雨水调蓄池

2024-06-06

雨水调蓄池（精选四篇）

雨水调蓄池篇1

雨水的合理利用既可以增加地区水资源量, 调节径流, 削减洪峰, 还可以改善生态环境, 在全世界范围内已得到广泛使用。其中雨水调蓄池 (储蓄池) 是雨水利用系统的核心构筑物, 其规模关系到整个系统规模和投资效益, 直接影响雨水利用系统的推广应用。为设计经济实用的雨水利用系统, 必须设计合理的雨水调蓄池 (储蓄池) 规模。但由于降雨的随机性以及我国城市普遍的降雨不均匀特点, 雨水收集利用储存池 (也称储蓄池或蓄水池) 的合理规模问题仍然没有得到较满意的结论[1]。另外, 目前对于雨水调蓄池与蓄水池2个术语的使用是相当混乱[2]。为此, 对其进行探讨和区别, 其次对目前国内外广泛采用的雨水调蓄池和储蓄池的容积计算方法进行归纳分析, 以此为雨水资源化利用提供参考。

1 雨水调蓄池和储蓄池的区别

雨水调蓄池和储蓄池均是雨水利用系统中的重要设施, 都具有一定的滞留雨水和削减流量作用, 但二者的侧重点不同。

1) 雨水调蓄池:侧重雨水调节, 是暂时存蓄雨水径流的设施, 主要用于削减洪峰流量, 延迟洪峰形成时间。一般设置排水口, 可单独与雨水管相连接, 也可与市政排水管道相连, 其排至下游的出口峰值流量通常远小于入流峰值流量, 渗透和蒸发作用一般可以忽略不计。

2) 雨水储蓄池:侧重雨水储存, 一般用于小区域集流面或者由于水质原因不允许出流排放的地区, 作用是收纳来自汇水区的地面径流, 对其加以循环利用, 一般不将其排放。对于蓄存的雨水, 若是露天储蓄, 则须考虑渗透和蒸发损耗。

总之, 雨水调蓄池和雨水储蓄池的主要区别在于是否设有出口设施和可排放[1,2,3,4,5]。

2 雨水调蓄池容积设计计算

2.1 国外计算方法

目前, 雨水利用在国外发达国家较成熟, 通常采用的雨水调蓄池容积计算方法有美国、英国、日本。

1) 美国调蓄池容积的计算方法。美国调蓄池容积的初步估计采用三角形过程线法。

式中, Vs为估算的调蓄池容积;Qi为入流峰值流速;Qo为出流峰值流速;Ti为入流历时。

2) 英国调蓄池容积的计算方法。英国调蓄池容积计算的基本原理是:假定洪峰流量调蓄池在每场降雨前排空, 那么每次的蓄水容积为:

式中, S为蓄水容积;Vi为总的入流量;VO为总的出流量。

3) 日本调蓄池容积的计算方法。日本主要依靠模拟试验, 确定合理的调蓄池容量。

式中, V为必要调节容量, m3;ri为降雨强度曲线上任意降雨历时, ti对应的降雨强度, mm/h;rc为调节池出流过流能力值对应的降雨强度, mm/h;ti为任意的降雨历时, s;f为开发后的径流系数;A为流域面积, hm2。

2.2 国内计算理论

1) 根据流量过程线推求。文献[6]中给出了雨水调蓄池容积计算方法, 由径流成因推理的流量过程线求得调蓄容积为:

式中, α为脱过系数, α=Qh/Qq;其中, Qq为入流管道设计流量, m3/s;Qh为出流管道设计流量, m3/s;f (α) 为α的函数式码, f (α) =- (0.65n-1.2+0.5bτ-1 (n+0.2) -1+1.10) lg (α+0.3) +0.215n-0.15;其中, b、n为暴雨强度公式参数;τ为调蓄池前汇流时间, min;W为入流管道设计流量Qq与相应汇流时间τ的乘积, 即W=Qqτ。

2) 根据降雨强度计算。计算原理是基于降雨流量公式和降雨过程线, 计算时采取汇流区域内的一场雨进行计算, 流量径流过程的推算采用实测降雨径流过程进行推算, 一般采用流域单位线理论。根据降雨流量过程线, 计算每个小时间隔时间内累计流量, 计算雨水调蓄池所需的调蓄池容积。

