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橫嶺污水處理廠二期主體工程 一期進水井池壁開孔取水方案設計與施工

橫嶺污水處理廠二期主體工程

一期進水井池壁開孔取水方案設計與施工

談太和

(深圳市廣水建設工程有限公司,項目總工程師、工程師)

【摘  要】橫嶺污水處理廠二期工程提升泵房要求在一期進水井不停水的狀態下,在鋼筋混凝土井壁開孔取水,施工困難多,安全危險性大。通過采取在一期進水井頂板開孔、井內安裝鋼板圍堰、圍堰內抽水、井壁鉆芯開孔等施工方法,安全實現了井壁開孔取水。  

【關鍵詞】鋼板圍堰;制作;安裝;安全措施

橫嶺污水處理廠二期工程提升泵房需從一期鋼筋混凝土進水井井壁開鑿兩個直徑為2020mm孔口取水,業主要求在一期進水井不停水的狀態下進行水下開孔施工。由于井內水深達到6.0m,污水流入進水井后進入一期提升泵房管道的流速較快,且井內有毒氣體較濃,此項施工不僅難度大,而且具有非常大的危險性。經查閱有關資料,國內類似二期污水處理廠于該位置開孔取水,有不少發生安全事故的案例。鑒于此項施工安全事故發生頻率較高,要求開孔方案設計周全縝密、安全可靠、施工簡便、易于操作。

1、一期進水井工程概況

一期進水井外形尺寸為9.1m×9.1m(內空尺寸為8.0×8.0米),井壁厚度為550mm,底板頂面的標高15.10米,頂板標高28.0m,井深12.9米,頂板為200mm厚現澆鋼筋砼板,頂板東北角設置一個φ800檢查孔(凈空僅700mm),檢查孔內安裝一道爬梯,只能容一人徒手上下。該取水井內西側為2400的進水管,管道中心標高為16.54米,東側為一期通往格柵間的溢流水渠進水口,其底標高為15.10米(2×1800×1500),北側為一期已建好通向龍崗河溢流渠,其出水渠頂面標高為21.50米,井內水深最深時達到6.4米。詳見《一期進水井平面示意》(圖1)。

一期進水井井下狀況:打開取水井檢查井蓋,井內氣味刺鼻,井內漂浮物較多,井內無采光。從現場探測的情況看,靠二期進水一側沉淀物或淤泥較多,經觀察和測量,水位達到21米標高,即井內水深達到6米。

2、方案設計依據及設計原則

                                           


2.1  方案設計依據

⑴橫嶺污水處理廠二期工程“總-水-20”(一期進水井改造工藝圖)。

⑵橫嶺污水處理廠二期工程“總-結-15”(一期進水井改造結構圖)。

⑶業主對取水井開孔必須在一期污水處理廠不停水的情況下進行施工作業的要求。

     1  一期進水井平面示意圖



⑷橫嶺污水處理廠一期進水井結構圖及一期進水井井內實際狀況。

⑸深圳市水務規劃設計院“總-水-0907”號設計更改通知單。

2.2 方案設計原則

鑒于一期進水井開孔施工存在重大安全危險源,因此施工設計方案既要考慮方案實施的可靠性、可行性、安全性及施工的簡便性,同時也必須考慮方案施工的經濟性。經多次研究和幾個方案比選,最終確定先在一期進水井頂板開兩個孔,然后再在一期進水井內安裝鋼板圍堰,抽干鋼板圍堰內的水后,再在混凝土井壁開鑿進水孔。

3、一期進水井頂板開孔與頂板恢復施工

3.1 頂板開孔

3.3.1  頂板開孔尺寸

根據鋼板圍堰的寬度及頂板恢復采用預制砼板的需要,在一期進水井頂板開兩個孔,每個孔洞尺寸為3850*1500mm,每塊開孔板重2.89噸。開孔位置詳見《一期進水井頂板開孔示意圖》。

3.3.2  頂板開孔方法

頂板開孔采用機械開孔的方法,即采用φ100mm混凝土鉆鉆孔機開口作業方式,該方法具有對原混凝土損傷小,開口面規矩整齊,無砼碎渣掉入井內,所需人力少,工效高,施工時間短等到優點。施工步驟如下:

⑴ 用鉆芯機在開孔板四個角各鉆一個孔,以備穿掛吊車鋼絲繩使用;

⑵ 用鉆芯機沿開孔板四周鉆孔,鉆孔切割順序先鉆兩長邊,后鉆兩短邊;

⑶ 兩長邊鉆孔切割完成后,用吊車鋼絲繩將開孔板吊住,再鉆孔切割兩短邊,四邊全部鉆孔切斷后,用10噸吊車將開孔板起吊運走。

頂板鉆孔切割詳見《一期進水井頂板鉆孔切割示意圖》(圖2)

