污水处理厂土建阶段的施工要点及质量控制

殷明祥

申通地铁集团上海轨道交通十号线发展有限公司 上海 200237

现代社会由于工业生产、生活用水规模大、频率高、总量多，产生的污水、废水也较多，为控制污染，还自然于绿色，这些污水、废水就需通过污水处理厂加以处理。因此，保证和提高已建、在建污水处理厂的工作能力就显得非常重要。本文拟通过几个参建的污水处理厂工程实践，对污水处理厂土建阶段的施工要点及质量控制展开研究，以提高工程质量，切实提升污水处理厂的工作能力。

1 背景工程概况

1）山东省曲阜市第二污水处理厂位于曲阜市康居路东，小沂河以南，日处理污水30 000 t。工程包括构筑物：粗细格栅、提升泵房、曝气沉砂池、配水井、生化池、污泥回流井、二沉池、巴氏计量槽、接触消毒池、V型滤池、污泥均质池等，面积11 880 m2；建筑物有：综合楼、鼓风机房、脱水机房、加氯间、加药间、传达室，总建筑面积4 400 m2。工程的水处理构筑物结构均为钢筋混凝土自防水结构，采用筏板基础，基础垫层为厚100 mm的C15素混凝土，基础、池壁、隔墙及梁板的设计混凝土强度等级均为C35P6F150。

2）咸宁市淦河污水综合治理工程位于湖北省咸宁市咸安区向阳湖镇宝塔街。总占地面积约72 430 m2，污水处理采用改良型氧化沟。前期建设规划污水处理量为30 000 t/d，中期规划建设规模为60 000 t/d，远期规划建设规模为120 000 t/d。其中，污水处理系统包括粗格栅间及进水泵房、细格栅间及旋流沉砂池、改良型氧化沟、二沉池、接触消毒池、加氯间、配水排泥井及污泥泵房、污泥浓缩脱水车间、出水泵房等构筑物各一座。结构形式采用钢筋混凝土结构，总占地面积约35 000 m2。

3）河南省某在建污水处理厂工程，日处理城市污水150 000 t，为河南省重点工程。工程包括二沉池（2座）、配水集泥井（1座）、涡流沉砂池（2座）、细格栅间（2座）、污泥泵房1座。

从这几个污水处理厂的工程实践来看，污水处理厂土建阶段的主要工序为沉井、预应力混凝土施工，以及异形构件的制作等，因此，在工前分析这些分项具体的施工要点以及质量控制，无疑将有利于后续工作的优化以及开展。

2 污水处理厂土建阶段的施工要点分析

从污染源集中排放的污水、废水，其含污染物总量或浓度通常较高，所以亦要求污水处理厂内的建（构）筑物具有容量大、耐腐蚀、防渗漏等特性。从污水处理厂土建阶段的施工来分析，其重点就是沉井、预应力混凝土水池、特殊形状混凝土构件施工这三个方面。可以这样说，把这三方面的工作做好了，污水处理厂的处理能力也就有了保证。

2.1 沉井施工要点

沉井在大型污水处理厂均有采用。它是以预制或现浇井内挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底并填塞井孔，使其成为蓄水或过水结构物。本次某污水处理厂粗格栅沉井概况为：

粗格栅沉井长28.3 m，宽24.0 m，高17.7 m（－14.1～3.6 m），沉井刃脚总长234.3 m。沉井钢筋混凝土矩形筒壁结构，外墙壁厚700 mm，内隔墙墙厚分别为600 mm（沿东西方向）、500 mm（沿南北方向）；短向在底部设4道地梁（兼刃脚）。刃脚底标高为－14.1～－9.7 m，宽度850 mm（外墙下）、900 mm（内隔墙下）。于标高－6.3、－2.0、2.3 m处各设4道截面为600 mm×1 000 mm的钢筋混凝土梁；标高3.6 m处为厚200 mm的顶板。设计混凝土强度等级为C30，抗渗等级为S6。采用沉井法施工：水力机械吸泥出土不排水下沉，同时采用抓斗、人工相结合。井壁分段浇筑，带框架及隔墙一次下沉，最后水下封底（图1）。

图1 沉井结构平面（单位：m）

沉井制作、下沉均按相关标准执行，本节重点介绍沉井封底施工。即在将沉井下沉到设计标高以上1.5～2.0 m时，开始逐渐降低沉降速度，当沉井下沉到设计标高以上15～20 cm时，停止机械沉降，使沉井依靠自身重力下沉，在此过程中，密切观察其状况，当沉井依靠自重下沉速度、幅度明显放缓，日沉幅不足1 cm，肉眼已无法察觉时，开始进行封底。封底前应将沉井底部清理平整以及与其他构件直接接触的部位打磨平整、刷洗干净，设置集水井，铺设钢筋，尔后浇筑混凝土。浇筑时间可视沉井规模而定，但不宜过长，应控制在20～30 min之内。浇筑完成后，在混凝土自行干凝、强度达标后，再封堵集水井，沉井施工完成（图2）。