3 雨水储蓄池容积设计计算

文献[7]中给出了雨水储蓄池容积的两种计算方法。

3.1 根据降雨强度计算

式中, F为汇水面积, hm2;q为设计降雨强度, L/ (s·hm2) ;t为设计降雨历时, min。一般汇水面积为已知数, 重现期按规范选用, 降雨历时由设计人员根据当地降雨资料统计分析确定, 再由重现期和降雨历时查出降雨强度。

3.2 根据场次降雨量计算

在当地具有几十年的降雨纪录时, 分别统计分析降雨量大于100、150、200 mm的降雨场次, 从而确定采用某一数值作为设计标准, 并按照全场降雨的流量全部存蓄的原则, 得到的容积公式为:

式中, Vs为雨水储蓄池容积;F为汇水面积, hm2;H为降雨量, mm。

3.3 根据日降雨量计算

式中, W为雨水储存池体积, m3;φ为雨量径流系数 (与洪峰径流系数不同) ;H为设计降雨量, mm;F为汇水面积, hm2。

根据设计降雨量来确定储蓄池容积, 但降雨的随机性使得设计降雨量的合理确定具有一定的难度。

4 根据所需水量计算

式中, W为储存池体积, m3;Q为日用水量, m3/d;T为雨水回用时间, d, 一般取T<2.5 d。

5 根据水量平衡计算

对于规模较大的露天调蓄池, 诸如景观池、雨水塘等, 可调蓄的雨水量较大, 但蒸发水量也会较大。此时应该按月进行年水量平衡计算来确定合理的水体规模。水量平衡计算公式:

△水量差为正值时, 水量在水体内蓄积, 达到溢流水位为止;△水量差为负值时, 水体水量亏损, 水位下降至低于常水位。

6 结语

雨水调蓄池和储蓄池均是雨水利用系统中的重要设施。都具有一定的滞留雨水和削减流量作用, 但二者的侧重点不同。雨水调蓄池侧重洪峰调节, 雨水储蓄池侧重储蓄利用。构筑物设置上主要区别在于是否设有出口设施。雨水调蓄池主要根据降雨流量过程作为计算参数进行确定, 雨水储蓄池主要根据降雨量或需水量进行确定。

参考文献

[1]潘国庆, 车伍, 李俊奇, 等.城镇雨水收集利用储存池优化规模的探讨[J].给水排水, 2008, 45 (12) :42-47.

[2]王磊, 周玉文, 汪明明, 等.雨水调蓄池容积有限差分设计计算研究[J].北京工业大学学报, 2010, 37 (2) :206-212.

[3]俞珏瑾.雨水调蓄池容积的简易计算方法探讨[J].城市道桥与防洪, 2011, 28 (9) :97-102.

[4]杨文涛, 程伟.不缺水地区雨水蓄水池容积优化计算[J].山西建筑, 2014, 40 (22) :130-132.

[5]卢金锁, 黄廷林, 燕博, 等.干旱区雨水蓄水池容积的设计计算[J].供水技术, 2010, 4 (2) :39-42.

[6]给水排水设计手册 (第5册) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2002.

调蓄池在排水系统中的研究进展篇2

调蓄池在排水系统中的研究进展

摘要：城市排水系统是城市非常重要的一个组成部分.中国大部分城市的旧城区采用的是合流制排水系统,新建区域则多规划采用分流制排水系统,调蓄池在各排水系统中起着重要的作用.本文探讨了调蓄池在国内外的发展、调蓄池的`功能及设计方法,并介绍了中国调蓄池的研究及应用状况,指出调蓄池可有效削减排水系统雨季污水排放量,并改善排放水质,从而改善了城市水体环境.文章最后对调蓄池的未来研究方向进行了展望.作者：作者单位：期刊：环境科学与管理 Journal：ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT 年，卷(期)：2010, 35(4) 分类号：X523 关键词：调蓄池城市排水排水系统

雨水调蓄池篇3

为保障东江水源安全, 改善观澜河生态环境, 在观澜河流域水环境综合整治方案的总体框架下, 将观澜河干流深圳段作为首期整治范围, 通过“截污治污、调蓄处理、引水补源、环保疏浚”等措施, 使观澜河干流深圳段的水环境得到明显改善。“调蓄处理”是把流域内受污染的初小雨水截流入调蓄池, 在旱季将调蓄池内水体输送至就近的污水处理厂进行处理后排入河道, 以削减入观澜河污染负荷。调蓄池工程分别在观澜河干流起点、龙华河口、观澜河应急工程、深莞交界处各设一座调蓄池, 调蓄池容积分别为1.5、2.6、22.0及21.9万m3, 总规模48.00万m3。本文就观澜河应急工程处的22.0万m3超大型地下钢筋混凝土调蓄池结构采用无缝设计进行阐述。

