污水处理厂改造施工围护结构施工方案及工艺分析

胡 超 中煤江南建设发展集团有限公司助理工程师

随着城市建设用地日益紧张，许多城市开始大力发展地下工程。深基坑围护结构施工技术是一个岩体工程和结构工程交叉的复杂技术，所有基坑施工希望达到安全可靠的支护效果，使施工安全进行，如何在保证施工安全的前提下，根据不同地质及水文条件制定施工方案，是深基坑围护结构施工队的重要内容[1]。

社会经济在不断发展的过程中对环境造成了一定程度上的污染，污水处理厂作为城市的基础设施，主要作用是收集和处理城市的污水。由于污水处理厂主要分布于城市的沿海区域，随着时间的推移，其地下结构受到了一定程度的影响，因此对污水厂地下结构的改造施工非常必要[2]。本文在污水处理厂原有的设施基础上对污水厂的围护结构提出了改造施工方案，并对其施工工艺效果进行分析，在一定程度上为污水处理厂的围护结构改造施工提供了一定的参考依据，同时对今后的围护结构施工质量与安全发展具有现实意义。

1 污水处理厂改造施工围护结构施工方案

1.1 污水处理厂围护结构选型

围护结构施工改造的施工根据研究区域的地质条件确定，本文所施工的污水处理厂的地质地貌为海成一级阶地，该施工区域场地地形平坦，为人工填土形成，大概深度在30 m，地区的断裂区域均在施工场地200 m 以外。由于研究区域内污水处理厂下穿淤泥砂层且邻近大海，因此需要保证基坑开挖的防水及防渗。工程主体维护结构的地下墙深度为26.5 m，施工的主要难点为地下连续墙的垂直度[3]。对工程条件进行分析，结合岩土勘查报告，围护结构采用刚度大、强度高并具有抗渗性的钢筋混凝土地下连续墙。地下连续墙施工为搅拌桩，其直径为6 dm，咬合距离为1.5 dm，共650根。该方案可作为永久结构，并且可以用于基坑止水，与污水处理厂的地质及工程条件相适宜。

对污水处理厂的围护材料进行选择的过程中，主要采用规格为350 mm 或220 mm 的加气混凝土砌块，并在其内部增加一层砂浆结构。考虑到污水处理厂的节能环保要求，大部分污水处理厂的围护结构体型系数普遍超过0.15，在外墙传热系数小于或等于0.5 的标准中，需进一步提高污水处理厂施工围护结构的节能效果，针对其各层结构的相关参数进行详细设定。首先，针对保温层的参数设定，将其导热系数控制在0.025 ～0.055 W/mk，修正热阻控制在1.255 m2/kW 左右。其次，针对围护强结构的参数设定，可选用加气混凝土材料作为其主要材料，将厚度控制在320 ～350 mm，导热系数控制在1.200 左右。最后，针对抹灰层的参数设定，可选用石灰水泥混合砂浆材料作为其主要材料，将其厚度控制在35 ～40 mm，导热系数控制在1.00 ～1.10。

除此之外，由于在污水处理厂的围护结构上存在梁柱冷桥的情况，因此在施工过程中可能存在传热系数超过规定上限的问题，无法达到节能标准。针对这一问题，可选择采用保温复合压型钢板材料替代其原本使用的结构材料，以此达到降低传热系数的目的，实现对污水处理厂围护结构的进一步优化。

1.2 导墙施工与地下连续墙成槽

导墙的施工需要严格控制轴线，由于导墙的位置决定着后续地下连续墙的施工，因此在轴线设置桩基，并设立导墙模板。为了保证施工过程的稳定性，在导墙顶部及模板内部布设钢筋网。在导墙测量放样时采用导线测量法，严格控制误差。在施工现场布设两个水准点，并实时观察导墙两侧标桩，检查导墙的走向中心线。导墙沟槽的开挖需要将已经探明的原有管线挖出，再进行放坡开挖，开挖深度为2 m。为了保证施工的稳定性，导墙的钢筋捆绑选择Φ12@150 的单层钢筋，厚度为2 dm。为了保证成槽的精度达到施工精度的要求，将成槽机的抓斗与导墙保持角度上的平行，为避免泥浆污染场地，成槽机抓斗内的土量不宜过多[4]。此外，挖土过程中需控制抓斗速度和垂直度，并及时补注泥浆，维持导墙泥浆液面稳定。挖槽时应先挖槽段两端单孔，再挖隔墙，沿槽长方向进行套挖，并挖出槽底沉渣。