图2 沉井封底

2.2 预应力混凝土水池施工

预应力混凝土水池也是污水处理厂的主要设施之一，施工的要点同样包括密闭性、强度、抗渗、抗腐蚀、抗老化能力等方面。

某大型污水处理厂共有薄壁圆形预应力混凝土水池12个，水池净内径为53～56 m。池壁为无黏结预应力混凝土结构，池壁厚度为25 cm，池壁浇筑高度为5.00～5.49 m，要求不留施工缝一次浇捣完成；池壁内设一根环向暗梁，暗梁上、下排配筋均为3φ16 mm，沿池壁中心线对称布置，扣除钢筋保护层厚度、预应力钢铰线、普通钢筋占用的空间后，池壁内钢筋之间最大理论净空宽度只剩5.05 cm。池壁浇捣采用预拌混凝土，强度等级为C40，抗渗等级S6。

为达到高抗渗、耐腐蚀能力，在预应力混凝土水池施工时，首先，要选用工作性能较好的混凝土，并进行配制试验，以满足复合型外加剂使用的要求，在施工时，要严格控制水灰比和制备过程；其次，在实施无黏结预应力绞线的张拉时，要将张拉力控制住，张拉过程中，由于材性不同，钢绞线的伸长值仅具有参考价值，不能完全依赖伸长值，必须对每一根钢绞线的每一次张拉伸长值进行准确无误的复测、计量和计算，使其能够成为下次张拉参考的主要根据。预应力筋的张拉和封锚均须按设计标准严格执行，封锚时需将钢绞线切断，并对其端头加塑料套管进行保护，同时，还要注意新建混凝土与原有混凝土凿毛部分的接触面，以避免其形成过度挤压，防止出现收缩裂缝。

2.3 特殊形状混凝土构件的加工要点

由于污水处理厂工作的特殊性，其汇集的污水带有强腐蚀特征，需要大量使用耐腐蚀的混凝土构件。而这部分结构的设计也往往较为复杂，形状特殊，无法通过工厂代工或用常规方式制备，故这些特殊形状混凝土构件的预制和施工需要额外重视。

如某市生活污水处理厂一期工程，其生化池尺寸达77.7 m（长）×67.8 m（宽）×8.5 m（高），为该污水处理厂的核心构筑物，水池内设多道钢筋混凝土导流墙，在壁板顶端又设有过水渠、管沟及电缆沟（图3～图5）。

图3 生化池外观

鉴于生化池的特殊功能，其结构中有许多形状怪异的构件需要工前制备，工后拼装。其施工要点包括构件的规格、密闭性等，对于特殊形状的非标构件，目前常用的方式是模型制备法，本工程亦参照此法。首先是确定特殊形状混凝土构件的具体形状，在经过精确计算之后，利用图纸，放出大样，之后建立木质或金属质中空模型，要求模型一定要做到精致，与实际需求的误差＜0.2 cm，以夹具或螺栓固定，缝隙＜0.1 cm。模型制备完毕后，需远离水源存放，避免锈蚀、变形，在浇筑混凝土后，即应放置于避光之处自然阴干，并进行严格的洒水养护以防止裂缝的出现[1]，直到完全达到设计强度。至拼装前，再次确认构件无瑕，方可安装使用。

图4 生化池结构平面示意

图5 生化池结构局部

3 污水处理厂土建阶段施工过程中的质量控制

3.1 制订合理的方案

一般污水处理厂的土建工程规模都比较大，内容较多，应在具体进行建设前，拟定合理的建设方案以及各个分项目的具体方案，特别要注意各个单体建（构）筑物和独立构件的分布、连接。比如预应力混凝土水池的污水进口和净水出口应有一定间隔，且不能存在明显的高低落差，以避免其逆势流动。

在分项目施工方案方面，质量控制的要点是其适用性，如水池设计建造时，应根据实际工作需求选择材料和容积，避免材料不适用或者水池过大过小，以免造成处理不达标或者资源浪费。

3.2 强化应用材料监督

材料监督是污水处理厂土建阶段质量控制的关键，由于污水处理的特殊性质，并不是所有的建筑材料均可使用，比如污水进出管线，就需要考虑到水的强腐蚀作用，通常不能选择金属材料；即使是复合材料，也要遵循刚性优先、延展性其次的基本原则，即材料首先应具备一定的刚度，避免因大量的水流冲击而造成裂缝，延展性则可以保证材料在反复使用的情况下，依然具备较好的使用寿命。所以说，对应用材料的监管非常重要，一定要保证所有材料的来源正规、可靠，购进时向供货商索要规格、强度标准，并进行必要的测试，确保其可用。购进后也要与技术人员沟通，进一步了解材料性能，选用最合适的材料用作施工。

3.3 规范施工，严格监管

规范施工是污水处理厂土建阶段质量控制的重要因素，施工过程中的相关限定和质量标准一定要以国家标准和规范为蓝本，严格执行。另外，对施工队伍和操作人员也要规范，严格监管，包括方案拟定到建设完成的整个周期，虽然各个构件存在工作职能的独立性，但其共同连为一个整体，任何一个环节出现问题，整个系统都可能无法工作。

4 结语

从工程实践来看，目前污水处理厂土建阶段的施工要点还只是沉井施工、预应力混凝土水池施工、特殊形状混凝土构件施工三个方面[2-9]，但从人类社会发展的趋势来看，治废治污将越来越严格，污水处理厂的建设亦将更加复杂。但万变不离其宗，我们只要牢牢把握其核心和建设重点，严加控制和监管，污水处理厂的建造质量必将越来越好。