1工程概况

本调蓄池位于深圳市宝安区观澜街道, 观澜河干流下游段河道右岸、观澜应急污水处理厂对面, 调蓄池容积22万m3, 为全地下式钢筋混凝土结构。调蓄池平面呈不规则多边形, 面积2.35万m2, 其横向长278.4 m, 纵向长110.4 m。调蓄池池内净高10.5 m, 池顶覆土0.8 m, 四周地面高出池顶覆土面2.9～8.9 m。调蓄池结构体系由底板、四周池壁、池内立柱、中间层拉梁、顶部梁板组成。调蓄池底板采用平板式筏形, 厚度0.8 m, 池壁内侧7.2 m范围内底板加厚为1.2 m;四周池壁厚度0.8 m, 池壁每隔3.4～6.0 m设一道扶壁柱, 扶壁柱截面尺寸0.8 m×2.4 m, 在车道开孔处扶壁柱加密为3.0 m;池内立柱柱距6.0 m, 柱截面尺寸0.8 m×0.8 m;距底板顶面5.0 m高度处, 各立柱之间设中间层拉梁 (无楼板) , 拉梁截面尺寸0.5 m×1.0 m;四周池壁设一圈腰梁, 腰梁截面尺寸2.4 m×1.0 m, 腰梁位置高程同拉梁;考虑调蓄池顶部覆土及交通要求, 顶板厚度0.3 m, 顶部设主梁及井字次梁, 主梁截面尺寸0.5 m×1.2 m, 井字次梁截面尺寸0.4 m×0.8 m。调蓄池内部布置格栅间、跌水间、车道、提升泵房等附属构筑物。调蓄池结构混凝土强度等级采用C35, 混凝土用量约5.8万m3。

调蓄池基坑采用上部放坡 (土钉支护) 、下部冲孔灌注桩 (桩锚支护) 支护体系。调蓄池建设场地旁边为观澜河干流下游段, 经地质钻孔揭露, 场地自上而下分别为人工填土、冲洪积粉质黏土、细砂、含黏土砾砂、残坡积土和全～微风化粉砂岩。调蓄池底板位于强风化及中风化粉砂岩层, 基岩稳定性好。调蓄池无论是规模还是尺寸都超出了传统的水处理池, 属超大型地下水池, 其混凝土结构属超长、大体积 (底板、池壁局部厚度超过1.0 m) 结构。

2需解决的问题

现浇钢筋混凝土水池结构当长度和宽度较大时, 通常设置一定数量的永久伸缩缝来控制裂缝, 这些伸缩缝必须贯通水池的顶板、池壁、底板。按《混凝土结构设计规范》、《给水排水工程构筑物结构设计规范》的相关要求, 每隔20～30 m设一道伸缩缝, 这样调蓄池纵、横向就需设置多条伸缩缝。设置贯通伸缩缝, 需设置双排梁、柱结构, 并采取止水措施, 给调蓄池带来整体性和抗震性差、止水材料易老化而引起漏水、修复困难等弊病。属超大型地下雨水调蓄池, 其混凝土结构属超长、大体积结构, 采用无缝设计, 需控制因不设永久伸缩缝产生的裂缝宽度在允许范围内, 以满足调蓄池的使用功能要求。

混凝土结构产生裂缝的原因很复杂, 除了外部荷载的直接应力和结构次应力外, 主要是温度、湿度、徐变和不均匀沉降等因素引起的变形作用产生裂缝。结构构件截面各点由于不同的收缩、膨胀变形, 引起连续介质各点间的内约束应力, 从而产生应变。超大型调蓄池的超长、大体积混凝土因连续浇筑长度较长、截面较厚, 使其内部各点变形超过了混凝土自身的极限拉伸而产生裂缝。

调蓄池底板位于强风化及中风化粉砂岩层, 基岩稳定性好, 承载力及变形均满足要求。因此, 超大型地下雨水调蓄池结构无缝设计需解决在施工期及使用期因温度、湿度、徐变引起混凝土收缩、膨胀产生的裂缝问题。

