装配式预应力混凝土水池施工技术

一、给水排水场站工程结构特点

（一）场站构筑物组成

（1）水处理（含调蓄）构筑物

（2）工艺辅助构筑物

（3）辅助建筑物——生产辅助

性建筑物、生活辅助性建筑物

（4）配套工程

（5）工艺管线

（1）水处理（含调蓄）构筑物

给水处理构筑物包括：配水井、药剂间、混凝沉淀池、澄清池、过滤池、反应池、吸滤池、清水池、二级泵站等。【2014真题单选题】

污水处理构筑物包括：进水闸井、进水泵房、格筛间、沉砂池、初沉淀池、二次沉淀池、曝气池、氧化沟、生物塘、消化池、沼气储罐等。【2013真题单选题】

【技巧】区分给水处理构筑物和污水处理构筑物。

（二）构筑物结构形式与特点

（1）水处理（调蓄）构筑物和泵房【2014真题多选题、2012多选题】

多用地下或半地下钢筋混凝土结构。

结构特点：薄壁、多筋、抗渗、整体。

（2）工艺辅助构筑物

多用钢筋混凝土结构。

结构特点：薄壁、结构尺寸要求精确（以mm计，否则可能不出水或设备无法安装）。

（5）工艺管线中给排水管道多用水流性能好、抗腐蚀性高、抗地层变位性好的PE管、球墨铸铁管等新型管材。

二、构筑物与施工方法

（一）全现浇混凝土施工

（二）单元组合现浇混凝土施工

（三）预制拼装施工

（四）砌筑施工（目前少用）

（五）预制沉井施工

（六）土膜结构水池施工

（一）全现浇混凝土施工

（1）水处理（调蓄）构筑物的钢筋混凝土池体大多采用现浇混凝土施工。浇筑混凝土时应依据结构形式分段、分层连续进行。浇筑层髙度，一般为振捣器作用部分长度的1.25倍，最大不超过500mm。

（2）圆柱形混凝土水池，池壁高度大（12~18m）时宜采用整体现浇施工，支模方法：①满堂支模法（模板与支架用量大）；②滑升模板法（池壁高度≥15m时采用）。

（3）污水处理构筑物中卵形消化池，通常采用无粘结预应力筋、曲面异型大模板施工。消化池钢筋混凝土主体外表面，需要做保温和外饰面的保护，但必须在主体结构施工质量验收合格后施工。

（二）单元组合现浇混凝土施工

（2）单元一次性浇筑而成，底板单元间用聚氯乙烯胶泥嵌缝，壁板单元间用橡胶止水带接缝。

（3）大型矩形水池为避免裂缝渗漏，设计通常采用单元组合结构将水池分块（单元）浇筑，各块（单元）间留设后浇缝带，池体钢筋按设计要求一次绑扎好，缝带处不切断，待块（单元）养护42d后，再采用比块（单元）强度高一个等级的混凝土或掺加UEA的补偿收缩混凝土灌筑后浇缝带使其连成整体。

