橫嶺污水處理廠二期主體工程 一期進(jìn)水井池壁開孔取水方案設(shè)計(jì)與施工

橫嶺污水處理廠二期主體工程

一期進(jìn)水井池壁開孔取水方案設(shè)計(jì)與施工

談太和

（深圳市廣水建設(shè)工程有限公司，項(xiàng)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(jìn)水井不停水的狀態(tài)下，在鋼筋混凝土井壁開孔取水，施工困難多，安全危險(xiǎn)性大。通過采取在一期進(jìn)水井頂板開孔、井內(nèi)安裝鋼板圍堰、圍堰內(nèi)抽水、井壁鉆芯開孔等施工方法，安全實(shí)現(xiàn)了井壁開孔取水。  

【關(guān)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(jìn)水井井壁開鑿兩個(gè)直徑為2020mm孔口取水，業(yè)主要求在一期進(jìn)水井不停水的狀態(tài)下進(jìn)行水下開孔施工。由于井內(nèi)水深達(dá)到6.0m，污水流入進(jìn)水井后進(jìn)入一期提升泵房管道的流速較快，且井內(nèi)有毒氣體較濃，此項(xiàng)施工不僅難度大，而且具有非常大的危險(xiǎn)性。經(jīng)查閱有關(guān)資料，國(guó)內(nèi)類似二期污水處理廠于該位置開孔取水，有不少發(fā)生安全事故的案例。鑒于此項(xiàng)施工安全事故發(fā)生頻率較高，要求開孔方案設(shè)計(jì)周全縝密、安全可靠、施工簡(jiǎn)便、易于操作。

1、一期進(jìn)水井工程概況

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

一期進(jìn)水井井下狀況：打開取水井檢查井蓋，井內(nèi)氣味刺鼻，井內(nèi)漂浮物較多，井內(nèi)無(wú)采光。從現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)的情況看，靠二期進(jìn)水一側(cè)沉淀物或淤泥較多，經(jīng)觀察和測(cè)量，水位達(dá)到21米標(biāo)高，即井內(nèi)水深達(dá)到6米。

2、方案設(shè)計(jì)依據(jù)及設(shè)計(jì)原則

2.1  方案設(shè)計(jì)依據(jù)

⑴橫嶺污水處理廠二期工程“總-水-20”（一期進(jìn)水井改造工藝圖）。

⑵橫嶺污水處理廠二期工程“總－結(jié)－15”（一期進(jìn)水井改造結(jié)構(gòu)圖）。

⑶業(yè)主對(duì)取水井開孔必須在一期污水處理廠不停水的情況下進(jìn)行施工作業(yè)的要求。

     圖1  一期進(jìn)水井平面示意圖

⑷橫嶺污水處理廠一期進(jìn)水井結(jié)構(gòu)圖及一期進(jìn)水井井內(nèi)實(shí)際狀況。

⑸深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)院“總-水-0907”號(hào)設(shè)計(jì)更改通知單。

2.2 方案設(shè)計(jì)原則

鑒于一期進(jìn)水井開孔施工存在重大安全危險(xiǎn)源，因此施工設(shè)計(jì)方案既要考慮方案實(shí)施的可靠性、可行性、安全性及施工的簡(jiǎn)便性，同時(shí)也必須考慮方案施工的經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)多次研究和幾個(gè)方案比選，最終確定先在一期進(jìn)水井頂板開兩個(gè)孔，然后再在一期進(jìn)水井內(nèi)安裝鋼板圍堰，抽干鋼板圍堰內(nèi)的水后，再在混凝土井壁開鑿進(jìn)水孔。

3、一期進(jìn)水井頂板開孔與頂板恢復(fù)施工

3.1 頂板開孔

3.3.1  頂板開孔尺寸

根據(jù)鋼板圍堰的寬度及頂板恢復(fù)采用預(yù)制砼板的需要，在一期進(jìn)水井頂板開兩個(gè)孔，每個(gè)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(jìn)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(jī)械開孔的方法，即采用φ100mm混凝土鉆鉆孔機(jī)開口作業(yè)方式，該方法具有對(duì)原混凝土損傷小，開口面規(guī)矩整齊，無(wú)砼碎渣掉入井內(nèi)，所需人力少，工效高，施工時(shí)間短等到優(yōu)點(diǎn)。施工步驟如下：

⑴ 用鉆芯機(jī)在開孔板四個(gè)角各鉆一個(gè)孔，以備穿掛吊車鋼絲繩使用；

⑵ 用鉆芯機(jī)沿開孔板四周鉆孔，鉆孔切割順序先鉆兩長(zhǎng)邊，后鉆兩短邊；

⑶ 兩長(zhǎng)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(yùn)走。

頂板鉆孔切割詳見《一期進(jìn)水井頂板鉆孔切割示意圖》（圖2）

3.2 頂板恢復(fù)

