大直徑超深沉淀池內(nèi)明降排水施工技術(shù)

趙澤俊

廣西建工集團(tuán)第二安裝建設(shè)有限公司 廣西 柳州 545006

1 工程概況

柳鋼2032熱軋旋流沉淀池位于柳州市柳鋼熱軋廠房內(nèi)部，是廠房內(nèi)部用于收集和沉淀熱軋鋼板時(shí)產(chǎn)生的鋼屑和循環(huán)再利用水的收集池。

旋流沉淀池為地下混凝土結(jié)構(gòu)，直徑36.0 m，基坑底部面積1 018 m2，混凝土底板底部標(biāo)高－30.2 m，基坑的開挖深度達(dá)30.4 m，底板混凝土結(jié)構(gòu)厚度3.0 m，池壁混凝土結(jié)構(gòu)厚度1.2 m。沉淀池中心部位為直徑10.0 m的混凝土筒體結(jié)構(gòu)，壁厚0.6 m，標(biāo)高從－21.20～±0.00 m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35（圖1）。

圖1 旋流沉淀池結(jié)構(gòu)剖面

該項(xiàng)目所在的位置，巖面標(biāo)高在－12.6 m左右，為喀斯特地貌，巖石裂隙發(fā)育完全，地下水極為豐富，地下水位較高，常年的地下水位基本穩(wěn)定在－10.0 m左右，涌水量基本維持在25 m3/h。該工程的降水深度超過20 m。

2 基坑降排水方案比選

2.1 基坑外降水

該項(xiàng)目的降水深度超過20 m，基坑外采用管井降水的方案，將基坑內(nèi)的水位降至基坑底以下500 mm。經(jīng)過初步計(jì)算，降水的深度為24.2 m，考慮5～8 m的沉渣，管井的最短長度為39.2 m。

采用φ200 mm管井，距離池口邊緣3 m環(huán)狀布置，按每隔3 m沿沉淀池周邊布置1根，需要布置44根。

每天視水位下降的情況，管井采用連續(xù)或間斷的抽水，將水位降至開挖面以下500 mm（圖2）。

圖2 基坑外降排水示意

采用該方案，管井深度達(dá)40 m，管井44根，需要布置44個(gè)水泵，抽水時(shí)間長，綜合幾個(gè)因素考慮，該方案的降水成本非常高。

2.2 基坑內(nèi)明降排水

基坑的土石方分層開挖，土方每層開挖深度控制在2.0 m以內(nèi)，基巖的開挖深度控制在1.5 m以內(nèi)，在基坑內(nèi)部不同的位置開挖3個(gè)比每層基準(zhǔn)面深1.5 m左右的集水坑，以降低基坑內(nèi)的水位和就近引水至集水坑內(nèi)，用污水泵將水抽至基坑外的沉沙池中，經(jīng)沉淀后排至市政排水管網(wǎng)。挖至基底設(shè)計(jì)標(biāo)高的時(shí)候，在基坑中部挖1個(gè)集水坑，基底內(nèi)部采用放射布置的排水盲溝將水引至集水坑內(nèi)，再用潛水泵將水抽至基坑外的沉淀池中[1-4]。

采用該方案進(jìn)行基坑內(nèi)的降排水，施工簡便，成本較低。

經(jīng)過對(duì)2種基坑降排水的可行性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，采用基坑內(nèi)明降排水的方案具有施工簡便和成本低的優(yōu)勢，因此，該項(xiàng)目的降排水施工采用基坑內(nèi)明降排水的方案。

3 基坑內(nèi)明降排水方案設(shè)計(jì)

3.1 降排水原理

1）每層土石方開挖前，在基坑內(nèi)部不同的位置開挖3個(gè)比該層開挖面低1.5 m左右、面積約10 m2的集水坑，將基坑內(nèi)的水就近引至集水坑內(nèi)，用污水泵將水抽至基坑外的沉沙池中。

2）挖至基底設(shè)計(jì)標(biāo)高的時(shí)候，在基坑中部挖1個(gè)φ2 000 mm、深度1.5 m的集水坑，基底內(nèi)部采用放射布置的φ150 mm排水盲溝將水引至集水坑內(nèi)，再用潛水泵將水抽至基坑外的沉淀池中。

3）在集水坑上部安裝1個(gè)φ1 500 mm的鋼筒，高度比混凝土底板面高出500 mm，抽水泵通過鋼筒內(nèi)部放置在集水坑內(nèi)將水抽至基坑外。

4）沉淀池地下結(jié)構(gòu)混凝土澆筑完成，達(dá)到封底隔水條件后，將水泵從鋼筒內(nèi)部抽出來，用混凝土澆筑滿集水坑及鋼筒內(nèi)部，達(dá)到封底隔水的效果。