3采取的主要技术措施

混凝土浇筑后, 水泥在水化过程中产生大量的热量, 3～5 d内水化热引起的温度达到最高, 最高温度比入模时温度高30～35 ℃, 然后在7～30 d逐渐降温至周围气温。混凝土在降温过程中产生收缩变形, 其变形同地基水平阻力系数、混凝土弹性模量、截面尺寸及截面内外温差相关, 当变形过大时容易出现温度裂缝。混凝土浇筑后的硬化过程, 因水分散失而引起的体积缩小, 出现干缩变形而产生裂缝。

对于超长、大体积混凝土结构, 设计时因地制宜, 区别对待, 对不同地区的环境温度、结构形式、材料、施工条件, 有不同的裂缝控制处理措施。调蓄池位于深圳地区, 为地下式水池, 建成后的外部温度、湿度不会出现激烈的变化, 在长期的使用过程中, 其结构的裂缝处于稳定状态。

因此, 在调蓄池结构无缝设计中, 施工期混凝土硬化及水泥水化热产生的裂缝主要采用施工后浇带、优化结构材料、严格落实施工措施解决;使用期的温度变化、湿度变化、徐变引起的收缩、膨胀产生的裂缝主要采用补偿收缩混凝土、合理的结构措施解决。

3.1设置施工后浇带

由于调蓄池结构长度大大超过了平均裂缝控制间距, 混凝土浇筑后, 为控制混凝土硬化及水化热产生的裂缝, 设置1.0 m宽施工后浇带替代伸缩缝。施工后浇带间距在30 m左右, 其中横向设置2道、纵向设置7道。后浇带贯通底板、池壁、顶部梁板, 顶部设置在主梁剪力较小的部位并避开主次梁相交节点。各结构构件遇后浇带, 钢筋不截断, 并按主筋截面面积一半进行加强。后浇带采用比主体结构混凝土强度高一个等级的C40补偿收缩混凝土浇筑;在底板、池壁、顶板后浇带外侧 (与土接触面) 贴SBS防水卷材;在已浇筑混凝土侧边贴缓膨型遇水膨胀止水条。后浇带混凝土在两侧混凝土浇筑完毕, 并间隔60 d后方可施工, 其养护时间不少于28 d (见图1) 。

3.2采用补偿收缩混凝土

为控制超长、大体积 (底板、池壁局部厚度超过1.0 m) 混凝土结构在施工期及后期使用时引起的裂缝, 调蓄结构混凝土采用强度等级为C35的补偿收缩混凝土, 即在混凝土中掺入膨胀剂, 利用膨胀剂的收缩补偿功能解决混凝土因湿度、温度变化引起的收缩开裂。调蓄池各部位混凝土掺入膨胀剂后的限制膨胀率见表1。

掺入膨胀剂的混凝土, 其抗压强度、坍落度、凝结时间与基准混凝土相同, 膨胀剂掺量一般在8%～12%之间。补偿收缩混凝土在内部建立0.2～0.7 MPa自应力, 可抵抗混凝土由于干缩、冷缩等引起的拉应力, 并由于在膨胀过程中推迟了混凝土收缩发生的时间, 混凝土抗拉强度得到进一步增长, 当混凝土开始收缩时, 其抗拉强度可以抵抗收缩应力, 从而控制裂缝的出现。膨胀剂掺入混凝土前需现场进行抽检, 合格后方可使用。

3.3结构措施

除采用设置施工后浇带、采用补偿收缩混凝土外, 调蓄池也采取合理的结构构造措施来控制超长、大体积混凝土结构的裂缝, 主要为调蓄池池壁及顶部梁、板配筋构造措施。

(1) 由于墙体受施工和环境温湿度等因素影响较大, 容易出现纵向收缩裂缝, 其墙体水平钢筋采取细而密的配筋原则, 在满足强度配筋的前提下, 配筋率控制在0.4%～0.6%之间, 钢筋间距小于150 mm。

(2) 池壁与扶壁柱、腰梁的配筋率相差较大, 其混凝土胀缩变形与限制条件有关, 由于应力集中原因, 在离扶壁柱、腰梁1～2 m处的墙体易出现收缩裂缝, 因此在池壁与柱、腰梁连接处设水平附加钢筋, 提高该处配筋率。

(3) 顶板采用细而密的双向配筋, 并尽可能采用通长钢筋, 间距宜小于150 mm, 配筋率达到0.6%以上。

(4) 梁配筋加大腰筋直径, 加密间距, 并将腰筋按受力钢筋确定锚固和搭接长度。梁每侧腰筋截面面积不小于扣除板厚度后的梁截面面积的0.1%, 腰筋间距不宜大于200 mm。

