摘要：針對污水處理廠現(xiàn)澆工藝施工周期長、施工過程易受天氣影響，且勞動力投入大的特點，在某鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理廠的建設(shè)過程中采用了裝配式建造工藝。重點介紹了該污水處理廠的拆分設(shè)計、構(gòu)件拼接處的防滲處理、構(gòu)件的深化設(shè)計以及施工方法等，并總結(jié)了裝配式污水池的優(yōu)點，可為類似工程提供參考和借鑒。

作者簡介

秦雄（1988-），男，湖北安陸人，碩士，助理工程師，主要從事水處理工藝研究工作。

1

項目概況

武漢市某鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠占地面積為5333.34m 2（含遠(yuǎn)期預(yù)留地1717.35m 2），服務(wù)人口為10600人，近期設(shè)計處理規(guī)模為1200m 3/d，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)，其工藝流程如圖1所示。原設(shè)計方案采用常規(guī)的現(xiàn)澆建造工藝。受軍運會影響，業(yè)主方要求污水處理廠在2019年9月底以前建成通水�？紤]到現(xiàn)場的土地征拆和進廠路面修整，污水處理廠預(yù)計的施工工期為3個月，由于還需分配一部分人員到其他污水處理廠的提標(biāo)改造工程中，造成該項目勞務(wù)人員緊缺、工期壓力大，因此考慮進行設(shè)計方案優(yōu)化。

圖1 污水處理廠工藝流程

經(jīng)過與設(shè)計院溝通，決定采用將污水處理廠的A 2/O池及平流沉淀池改成全預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案。

2

裝配式設(shè)計

本著裝配式建筑的“少規(guī)格、多組合”的原則，對水池的結(jié)構(gòu)進行拆分。 A2/O水池的設(shè)計水位4.2m，平流沉淀池的設(shè)計水位3.2m。按照原有的現(xiàn)澆工藝， A2/O水池以及平流沉淀池均位于地下1m，采用全預(yù)制方案以后，為防止后期裝配式污水池滲漏，進而沖刷周邊土壤影響水池的結(jié)構(gòu)安全，裝配式污水池采用全地上式設(shè)計。采用全預(yù)制裝配式設(shè)計以后，需要將提升泵的水力提升高度相應(yīng)地增加1m，經(jīng)驗算，原設(shè)計提升泵的揚程滿足要求。

2.1 構(gòu)件拆分

A2/O水池以及平流沉淀池采用全預(yù)制形式，所有預(yù)制構(gòu)件均提前在工廠完成生產(chǎn)，待項目現(xiàn)場準(zhǔn)備工作完成后，將預(yù)制構(gòu)件運輸?shù)浆F(xiàn)場進行安裝。

按照原有工藝設(shè)計，A 2/O水池共2組，每組分4個單元，分別為預(yù)缺氧池、厭氧池、缺氧池和好氧池，這4個單元的長度分別為2、2、5、12m，高4.5m，寬5.2m。平流沉淀池長18m，寬4m，高4.5m。

考慮到運輸條件、鋼筋混凝土構(gòu)件生產(chǎn)精度限制以及利于接口的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計和構(gòu)件拼接縫的防滲處理，將水池拆分為L形構(gòu)件和一字形構(gòu)件，L形構(gòu)件對向拼接構(gòu)成水池的側(cè)壁以及底板，水池兩端的封堵墻以及內(nèi)隔墻由上下兩塊一字形構(gòu)件上下拼接而成（見圖2、3）。

圖2 水池拼接后的效果圖

圖3 裝配式水池的構(gòu)件

A2/O水池L形構(gòu)件分為兩種規(guī)格：2.6mｘ2.5mｘ4.5m、2.6mｘ2mｘ4.5m，上下一字形構(gòu)件的高度分別為1.5、3m。

平流沉淀池采用一種規(guī)格為2mｘ2mｘ4 m的L形構(gòu)件，而上下一字形構(gòu)件的高度分別為1.5、2.5m。

2.2 構(gòu)件連接

由于水池為矩形，為提高施工效率，構(gòu)件之間采用高強螺栓連接。為保證連接的可靠性，同時為防止擰得過緊導(dǎo)致扣件和螺栓斷裂，要求使用定力式扭力扳手，將扭力矩控制在設(shè)計允許的范圍內(nèi)。

2.3構(gòu)件拼縫處的防滲處理

采用預(yù)制裝配式水池，存在著大量的拼接縫。構(gòu)件拼縫的防滲處理是整個工程的重點。常松等在裝配式綜合管廊中采取遇水膨脹膠圈+聚乙烯泡沫板+雙組分聚硫密封膏+自粘型橡膠止水帶的做法對拼縫處進行防滲處理，取得較好的防滲效果。曹岳等在西澳SINO鐵礦項目直徑為90m的裝配式混合結(jié)構(gòu)濃縮池的施工中，在預(yù)制構(gòu)件的接縫處采用高壓注漿后發(fā)泡膨脹的灌漿料進行防滲處理，防滲性能良好。結(jié)合水池常用的防滲漏做法，本次設(shè)計采用遇水膨脹膠條、雙組分聚硫密封膏+高壓注漿后發(fā)泡膨脹的灌漿料+鋪貼防水卷材+20mm厚防水砂漿保護層的做法處理水池的拼接縫(見圖4)。

圖4 構(gòu)件拼接縫處的防滲處理

2.4 構(gòu)件深化設(shè)計

在進行構(gòu)件的深化設(shè)計時，需根據(jù)污水處理的工藝特點，以及便于后續(xù)附屬設(shè)施的安裝為原則，進行預(yù)制構(gòu)件的預(yù)埋件以及開孔設(shè)計。