3.2 降排水方案設(shè)計(jì)

3.2.1 基坑底部集水坑及排水盲管布置

1）在基坑中部挖1個(gè)φ2 000 mm、深度1.5 m的集水坑。

2）基坑底部按每15°放射狀布置1根徑向的φ150 mm排水盲溝，將水引至集水坑內(nèi)。

3）在基坑最外一圈及半徑14 m的位置環(huán)狀布置2排φ150 mm排水盲溝與徑向布置的排水盲溝相連通，將基坑內(nèi)部的水全部引至集水坑內(nèi)。

4）排水盲溝上部用厚10 mm的鋼板覆蓋，防止在澆筑底板混凝土?xí)r將排水盲溝堵塞。

3.2.2 集水坑頂部的鋼筒設(shè)計(jì)

1）鋼筒的直徑設(shè)計(jì)為1 500 mm，高度3.5 m，采用厚12 mm的鋼板卷焊而成，在與底板鋼筋相連的標(biāo)高位置設(shè)置有寬度150 mm的加勁肋，遇到鋼筒無法連通的底板鋼筋與鋼筒上的加勁肋焊接，鋼筒的內(nèi)部在中間位置焊接一圈寬度150 mm的止水環(huán)，在澆筑混凝土?xí)r起到止水作用。

2）鋼筒頂部設(shè)置有螺栓連接的蓋板，蓋板上設(shè)置有1個(gè)φ200 mm的管孔，用作澆筑混凝土?xí)r的灌注孔，另有1個(gè)φ150 mm的管孔，用作排水孔。

3）鋼筒的底部與擱置在集水坑上部的16#工字鋼焊接成整體（圖3）。

圖3 基坑內(nèi)降排水設(shè)計(jì)

4 降排水裝置制作及安裝

4.1 鋼筒的制作

1）按設(shè)計(jì)圖紙，將鋼板卷焊成φ1 500 mm、高度3.5 m的鋼筒，鋼筒上的加勁肋與鋼筒雙面滿焊。

2）鋼筒頂部外沿板上均勻地鉆出16個(gè)φ12 mm的圓孔。

3）鋼筒的蓋板上與鋼筒頂部外沿板相對(duì)應(yīng)的位置也同樣鉆出16個(gè)φ12 mm的圓孔，同時(shí)在蓋板上開出2個(gè)圓孔，一個(gè)φ200 mm，另一個(gè)φ150 mm。

4.2 工序操作要點(diǎn)

4.2.1 集水坑、排水盲溝定位

根據(jù)結(jié)構(gòu)的圖紙，在基坑底部的中心位置放出φ2 000 mm標(biāo)志線，根據(jù)排水盲溝的布置放線并做出標(biāo)志。放線的偏差不超過100 mm。

4.2.2 集水坑、排水盲溝開挖

1）集水坑的巖石采用光面爆破，在集水坑中心位置采用風(fēng)炮機(jī)鉆出φ200 mm圓孔，深度1.5 m，在半徑450 mm及750 mm處環(huán)向布置間距不超過300 mm的炮眼，采用光面爆破將集水坑開挖成型，對(duì)爆破不到位的地方用挖掘機(jī)破碎，保證集水坑的容量。

2）排水盲溝采用風(fēng)炮機(jī)或小型挖掘機(jī)破碎開挖成型，寬度、深度均為200 mm，開鑿成型后將槽內(nèi)的碎石渣清理干凈。

3）排水盲溝相交叉的位置，要保證連通和過水通暢。

4.2.3 排水盲溝板的安裝

1）該項(xiàng)目的基底面積較大，盲溝板既有徑向放射型布置，又有環(huán)狀的布置，盲溝板之間存在較多的接頭。因此，將盲溝板沿著溝槽放置到位后，2塊盲溝板相連接的部位或交叉連接的部位，要用16#鐵絲綁扎連接牢固，保證相鄰的2塊盲溝板過水暢通。

2）將盲溝板就位好后，將開挖基巖的碎石渣回填在盲溝板的兩側(cè)，同時(shí)在基坑內(nèi)全平面鋪設(shè)一層厚80 mm的基巖碎渣，保證基坑內(nèi)部的水能滲透到盲溝中。

3）沿著盲溝的縱向，每間隔500 mm跨過盲溝居中擱置1根長度400 mm、直徑不小于18 mm的鋼筋，同時(shí)在盲溝板上鋪蓋厚10 mm的鋼板。相鄰的2塊鋼板之間搭接長度不小于100 mm，且在接頭的位置保證擱置一根直徑不小于18 mm的鋼筋進(jìn)行受力，保證在澆筑底板墊層混凝土和底板混凝土?xí)r，能起到承受上部荷載的作用，不至于使混凝土流入到盲溝內(nèi)或壓塌盲溝造成堵塞。

