地下水池抗浮盲管施工工法1.doc

地下水池抗浮盲管施工工法
一、工程概况
施工总平面效果图如下。

在2004年5月份中标“沙湖污水处理厂改扩建工程”，本工程主要是对“沙湖污水处理厂”进行第三期改扩建，其中主要是新建A/O生物池两座、平流二沉池两座。两座结构物的基坑开挖深度均为6米左右。
A/O生物池为武昌沙湖污水处理厂改造的主体工程之一，设计砼强度为C25，抗渗等级为P6，其结构形式为两个87.1×29．8m的砼池，两池之间底板间距为1.7m，池壁间距为3.4m。由进、出水井互相连接。池底板厚1米，A/O生物池底板砼分三次浇筑，尺寸分别为29.35m×29.80m、28.34m×29.80m、29.35m×29.80m，每块底板间采用橡胶止水带进行连接，形成一整体。池壁为底宽85cm，上宽为50cm的梯形截面，池壁均高为7.8m，池内导流墙和分隔墙均为40cm或30cm砼壁。
新建平流二沉池两座，整体结构尺寸为112.05m×52.7m的砼池，分上、下两部分，其进水侧（上部分）池体尺寸为：112.05m×26.235m，出水侧（下部分）池体尺寸为：112.05m×26.435m，每侧又分6块浇筑，新建平流二沉池共计分12块浇筑而组成一体。上、下部分池体由橡胶止水带连接。底板厚为0.55m，池体净高4.7m。
由于该池体体积较大，且处理厂地处沙湖边，池体离沙湖距离仅20多米，地下水很丰富，空池后（检修期间）地下水会对池体产生向上的浮力。为确保池体的安全，设计施工图采用抗拔桩，防止地下水所产生浮力过大而使A/0生物池和平流二沉发生位移。
二、抗拔桩的设计
两座A/O生物池设计施工图采用直径150㎜的抗拔桩，桩心为一根φ32的钢筋。池体下抗拔桩间距为2m×2m，布置于池体底板下，抗拔桩上部φ32钢筋与池体底板钢筋连接为一体，采取焊接的形式。抗拔桩共计1300余根。
两座平流二沉池池体下抗拔桩1400余根，A/O生物池、平流二沉池池体下抗拔桩设计埋设深度为11m。
三、盲沟的设计
盲沟施工，采用的是塑料管永久性埋设在地下，（见塑料盲管图）

根据A/O生物池池体内设备检修期间，防止地下水位对池体顶浮力而造成池体结构的破坏。塑料管在埋设前，用土工布将整个管子包裹好，埋设高度在底板上50cm处，（见图）塑料管直径为200㎜，（见图）

根据池体长度实际埋设的盲管长度，将盲管与盲管之间用扒钉钉牢，对斜向盲管连接如下图，上、下间采用扒钉钉牢。采用砂偎，埋砂深度为上下各50㎝。砂须回填密实，主要是收集地下水的目的，而塑料管外包裹土工布是防止粘土及砂堵塞塑料管，不影响收集地下水的效果。

在A/O生物池埋设的塑料盲管间设置DN300地下水位观测井，（见A/O生物池和平流二沉池总平面图）观测井为300㎜的无缝钢管制作，在钢管底部焊接法兰盘，在钢管下部3m的长度（在管壁上以间距10㎝×10㎝）用氧割吹割直径2~3㎝左右的小孔，用来收集地下水。安装观测管时先在土基础上浇注250㎜厚的500㎜×500㎜C20砼块（砼块面与结构底板面持平）。事先根据法兰盘上的螺眼在砼块上预埋螺丝，待其砼强度达到规范要求后，再将钢管安装，拧紧螺帽，使钢管垂直安放再砼块上，在钢管中间设置二道50×60×6㎜的角钢按一定的距离，用膨胀螺丝打入砼墙体内。另一端采用钢箍与角钢相连。使无缝钢管观测井与池体连成一体，增强观测井的稳定性。钢管吹割小孔部分采用土工布包裹，再回填土。

对池体四周设置的盲管，最后将收集到的地下水排向收集井排出。（见上图）在埋设DN200的盲管与抽排井间采用DN300的盲管相连，盲管全部须包裹土工布。盲沟、观测井、排水井详细布置见总平面图。
平流二沉池盲沟设置与A/O生物池一致。详细布置见总平面图。

