污水處理廠改造施工圍護結構施工方案及工藝分析

胡 超 中煤江南建設發展集團有限公司助理工程師

隨著城市建設用地日益緊張，許多城市開始大力發展地下工程。深基坑圍護結構施工技術是一個巖體工程和結構工程交叉的復雜技術，所有基坑施工希望達到安全可靠的支護效果，使施工安全進行，如何在保證施工安全的前提下，根據不同地質及水文條件制定施工方案，是深基坑圍護結構施工隊的重要內容[1]。

社會經濟在不斷發展的過程中對環境造成了一定程度上的污染，污水處理廠作為城市的基礎設施，主要作用是收集和處理城市的污水。由于污水處理廠主要分布于城市的沿海區域，隨著時間的推移，其地下結構受到了一定程度的影響，因此對污水廠地下結構的改造施工非常必要[2]。本文在污水處理廠原有的設施基礎上對污水廠的圍護結構提出了改造施工方案，并對其施工工藝效果進行分析，在一定程度上為污水處理廠的圍護結構改造施工提供了一定的參考依據，同時對今后的圍護結構施工質量與安全發展具有現實意義。

1 污水處理廠改造施工圍護結構施工方案

1.1 污水處理廠圍護結構選型

圍護結構施工改造的施工根據研究區域的地質條件確定，本文所施工的污水處理廠的地質地貌為海成一級階地，該施工區域場地地形平坦，為人工填土形成，大概深度在30 m，地區的斷裂區域均在施工場地200 m 以外。由于研究區域內污水處理廠下穿淤泥砂層且鄰近大海，因此需要保證基坑開挖的防水及防滲。工程主體維護結構的地下墻深度為26.5 m，施工的主要難點為地下連續墻的垂直度[3]。對工程條件進行分析，結合巖土勘查報告，圍護結構采用剛度大、強度高并具有抗滲性的鋼筋混凝土地下連續墻。地下連續墻施工為攪拌樁，其直徑為6 dm，咬合距離為1.5 dm，共650根。該方案可作為永久結構，并且可以用于基坑止水，與污水處理廠的地質及工程條件相適宜。

對污水處理廠的圍護材料進行選擇的過程中，主要采用規格為350 mm 或220 mm 的加氣混凝土砌塊，并在其內部增加一層砂漿結構。考慮到污水處理廠的節能環保要求，大部分污水處理廠的圍護結構體型系數普遍超過0.15，在外墻傳熱系數小于或等于0.5 的標準中，需進一步提高污水處理廠施工圍護結構的節能效果，針對其各層結構的相關參數進行詳細設定。首先，針對保溫層的參數設定，將其導熱系數控制在0.025 ～0.055 W/mk，修正熱阻控制在1.255 m2/kW 左右。其次，針對圍護強結構的參數設定，可選用加氣混凝土材料作為其主要材料，將厚度控制在320 ～350 mm，導熱系數控制在1.200 左右。最后，針對抹灰層的參數設定，可選用石灰水泥混合砂漿材料作為其主要材料，將其厚度控制在35 ～40 mm，導熱系數控制在1.00 ～1.10。

除此之外，由于在污水處理廠的圍護結構上存在梁柱冷橋的情況，因此在施工過程中可能存在傳熱系數超過規定上限的問題，無法達到節能標準。針對這一問題，可選擇采用保溫復合壓型鋼板材料替代其原本使用的結構材料，以此達到降低傳熱系數的目的，實現對污水處理廠圍護結構的進一步優化。