（三）预制拼装施工

（1）圆形混凝土水池宜采用装配式预应力钢筋混凝出结构，以便获得较好的抗裂性和不透水性。

（2）预制拼装施工的圆形水池可釆用①缠绕预应力钢丝法（池壁外缠丝）、②电热张拉法（钢丝通电加热）进行壁板环向预应力施工。（机理：壁外预应力钢丝提供回压应力）

（3）在满水试验合格后，应在满水状态下及时进行喷射水泥砂浆保护层施工。

（五）预制沉井施工

（1）半地下式或完全地下式结构，在有地下水、流沙、软土地层的条件下，应选择预制沉井法施工。

（2）预制沉井法施工

①排水下沉干式沉井方法

适用：渗水量不大、稳定的黏性土。

分为：人工挖土下沉、机具挖土下沉、水力机具下沉。

②不排水下沉湿式沉井方法

适用：较深沉井；或有严重流沙的情况。

分为：水下抓土下沉、水下水力吸泥下沉、空气吸泥下沉。

1、处理方法与工艺
（1）处理方法可根据水质类型分为物理处理法、生物处理法、污水处理产生的污泥处置及化学处理法，还可根据处理程度分为一级处理、二级处理及三级处理等工艺流程。
1）物理处理方法是利用物理作用分离和去除污水中污染物质的方法。常用方法有筛滤截留、重力分离、离心分离等，相应处理设备主要有格栅、沉砂池、沉淀池及离心机等。
2）生物处理法是利用微生物的代谢作用，去除污水中有机物质的方法。常用的有活性污泥法、生物膜法等，还有氧化塘及污水土地处理法。
3）化学处理法，用于城市污水处理，混凝法类同于城市给水处理。
（2）污泥需处理才能防止二次污染，其处置方法常有浓缩、厌氧消化、脱水及热处理等。
2、工艺流程
（1）一级处理工艺主要针对水中悬浮物质，常采用物理方法，经过一级处理后，污水悬浮物去除可达40%左右，附着于悬浮物的有机物也可去除30%左右。
（2）二级处理以氧化沟为例。主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质。通常采用的方法是微生物处理法，具体方式有活性污泥法和生物膜法。经过二级处理后，BOD5去除率可达90%以上，二沉池出水能达标排放。
1）活性污泥处理系统，在当前污水处理领域，是应用最为广泛的处理技术之一，曝气池是其反应器。污水与污泥在曝气池中混合，污泥中的微生物将污水中复杂的有机物降解，并用释放出的能量来实现微生物本身的繁殖和运动等。
2）氧化沟是传统活性污泥法的一种改型，污水和活性污泥混合液在其中循环流动，动力来自于转刷与水下推进器。一般不需要设置初沉池，并且经常采用延时曝气。
（3）三级处理是在一级处理、二级处理之后，进一步处理难降解的有机物既可导致水体富营养化的氮、磷等可溶性无机物等。三级处理常用于二级处理以后，以进一步改善水质和达到国家有关排放标准为目的。
三级处理使用的方法有生物脱氮除磷、混凝沉淀（澄清、气浮）、过滤、活性炭吸附等。

试运行要求
1、单机试车要求
（1）单机试车，一般空车试运行不少于2h。
（2）各执行机构运作调试完毕，动作反应正确。
（3）自动控制系统的信号元件及元件动作正常。
（4）监测并记录单机运行数据。
2、联机运行要求
（1）按工艺流程各构筑物逐个通水联机试运行正常。
（2）全厂联机试运行、协联运行正常。
（3）先采用手工操作，处理构筑物和设备全部运转正常后，方可转人自动控制运行。
（4）全厂联机运行应不少于24h。
（5）监测并记录各构筑物运行情况和运行数据。
3、联合试运行
（1）处理设备及泵房单机组累计运行达72h。
（2）连续试运行期间，开机、停机不少于3次。
（3）处理设备及泵房机组联合试运行时间，一般不少于6h。
（4）水处理和泥处理工艺系统试运行满足工艺要求。
（5）填写设备负荷联动(系统)试运行记录表。
（6）整理分析试运行技术经济资料。

一、施工方案与流程 
（一）整体式现浇钢筋混凝土池体结构施工流程 
测量定位→土方开挖及地基处理→垫层施工→防水层施工→底板浇筑→池壁及顶板支撑柱浇筑→顶板浇筑→功能性试验。 
（二）单元组合式现浇钢筋混凝土水池工艺流程 
土方开挖及地基处理→中心支柱浇筑→池底防渗层施工→浇筑池底混凝土垫层→池内防水层施工→池壁分块浇筑→底板分块浇筑→底板嵌缝→池壁防水层施工→功能性试验