A2/O生化池存在內(nèi)回流、污泥回流、內(nèi)部不同單元格之間的水流通、推流泵以及曝氣管道等附屬設(shè)施的安裝，在進行構(gòu)件的深化設(shè)計時，需根據(jù)工藝特點在預(yù)制構(gòu)件上設(shè)置相應(yīng)的過流孔道、內(nèi)回流孔洞、放空孔以及用于設(shè)備和管道等附屬設(shè)施安裝的預(yù)埋鋼板等。平流沉淀池的構(gòu)件深化設(shè)計時，需在預(yù)制構(gòu)件上預(yù)留進出水孔、排渣孔、放空孔以及用于走道板和集泥溝安裝的預(yù)埋鋼板。

所有構(gòu)件上的預(yù)留孔洞在滿足工藝要求的條件下應(yīng)盡量設(shè)置在構(gòu)件的豎直中心線附近，且遠(yuǎn)離構(gòu)件之間的拼接縫。

3

裝配式水池的施工

裝配式水池由墊層以及裝配式水池主體構(gòu)成，總共76個構(gòu)件， A2/O池共2組，每組28個構(gòu)件，平流沉淀池共20個構(gòu)件。其中L形構(gòu)件和一字形構(gòu)件外側(cè)底部均設(shè)有定位孔，便于構(gòu)件安裝時的定位精確。施工流程如下：

（1） 墊層采用C15混凝土現(xiàn)澆而成，墊層現(xiàn)澆時需預(yù)埋定位鋼筋，墊層養(yǎng)護完成后用墨斗彈好定位線，便于構(gòu)件的吊裝定位。

（2） 由于單個構(gòu)件的最大質(zhì)量達(dá)14t左右，根據(jù)現(xiàn)場實際情況和起重機的作業(yè)點選擇、起吊質(zhì)量和起吊高度、起重機回轉(zhuǎn)半徑等因素，選用110t汽車吊。構(gòu)件吊裝前需制定詳細(xì)的吊裝方案，吊裝作業(yè)前按要求對現(xiàn)場人員進行安全交底。

（3） 以A2/O池為例，首先完成A2/O池的好氧池兩側(cè)L形構(gòu)件的吊裝，用高強螺栓將相鄰兩個構(gòu)件連接在一起，并進行初步的固定，到達(dá)設(shè)計尺寸后進行內(nèi)隔墻的一字形構(gòu)件的吊裝，然后依次完成缺氧池、厭氧池以及預(yù)缺氧池的吊裝，最后進行兩端擋墻的吊裝。平流沉淀池構(gòu)件吊裝過程與 A2/O池類似。構(gòu)件安裝順序見圖5。

圖5 構(gòu)件安裝順序

（4） 構(gòu)件吊裝完成后，將構(gòu)件連接處的螺栓用AC型定力式扭力扳手扭至終擰扭矩。吊裝完成后的A2/O水池見圖6。

圖6 吊裝完成后的A 2/O水池

（5） 在接縫兩側(cè)填塞遇水膨脹膠條，用模板封堵后，將高壓注漿后發(fā)泡膨脹的灌漿料用灌漿設(shè)備注入到拼接縫內(nèi)。注漿料達(dá)到設(shè)計強度后拆除模板，在構(gòu)件之間拼接縫臨近水面的凹槽內(nèi)鋪貼防水卷材，并在表面鋪設(shè)防水砂漿保護層，以防止卷材在水池投入運行后被泡起。

4

滿水試驗

構(gòu)件拼接縫處理完成，并進行必要的養(yǎng)護以后，按照《給水排水構(gòu)筑物工程施工及驗收規(guī)范》（GB 50141—2008），對水池進行了滿水試驗以檢驗水池的抗?jié)B性能。經(jīng)測定，兩組A 2/O水池及平流沉淀池的滲水量分別為0.31、0.47和0.18L/（m2·d），符合規(guī)范中鋼筋混凝土水池滲水量不超過2 L/（m2·d）的規(guī)定。

圖7 現(xiàn)場滿水試驗

5

裝配式污水池的優(yōu)勢分析

相對于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆工藝，全預(yù)制裝配式污水處理廠的優(yōu)勢如下：

（1） 有效縮短了現(xiàn)場的施工周期。根據(jù)現(xiàn)場施工情況，裝配式水池8d即可完成主體吊裝，7d左右完成水池接縫處理，經(jīng)過必要的養(yǎng)護以后，30d以內(nèi)即可進行滿水試驗。

（2） 減少現(xiàn)場勞動力的投入�，F(xiàn)場只需投入1名吊車司機、2名信號員、1名指揮人員、3名操作人員即可完成吊裝作業(yè)，減少了現(xiàn)場勞動力的投入。

（3） 提高了水池的建造質(zhì)量。構(gòu)件全在工廠采用流水線作業(yè)預(yù)制，生產(chǎn)質(zhì)量可控，有效提高水池的建造質(zhì)量。

（4） 施工過程環(huán)�！，F(xiàn)場濕作業(yè)量少，減少施工過程中對周邊環(huán)境造成的污染。

本文刊載在《中國給水排水》2020年第24期，作者及單位如下：

秦雄1，黃文海1,2，趙皇1，王宗平1,2，楊振1，江濤1

本文標(biāo)準(zhǔn)引用格式：

秦雄，黃文海，趙皇，等. 裝配式鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的設(shè)計與施工[J]. 中國給水排水，2020，36（24）：126-129.

QI Xiong, HUANG Wenhai, ZHAO Huang, et al.Design and construction of prefabricated township sewage treatment plant[J]. China Water & Wastewater, 2020, 36(24): 126-129(in Chinese).

編輯： 李德強

制作：文 凱