确认斜管前后部死角的数量并切割成型，第一排（靠出水总渠侧）采用三角块填平；
        ③采用边安装边运输的方式，将斜管入池；
        ④斜管的安装应摆放平整，单组斜管间不得出现较大的缝隙；
        ⑤斜管摆放完成后，将不锈钢压条平放在斜管的上方，然后用尼龙绳将斜管固定在斜管支架上（尼龙绳穿过支架上的小孔）；可采用不锈钢丝绑扎或热溶的方法将一个池内的所有斜管连接为整体，然后再和支撑梁连接，以保证斜管整体的抗浮性能。
        当然，斜管属于易燃、易变性物品，需要妥善储存。斜管开箱验收后，应储存在清洁平整的库房内，避免阳光曝晒，不得靠近火源和高温物体，不得靠近有毒、有害物体。由于斜管中间的蜂窝结构，堆码不宜过高，一般不要超过三层。斜管的堆放应遵照厂家技术资料的要求进行，保证堆放场地的平整硬实。根据斜管的到场数量，必须在存放场地配备足够的灭火器材及设施。最好的到场时间是现场具备安装条件，卸货后即开始安装。
        4、结束语
        在本工程脉冲澄清池在施工过程中，开辟新的思路，从施工控制要点及技术优化进行了详细的介绍，案例工程目前已投产，根据运行情况，出水水质优良，良好的施工过程控制也得到了业主的一致好评。文中对施工过程的阐述也为相应工程提供参考依据。
        参考文献：
        [1]李林-脉冲澄清池在琅岐海峡水厂中的应用；中国市政工程期刊2020第5期；
        [2]安京涛、周念列-斜管脉冲澄清池工艺简述；市政技术2013第S1期