四、经济效益
1、A/O生物池、平流二沉池抗拔桩
详细分析如下：
单就设计抗拔桩这一项，在工程投标前，根据其施工工艺，以及查看地质报告，预测这一项在施工过程中有可能变更，所以这项在投标报价上采取了不均衡报价。
A/0生物池和平流二沉池基础底部设计的抗拔桩，是起抗浮作用，是保护因地下水所产生浮力过大而使A/0生物池和平流二沉发生位移。而抗拔桩的投标报价较低，且施工时间较长，再加上当时在武汉也很难找到在较短的工期内能完成本项施工的专业分包队伍，且此项工艺的外部报价也较高。经衡量，我们当时的中标价很难和分包方的报价持平，还没有算上我们的管理费及其它间接费。抗拔桩投标总报价为168万余元，我们当时如果是“循规蹈矩、按部就班”的严格按照设计要求施工，光这项亏损的经济损失预估达20~30万。基于此，项目部领导班子和技术骨干积极的寻找对策，根据工期的施工安排，以及成本的核算，积极与监理、业主、设计方协调，在我们开挖A/0生物池基坑（原地面距基坑设计高程高差有6m~7m）时，发现坑底土质良好，没有丰富的地下水源，而只是坡壁有少量的渗水，因此，我们初步可以断定，抗拔桩可以取消，池体抗浮设计可以用其它更简单的形式代替。有了初步结果后，项目部的领导和技术骨干就开始收集大量的现场数据、技术参数，进一步通过科学的理论计算，反复验证，并请来设计、业主和监理单位进行现场勘察和谈论，大家最终肯定了我们当初的断定，决定取消抗拔桩，改用砂石滤水盲沟和降水井相结合的方法，随时抽排地下水，达到降低地下水位的目的，保证以后池体在检修期间的稳定性。
我们的思路是这样的，我们论证的目的：是A/0生物池和平流二沉池的自重是否大于地下水所产生的浮力？自重的计算在这里有两种情况：
1、当A/0生物池和平流二沉池内是满水的情况下，其自重为结构物的自重+池内水的自重；
2、当A/0生物池和平流二沉池是空池的情况下，其自重仅为结构物本身的自重；
针对这两种情况的发生，我们项目部进行了逐一分析论证，其结果是第一种情况满足抗浮要求，但第二种情况不能满足。因此我们项目部再对第二种情况进行寻求对策，经过集思广义，最终决定在A/0生物池和平流二沉池池壁外围设置直径为200mm滤水塑料盲管，并以一定的间距设置排水井（集水井），防备因设备检修抽空池内水以及下大雨或暴雨时进行抽排降水，以降低地下水达到抗浮的目的。最终这个措施方案通过了论证，也能满足抗浮要求，基于以上这些分析，我们项目部内部整理了一套完整的技术方案，包括计算、分析、论证、数据等等，报送中南市政设计研究院及建设单位，同时也提出了取消抗浮锚杆桩的正式申请。经过反复与建设单位及中南设计院沟通、交流、磋商，并组织了多次的专项专题会议，最终使设计院取消了原设计的抗浮锚杆桩，从而达到减少亏损的目的。
A/O生物池和平流二沉池增加“观测井”、“抽水井”、“塑料盲管”等相关的施工措施费用计：285237元，而A/O生物池和平流二沉池抗拔桩投标报价计：1687676元。在采取塑料盲管施工降底地下水位达到池体抗浮的要求，与采取锚杆抗拔桩来抗浮达到相同的效果，从经济效益方面相比较，相差达到1402439元。这还不包括：如按设计施工而造成的亏损数额，而因采取变更另增加的285237元额外签证费用。
五、社会效益
由于我们在施工过程的各个环节中精益求精，最终使得本工程项目在2006年度获得了“武汉市市政工程金奖”及“湖北省市政示范工程金奖”的殊荣。同时，也在业主心目中留下了能打“硬仗”的良好形象，为集团公司的二次经营打下了良好的基础。
另外，在施工过程中，项目部人员将自己的实践经验加以归纳、整理，并形成了《市政科技》论文专辑，（2005年沙湖污水处理厂专辑总第34期）供今后类似工程参考借鉴。《专辑》里的一篇篇论文，是我们对施工实践的研究和总结，是有“铁军”称号的武汉市政队伍交给武汉人民的答卷，是武汉市政建设集团专业人才队伍的又一束智慧之花。
六、工程竣工验收及工程使用情况
本工程自2005年10月结构完工且验收合格后，即交付给沙湖污水处理厂运营至今，根据我方对沙湖污水处理厂的回访及厂方对我公司反馈的意见，对此工程质量的评价一致较好，各结构自开始运营至今未出现任何质量问题。经查看设置的观测井和抽排井，井内水位保持在一定的高度，证明埋设的盲管处于畅通状态，地表水和地下水渗入盲管中，盲管起到收集地下水的作用，达到了设计要求。

消 毒 池

配 电 间

鼓风机房

生 物 池