一期進(jìn)水井頂板開孔孔洞采用兩塊200mm厚預(yù)制砼板進(jìn)行恢復(fù)，每塊預(yù)制板尺寸為4150*1650，板內(nèi)安裝四個(gè)吊環(huán)，預(yù)制板配筋同一期現(xiàn)澆頂板配筋。

預(yù)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(yù)制板吊裝就位。

圖2   一期進(jìn)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(jìn)水口直徑為2020mm，鋼板圍堰長(zhǎng)度確定為3000mm；由于鋼板圍堰堰內(nèi)井水抽干后，需要施工人員進(jìn)入圍堰內(nèi)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(gòu)造詳見《鋼板圍堰平面圖、剖面圖》（圖3、圖4）。

鋼板圍堰與進(jìn)水井底板接縫處采用10mm厚軟橡膠進(jìn)行柔性封口止水，與井壁接縫處采用30mm厚海綿膠板進(jìn)行柔性封口止水。止水構(gòu)造詳見《側(cè)墻止水節(jié)點(diǎn)圖》（圖5）和《底板止水節(jié)點(diǎn)圖》（圖6）。

圖3  鋼板圍堰平面圖

圖4  鋼板圍堰剖面

圖5  側(cè)墻止水節(jié)點(diǎn)圖

圖6  底板止水節(jié)點(diǎn)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(gè)吊環(huán)，用35噸吊車將鋼板圍堰沿二期進(jìn)水口井壁平穩(wěn)

吊入井內(nèi)，并緊靠池壁。

⑵ 鋼板圍堰吊入井內(nèi)后，仔細(xì)探測(cè)鋼板圍堰底部是否落底，若遇磚頭、石塊或其他硬質(zhì)物體梗住底部，調(diào)派重潛水員從圍堰內(nèi)下水排除，直至使圍堰底部落底。

⑶ 為抵抗井水側(cè)壓力可能對(duì)鋼板圍堰產(chǎn)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(wěn)鋼板圍堰。

⑷ 鋼板圍堰落底后，用潛水泵抽排圍堰內(nèi)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(guī)則的流動(dòng)井水?dāng)D動(dòng)鋼板圍堰。

⑸ 圍堰內(nèi)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(yè)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(dá)到通水條件時(shí)，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(jìn)水口開孔施工

⑴采用直徑100mm鉆芯機(jī)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(jìn)水口井壁鉆孔切割示意圖》（圖7）。

圖7  二期進(jìn)水口井壁鉆孔切割示意圖

⑵用沖擊鉆和大錘分別將10塊砼塊解剖成細(xì)塊，然后用吊車運(yùn)出地面。

⑶對(duì)鉆孔切割留下的鋸齒狀進(jìn)水口洞口，用防水砂漿補(bǔ)平。

⑷二期進(jìn)水口圓孔防水套管及構(gòu)造鋼筋安裝和砼封口，按照設(shè)計(jì)圖紙及管道安裝施工方案進(jìn)行施工。

6、施工進(jìn)度控制

一期進(jìn)水井場(chǎng)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(jìn)水井井壁開孔及運(yùn)渣5天；防水套管及圓孔構(gòu)造鋼筋安裝2天；側(cè)墻圓孔澆注砼1天；二期具備進(jìn)水條件后拆除鋼板圍堰1天；進(jìn)水井井壁及砼梁頂面鑿槽2天；一期取水井預(yù)制頂板安裝1天。

7、施工機(jī)械與勞動(dòng)力配置

7.1 機(jī)械配置

35噸吊車1臺(tái)；10噸汽車吊1臺(tái)；砼鉆芯機(jī)2臺(tái)；電焊機(jī)1臺(tái)；氧割1套；防毒面具2套；鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)；排風(fēng)機(jī)2臺(tái)。

7.2 人員配置

管理人員2名；重潛水員2名；施工作業(yè)人員15名。

8、安全保障措施

⑴下井作業(yè)人員必須戴好防毒面具（防毒氣）。

⑵在井下作業(yè)的過程中，加強(qiáng)送排風(fēng)措施，即在取水井頂部安設(shè)一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，通過塑料軟管將風(fēng)送至施工作業(yè)面。

⑶待安全圍護(hù)措施完成后，再放鴿子，以測(cè)試井內(nèi)的空氣環(huán)境，無(wú)異常后，施工人員再進(jìn)入鋼板圍堰內(nèi)進(jìn)行施工作業(yè)。

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

⑸作業(yè)人員在井底進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，均須系戴安全繩，發(fā)現(xiàn)作業(yè)人員出現(xiàn)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(yè)人員撤離井底，確保作業(yè)人員的生命安全。

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

⑺洞口周邊做好安全防護(hù)措施，主要采用鋼管圍欄進(jìn)行防護(hù)，圍欄的東、西兩側(cè)各設(shè)置一道進(jìn)入鋼板圍堰底部的上下通道。

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