（1）塑料或橡胶止水带接头应采用热接，不得采用叠接；接缝应平整牢固不得有裂口、脱胶现象；“T” 形接头、十字接头和“Y”形接头，应在工厂加工成型。 
（2）金属止水带接头应按其厚度分别采用折叠咬接或搭接；搭接长度不得小于 20mm，咬接或搭接必须采用双面焊接。 
（3）止水带安装应牢固，位置准确，其中心线应与变形缝中心线对正，带面不得有裂纹、孔洞等。不得在止水带上穿孔或用铁钉固定就位。

一、试验必备条件与准备工作 
（一）满水试验前必备条件 
（1）池体的混凝土或砖、石砌体的砂浆已达设计强度要求；池内清理洁净，池内外缺陷修补完毕。 
（2）现浇筑混凝土池体的防水层、防腐层施工之前；装配式混凝土池体施加预应力且锚固端封锚以后，保护层喷涂之前；砖砌池体防水层施工以后，石砌池体勾缝以后。 
（3）设计预留孔洞、预埋管口及进出水口等已做临时封堵，且经验算能安全承受试验压力。 
（4）池体抗浮稳定性满足设计要求。 
（5）试验用的充水、充气和排水系统已准备就绪，经检查充水、充气及排水闸门不得渗漏。 
（6）各项保证试验安全的措施己满足要求；满足设计的其他特殊要求。

1、沉井的构造
（1）沉井的组成部分包括井筒、刃脚、隔墙、梁、底板。
（2）刃脚。其作用是使井筒下沉时减少井壁下端切土的阻力，并便于操作人员挖掘靠近沉井刃脚外壁的土体。
（3）为防止脚踏面受到损坏，可用角钢加固；当采用爆破法清除刃脚下的障碍物时，要在刃脚的外缘用钢板包住，以达到加固的目的。
2、沉井准备工作
（1）基坑准备
降低地下水位在沉井基坑以下0.5m，基坑内的水应及时排除；采用沉井筑岛法制作时，岛面标高应比施工期最高水位高出0.5m以上。
（2）地基与垫层施工
刃脚的垫层采用砂垫层上铺垫木或素混凝土，垫木铺设应使刃脚底面在同一水平面上，并符合设计起沉标高的要求；平面布置要均匀对称，每根垫木的长度中心应与刃脚底面中心线重合，定位垫木的布置应使沉井有对称的着力点。
3、沉井预制
（1）混凝土应对称、均匀、水平连续分层浇筑，并应防止沉井偏斜。
（2）分节制作沉井设计无要求时，混凝土强度应达到设计强度等级75%后方可拆除模板或浇筑后节混凝土。后续各节的模板不应支撑于地面上，模板底部应距地面不小于1m；搭设外排脚手架应与模板脱开。
混凝土施工缝处理应采用凹凸缝或设置钢板止水带，施工缝应凿毛并清理干净；内外模板采用对拉螺栓固定时，其对拉螺栓的中间应设置防渗止水片；钢筋密集部位和预留孔底部应辅以人工振捣，保证结构密实。
4、下沉施工
（1）排水下沉
挖土应分层、均匀、对称进行；对于有底梁或支撑梁沉井，其相邻格仓高差不宜超过0.5m。
用抓斗取土时井内严禁站人，严禁在底梁以下任意穿越。
（2）不排水下沉
沉井内水位应符合施工设计控制水位，井内水位不得低于井外水位；流动性土层开挖时，应保持井内水位高出井外水位不少于1m。
机械设备的配备应满足沉井下沉以及水中开挖、出土等要求，运行正常；废弃土方、泥浆应专门处置，不得随意排放。
（3）沉井下沉控制
1）下沉应平稳、均衡、缓慢，发生偏斜应通过调整开挖顺序和方式“随挖随纠、动中纠偏”。
2）应按施工方案规定的顺序和方式开挖。
3）沉井下沉影响范围内的地面四周不得堆放任何东西，车辆来往要减少震动。
4）沉井下沉监控测量
下沉时标高、轴线位移每班至少测量一次，每次下沉稳定后应进行高差和中心位移量的计算；终沉时每小时测一次，严格控制超沉，沉井封底前自沉速率应小于10mm/8h；如发生异常情况应加密量测；大型沉井应进行结构变形和裂缝观测。
（4）辅助法下沉
1）沉井外壁采用阶梯形以减少下沉摩擦阻力时，在井外壁与土体之间应有专人随时用黄砂均匀灌入，四周灌入黄砂的高差不应超过500mm。
2）采用触变泥浆套助沉时，应采用自流渗入、管路强制压注补给等方法；触变泥浆的性能应满足施工要求，泥浆补给应及时以保证泥浆液面高度；施工中应采取措施防止泥浆套损坏失效，下沉到位后应进行泥浆置换。
3）采用空气幕助沉时，管路和喷气孔、压气设备及系统装置的设置应满足施工要求；开气应自上而下，停气应缓慢减压，压气与挖土应交替作业，确保施工安全。
4）沉井采用爆破方法开挖下沉时，应符合国家有关爆破安全的规定。
5、沉井封底
（1）干封底
在井点降水条件下施工的沉井应继续降水，并稳定保持地下水位距坑底不小于0.5m；在沉井封底前应用大石块将刃脚下垫实。
封底前应设置泄水井，底板混凝土强度达到设计强度等级且满足抗浮要求时，方可封填泄水井、停止降水。
（2）水下封底
水下混凝土封底的浇筑顺序，应从低处开始逐渐向周围扩大；井内有隔墙、底梁或混凝土供应量受到限制时应分格对称浇筑。
每根导管的混凝土应连续浇筑，且导管埋人混凝土的深度不宜小于1.0m；各导管间混凝土浇筑面的平均上升速度不应小于0.25m/h；相邻导管间混凝土上升速度宜相近，最终浇筑成的混凝土面应略高于设计高程。
（3）水下封底混凝土强度达到设计强度等级，沉井能满足抗浮要求时，方可将井内水抽除，并凿除表面松散混凝土进行钢筋混凝土底板施工。