3.2 頂板恢復

一期進水井頂板開孔孔洞采用兩塊200mm厚預制砼板進行恢復,每塊預制板尺寸為4150*1650,板內安裝四個吊環,預制板配筋同一期現澆頂板配筋。

預制板安裝前,先將井壁及砼梁頂面砼鑿150 mm寬、200 mm深的槽口,再用水泥砂漿找平,然后用10噸吊車分別將兩塊預制板吊裝就位。

圖2   一期進水井頂板鉆孔切割示意圖


4、鋼板圍堰制作、安裝與拆除

4.1  鋼板圍堰制作

二期進水口直徑為2020mm,鋼板圍堰長度確定為3000mm;由于鋼板圍堰堰內井水抽干后,需要施工人員進入圍堰內清渣、安裝鋼板圍堰膨脹螺栓、圓孔孔壁處理及拆除鋼板圍堰膨脹螺栓等,鋼板圍堰寬度確定為1300 mm。

鋼板圍堰分別由型鋼立柱、橫撐、垂直和水平剪刀撐焊接成鋼骨架,外圍用12厚的鋼板焊接成U型鋼板圍堰,鋼板圍堰重量為4.8噸。鋼板圍堰構造詳見《鋼板圍堰平面圖、剖面圖》(圖3、圖4)。

鋼板圍堰與進水井底板接縫處采用10mm厚軟橡膠進行柔性封口止水,與井壁接縫處采用30mm厚海綿膠板進行柔性封口止水。止水構造詳見《側墻止水節點圖》(圖5)和《底板止水節點圖》(圖6)。

3  鋼板圍堰平面圖


圖4  鋼板圍堰剖面

圖5  側墻止水節點圖

圖6  底板止水節點圖

4.2 鋼板圍堰安裝與拆除

⑴ 在鋼板圍堰的上口焊接四個吊環,用35噸吊車將鋼板圍堰沿二期進水口井壁平穩


吊入井內,并緊靠池壁。

⑵ 鋼板圍堰吊入井內后,仔細探測鋼板圍堰底部是否落底,若遇磚頭、石塊或其他硬質物體梗住底部,調派重潛水員從圍堰內下水排除,直至使圍堰底部落底。

⑶ 為抵抗井水側壓力可能對鋼板圍堰產生上浮力,圍堰底部落底后,在圍堰頂部堆放型鋼及其他重物壓穩鋼板圍堰。

⑷ 鋼板圍堰落底后,用潛水泵抽排圍堰內井水,水位下降后,隨即派人將鋼板圍堰與井壁連接角鋼用膨脹螺栓固定,防止不規則的流動井水擠動鋼板圍堰。

⑸ 圍堰內井水抽干后,若鋼板與井壁、井底接縫處漏水較大,再采取專業堵漏措施,若僅輕微滲水,則采用潛水泵抽排滲水。

⑹ 二期污水提升泵房達到通水條件時,先拆除鋼板圍堰與井壁連接的膨脹螺栓,再用吊車將鋼板圍堰整體吊出地面。

5、二期進水口開孔施工

采用直徑100mm鉆芯機先在φ2400mm的洞口周邊鉆孔切割一圈,然后將切割的圓形砼塊鉆孔切割成10塊。詳見《二期進水口井壁鉆孔切割示意圖》(圖7)。

7  二期進水口井壁鉆孔切割示意圖

用沖擊鉆和大錘分別將10塊砼塊解剖成細塊,然后用吊車運出地面。

對鉆孔切割留下的鋸齒狀進水口洞口,用防水砂漿補平。

二期進水口圓孔防水套管及構造鋼筋安裝和砼封口,按照設計圖紙及管道安裝施工方案進行施工。

6、施工進度控制

一期進水井場地清理1天;一期取水井頂板開孔2天;鋼板圍堰制作安裝7天;抽水及井底清理2天;一期進水井井壁開孔及運渣5天;防水套管及圓孔構造鋼筋安裝2天;側墻圓孔澆注砼1天;二期具備進水條件后拆除鋼板圍堰1天;進水井井壁及砼梁頂面鑿槽2天;一期取水井預制頂板安裝1天。

7、施工機械與勞動力配置

7.1 機械配置

35噸吊車1臺;10噸汽車吊1臺;砼鉆芯機2臺;電焊機1臺;氧割1套;防毒面具2套;鼓風機2臺;排風機2臺。

7.2 人員配置

管理人員2名;重潛水員2名;施工作業人員15名。

8、安全保障措施

⑴下井作業人員必須戴好防毒面具(防毒氣)。

⑵在井下作業的過程中,加強送排風措施,即在取水井頂部安設一臺鼓風機,通過塑料軟管將風送至施工作業面。

⑶待安全圍護措施完成后,再放鴿子,以測試井內的空氣環境,無異常后,施工人員再進入鋼板圍堰內進行施工作業。

⑷在取水井開口處,設置人員上下通道,(亦可作為井內人員在緊急情況下的逃生通道)。

⑸作業人員在井底進行施工作業時,均須系戴安全繩,發現作業人員出現異常情況,頂部看守值班人員迅速給出信息,組織力量將作業人員撤離井底,確保作業人員的生命安全。

⑹吊裝鋼板圍堰時,其鋼板圍堰安裝通道應通暢,吊運車輛停放在可靠牢固的地點。吊裝時,安排專人指揮吊車。

⑺洞口周邊做好安全防護措施,主要采用鋼管圍欄進行防護,圍欄的東、西兩側各設置一道進入鋼板圍堰底部的上下通道。

⑻ 當遇到混凝土表面局部不平整時,鋼板圍堰與混凝土之間的縫隙采用舊棉絮堵塞。