4.2.4 鋼筒的安裝

1）鋼筒的底座支架安裝。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測的數(shù)據(jù)，按圖加工好鋼筒的支撐支座，支座與巖面接觸牢固，保證在澆筑底板的時(shí)候能夠承受上部的荷載而不下沉（圖4）。

圖4 鋼筒的底座支架

2）鋼筒的安裝。用塔吊將鋼筒吊裝就位并進(jìn)行臨時(shí)的支撐，調(diào)整好鋼筒的垂直度，垂直度控制在4/1 000以內(nèi)，鋼筒與底座相連接部位采用焊接連接牢固，集水坑上部留空的部位，用厚10 mm的鋼板滿鋪，相連鋼板搭接的位置焊接牢固，保證在澆筑底板混凝土?xí)r不至于使混凝土流入到集水坑內(nèi)形成堵塞。

4.2.5 放置抽水泵

1）用φ14 mm的鋼筋制作1個(gè)鋼筋籠，鋼筋籠的內(nèi)徑比水泵大100 mm左右，長度5.0 m，將水泵放置在鋼筋籠內(nèi)，保證水泵在集水坑內(nèi)不會(huì)傾倒跑位。

2）用塔吊將整個(gè)鋼筋籠吊運(yùn)就位到鋼筒內(nèi)部，把水泵放置在集水坑底部，水泵安裝就位并經(jīng)過調(diào)試合格后即可進(jìn)行抽水。

4.2.6 降排水

根據(jù)施工現(xiàn)場水量的實(shí)際情況，安排專人進(jìn)行抽水作業(yè)，保證基坑內(nèi)的水不冒出鋼筒流入到基礎(chǔ)內(nèi)。

5 沉淀池結(jié)構(gòu)施工

1）底板的鋼筋在遇到鋼筒的位置時(shí)斷開，斷開處的底板鋼筋與鋼筒上的加勁肋焊接連成整體。

2）該項(xiàng)目底板混凝土厚3.0 m，屬于大體積混凝土，混凝土的澆筑應(yīng)嚴(yán)格按照底板大體積混凝土澆筑施工專項(xiàng)方案進(jìn)行。

3）沉淀池的混凝土筒壁采用鋼模安裝、φ48.3 mm×3.6 mm的鋼管滿堂架支撐，筒壁的混凝土采用對(duì)稱分層交圈澆筑，每層澆筑的厚度控制在1 000 mm以內(nèi)，防止因壓力差而跑模。

6 基坑封底隔水處理

整個(gè)旋流沉淀池的內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)施工完成，達(dá)到封底隔水條件后，對(duì)集水坑進(jìn)行封底隔水處理。

1）用塔吊將水泵從鋼筒內(nèi)部吊運(yùn)出來，把水泵安裝在旋流池底板結(jié)構(gòu)內(nèi)的集水坑中，把從鋼筒內(nèi)冒出的水繼續(xù)抽走。

2）在鋼筒頂部蓋上鋼蓋板，用螺栓與鋼筒連接牢固。

3）澆筑混凝土的溜管通過蓋板上預(yù)留的φ200 mm孔插入到距離基坑底部約300 mm的位置，并在混凝土溜管上做出標(biāo)志。拔管時(shí)控制好拔出長度，保證有500 mm的溜管留在鋼筒內(nèi)，保證混凝土澆筑的飽滿。

4）澆灌混凝土前，對(duì)混凝土進(jìn)行初灌量的計(jì)算，本項(xiàng)目的混凝土初灌量為8.62 m3。

5）混凝土澆筑時(shí)，在混凝土中摻入水玻璃和早強(qiáng)劑，以起到快結(jié)和早強(qiáng)作用，混凝土的坍落度應(yīng)控制在120 mm，混凝土澆筑至從鋼筒的鋼板上冒出后再用鋼板封堵（圖5）。

圖5 混凝土澆筑示意

6）鋼筒的混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后，將高出底板的混凝土進(jìn)行鑿除，先用割槍將鋼筒割除，然后用風(fēng)炮機(jī)鑿除混凝土。

7 結(jié)語

柳鋼熱軋2032熱軋旋流沉淀池的降排水采用基坑內(nèi)明降排水的施工技術(shù)，降排水效果較好，在整個(gè)施工過程中保證了地下水位能降至基坑底以下，底板混凝土的澆筑和筒壁混凝土澆筑沒有受到地下水的影響，保證了施工的質(zhì)量，同時(shí)節(jié)約了降排水的施工成本。該技術(shù)在本工程的成功應(yīng)用，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，可在類似的工程中推廣應(yīng)用。