当地下水位较高或雨汛期施工时，水池等给水排水构筑物施工过程中需要采取措施防止水池浮动。
1、当构筑物设有抗浮设计时
（1）当地下水位高于基坑底面时，水池基坑施工前必须采取人工降水措施，把水位降至基坑底下不少于500mm，以防止施工过程中构筑物浮动，保证工程施工顺利进行。
（2）在水池底板混凝土浇筑完成并达到规定强度时，应及时施做抗浮结构。
2、当构筑物无抗浮设计时，水池施工应采取抗浮措施
（1）下列水池（构筑物）工程施工应采取降排水措施
1）受地表水、地下动水压力作用影响的地下结构工程。
2）采用排水法下沉和封底的沉井工程。
3）基坑底部存在承压含水层且经验算基底开挖面至承压含水层顶板之间的土体重力不足以平衡承压水水头压力，需要减压降水的工程。
（2）施工过程降、排水要求
1）选择可靠的降低地下水位方法，严格进行降水施工，对降水所用机具随时作好保养维护，并有备用机具。
2）基坑受承压水影响时，应进行承压水降压计算，对承压水降压的影响进行评估。
3）降、排水应输送至抽水影响半径范围以外的河道或排水管道。并防止环境水源进入施工基坑。
4）在施工过程中不得间断降、排水，并应对降、排水系统进行检查和维护；构筑物未具备抗浮条件时，严禁停止降、排水。
3、当构筑物无抗浮设计时，雨汛期施工过程必须采取抗浮措施
1）基坑四周设防汛墙，防止外来水进入基坑；建立防汛组织，强化防汛工作；
2）构筑物下及基坑内四周埋设排水盲管（盲沟）和抽水设备，一旦发生基坑内积水随即排除；
3）备有应急供电和排水设施并保证其可靠性。
4）当构筑物的自重小于其承受的浮力时，会导致构筑物浮起；应考虑因地制宜措施：引入地下水和地表水等外来水进入构筑物，使构筑物内、外无水位差，以减小其浮力，使构筑物结构免于破坏。