1.2 導墻施工與地下連續墻成槽

導墻的施工需要嚴格控制軸線，由于導墻的位置決定著后續地下連續墻的施工，因此在軸線設置樁基，并設立導墻模板。為了保證施工過程的穩定性，在導墻頂部及模板內部布設鋼筋網。在導墻測量放樣時采用導線測量法，嚴格控制誤差。在施工現場布設兩個水準點，并實時觀察導墻兩側標樁，檢查導墻的走向中心線。導墻溝槽的開挖需要將已經探明的原有管線挖出，再進行放坡開挖，開挖深度為2 m。為了保證施工的穩定性，導墻的鋼筋捆綁選擇Φ12@150 的單層鋼筋，厚度為2 dm。為了保證成槽的精度達到施工精度的要求，將成槽機的抓斗與導墻保持角度上的平行，為避免泥漿污染場地，成槽機抓斗內的土量不宜過多[4]。此外，挖土過程中需控制抓斗速度和垂直度，并及時補注泥漿，維持導墻泥漿液面穩定。挖槽時應先挖槽段兩端單孔，再挖隔墻，沿槽長方向進行套挖，并挖出槽底沉渣。

1.3 灌注水下混凝土

水下混凝土采用導管法進行澆筑施工，且混凝土需要有較好的和易性。砼導管選用內徑為250 mm 的鋼導管，按照比例將緩凝劑摻入混凝土中，使混凝土具有超緩凝作用，保持時間在10 h 左右。在砼澆注前要測試砼的塌落度，當塌落度在1.8 ～2.2 dm 時，可沉放鋼筋籠。在砼導管內設置球膽，以達到一定的抗水性能[5]。開始灌注時的隔水栓位置應接近泥漿面，插入導管的過程中需注意與槽底的距離保持在3 ～5 dm，灌注速度保持在3 cm/min 以上。在灌注面上升的同時，不斷調整與拆卸導管，但不能將導管提到灌注面上方。測量導管埋深，但不能過深，為避免鋼筋籠上浮，使導管底部高于鋼筋籠底部。此外，在上述過程中做好水下混凝土的灌注記錄，砼泛漿高度在3 ～5 dm，以保證地下連續墻強度滿足施工要求。

2 工藝效果分析

現場監測是檢驗深基坑圍護結構施工質量的重要手段，用以確定污水處理廠基坑開挖對環境的影響。通過預埋測斜管線等周邊環境監測點，根據施工進度及時采集測量初值，監測污水處理廠地下深層土層變化和地下水位，并對其進行3 次獨立觀測，將觀測得到的平均值作為初值，進而對基坑開挖施工期間的位移變形做出準確判斷。監測周期從基坑工程進行前開始，在地下圍護工程完成后結束。監測點由專業操作人員進行監護，并在監測點周圍進行標記。由于基坑開挖后卸載土的壓力過大會使土體受到一定的擾動，為了避免基坑圍護結構因頂力影響導致穩定性較弱，因此采用間接力的方式進行頂管施工，對深層水平位移監測的結果如表1 所示。

位移量為正值代表深層土體向基坑內側變形。由表1 可知，5 個監測點的土層位移均在15 mm 以內，基坑未產生較大變形，各測點最終位移均符合施工標準，合格率為100%。

表1 深層水平位移監測成果

對地下水位的監測中，地下水位變化較為平穩，其具體結果如表2 所示。

地下水位的上升和下降變化用正值和負值表示。由表2 中地下水位的監測結果可知，該基坑中沒有地下水匯聚現象，基坑周邊地下水的水位變化較為平穩，深度保持在1.2 ～1.4 m，且4 個測點的水位均有下降，說明本文施工的圍護結構質量優良，防滲效果好，達到了施工工藝的要求。在監測后對圍護結構外觀進行了檢查，具體如圖1 所示。

表2 地下水水文監測成果

由圖1 可知，采用本文施工方案對圍護結構的改造施工，基坑壁未產生開裂變形，圍護施工質量優良，有效保證了基坑施工的安全，施工工藝達到了較為理想的效果，具有可靠性。

圖1 圍護結構外觀檢查

3 結語

本文對污水處理廠圍護結構選型、灌注水泥攪拌樁、導墻施工與地下連續墻成槽的主要部分提出了施工方案，并付諸實施，對污水處理廠的改造進行了圍護結構施工，取得了一定的研究成果。但是由于時間和條件的限制，研究還存在諸多不足，有待于在日后的研究中深入探討。由于對基坑圍護結構施工的預警及質量控制還未涉及，未來還應在研究中建立有效的反饋機制，以更好地完成軟黏土質基坑圍護結構的施工。