1.3 灌注水下混凝土

水下混凝土采用导管法进行浇筑施工，且混凝土需要有较好的和易性。砼导管选用内径为250 mm 的钢导管，按照比例将缓凝剂掺入混凝土中，使混凝土具有超缓凝作用，保持时间在10 h 左右。在砼浇注前要测试砼的塌落度，当塌落度在1.8 ～2.2 dm 时，可沉放钢筋笼。在砼导管内设置球胆，以达到一定的抗水性能[5]。开始灌注时的隔水栓位置应接近泥浆面，插入导管的过程中需注意与槽底的距离保持在3 ～5 dm，灌注速度保持在3 cm/min 以上。在灌注面上升的同时，不断调整与拆卸导管，但不能将导管提到灌注面上方。测量导管埋深，但不能过深，为避免钢筋笼上浮，使导管底部高于钢筋笼底部。此外，在上述过程中做好水下混凝土的灌注记录，砼泛浆高度在3 ～5 dm，以保证地下连续墙强度满足施工要求。

2 工艺效果分析

现场监测是检验深基坑围护结构施工质量的重要手段，用以确定污水处理厂基坑开挖对环境的影响。通过预埋测斜管线等周边环境监测点，根据施工进度及时采集测量初值，监测污水处理厂地下深层土层变化和地下水位，并对其进行3 次独立观测，将观测得到的平均值作为初值，进而对基坑开挖施工期间的位移变形做出准确判断。监测周期从基坑工程进行前开始，在地下围护工程完成后结束。监测点由专业操作人员进行监护，并在监测点周围进行标记。由于基坑开挖后卸载土的压力过大会使土体受到一定的扰动，为了避免基坑围护结构因顶力影响导致稳定性较弱，因此采用间接力的方式进行顶管施工，对深层水平位移监测的结果如表1 所示。

位移量为正值代表深层土体向基坑内侧变形。由表1 可知，5 个监测点的土层位移均在15 mm 以内，基坑未产生较大变形，各测点最终位移均符合施工标准，合格率为100%。

表1 深层水平位移监测成果

对地下水位的监测中，地下水位变化较为平稳，其具体结果如表2 所示。

地下水位的上升和下降变化用正值和负值表示。由表2 中地下水位的监测结果可知，该基坑中没有地下水汇聚现象，基坑周边地下水的水位变化较为平稳，深度保持在1.2 ～1.4 m，且4 个测点的水位均有下降，说明本文施工的围护结构质量优良，防渗效果好，达到了施工工艺的要求。在监测后对围护结构外观进行了检查，具体如图1 所示。

表2 地下水水文监测成果

由图1 可知，采用本文施工方案对围护结构的改造施工，基坑壁未产生开裂变形，围护施工质量优良，有效保证了基坑施工的安全，施工工艺达到了较为理想的效果，具有可靠性。

图1 围护结构外观检查

3 结语

本文对污水处理厂围护结构选型、灌注水泥搅拌桩、导墙施工与地下连续墙成槽的主要部分提出了施工方案，并付诸实施，对污水处理厂的改造进行了围护结构施工，取得了一定的研究成果。但是由于时间和条件的限制，研究还存在诸多不足，有待于在日后的研究中深入探讨。由于对基坑围护结构施工的预警及质量控制还未涉及，未来还应在研究中建立有效的反馈机制，以更好地完成软黏土质基坑围护结构的施工。