3.4结构材料措施

对超长、大体积混凝土结构, 优化混凝土自身材料的组成, 对控制裂缝具有重要的作用。①混凝土强度等级不宜过高, 考虑水泥水化热对裂缝的影响, 在满足承载力和防水要求的条件下, 宜在C25～C35的范围内选用。调蓄池主体结构混凝土强度等级选用C35。②水泥优先选用水化热低的品种, 水灰比不大于0.50, 水泥用量 (含掺和料) 控制在320～350 kg/m3, 最大氯离子含量0.1%, 最大碱含量3 kg/m3。③混凝土中石料采用5～25 mm连续级配, 石料中含泥量<1%;砂料采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的中砂, 细度模数2.9～2.6, 砂中含泥量<2%;砂、石料尽可能采用同一产地及同一品种。④除掺入膨胀剂外, 可掺入Ⅰ级粉煤灰和其他外加剂 (此时水泥用量可适当降低) 降低水泥水化热的影响, 粉煤灰及外加剂掺量不超过水泥用量的15%。搅拌站根据现场材料经试验室试配确定合理的配比。

3.5施工措施

严格、合理的施工措施与设计、材料等措施一样, 都对本调蓄池的超长、大体积混凝土结构裂缝控制有同样重要的作用。主要施工措施如下。

(1) 为防止混凝土产生温度裂缝, 确保混凝土浇筑质量, 施工单位从混凝土的供应、输送、浇筑、养护及温度控制措施等各方面制定专项方案, 实施全过程的温度监控, 并逐项落实, 严格把关。控制混凝土入模温度在35 ℃以下。

(2) 优化混凝土浇筑工艺, 调蓄池底板以后浇带为界, 各区间间隔、一次性连续浇捣, 连续浇筑采取分层浇筑、阶梯式推进方式, 斜面每层浇筑厚度不超过500 mm, 并保证每层混凝土在初凝前完成上层浇筑, 避免出现施工冷缝。浇筑池壁混凝土时, 分层连续浇筑, 且一次浇筑高度不超过6.0 m。调蓄池顶板混凝土浇筑采用“一个坡度、循序渐进、一次到顶”的连续浇筑方法。

(3) 浇筑混凝土要求振捣密实, 不允许出现松散及蜂窝麻面;严格控制振捣间距、时间, 防止过振、漏振现象发生, 必要时局部要采用二次振捣。待混凝土收水后, 初步用长刮尺刮平, 用木抹子搓平压实, 在初凝前用铁抹子二次压实, 局部进行三次抹压, 以控制表面龟裂。

(4) 施工单位制定合理的混凝土浇筑及养护方案, 浇筑后采取可靠且合理的保温、保湿养护措施。混凝土浇筑完毕终凝后及时采用塑料薄膜进行覆盖, 并派专人向覆盖物内浇水蓄水养护;在浇捣后14 d内, 使混凝土始终保持在水中养护状态, 保证混凝土水化用水, 控制混凝土内外温差不超过25 ℃;同时控制好混凝土的降温速度, 混凝土的降温速率每天不大于1.5 ℃。冬季浇筑混凝土按冬季施工要求对混凝土进行防护, 以防受冻。

(5) 模板拆除时间宜控制在混凝土强度达到80%左右, 以避免失水过快;在调蓄池顶板及后浇带完成浇筑并达到设计强度后, 调蓄池侧墙四周及时回填土, 尽量减少混凝土墙体在大气中暴露时间。

对以上施工技术要求的贯彻实施跟踪和监控, 确保主要施工技术措施落实到位。

4结语

调蓄池混凝土浇筑于2012年1月开始, 2012年12月完成全部5.8万m3混凝土浇筑, 经多方、多次细致检查, 迄今为止未发现有害裂缝。

(1) 实践证明, 在设计、施工、建设等相关单位的密切配合下, 对超大型地下调蓄池的超长、大体积混凝土结构通过采取有效的措施, 对规范规定的永久伸缩缝的间距, 可以有条件的突破, 可以不设永久伸缩缝, 采用结构无缝设计。

(2) 重视超长、大体积混凝土结构中的构造措施的应用和材料的控制。在经济允许的情况, 可采用纤维混凝土, 即在混凝土或膨胀剂中掺入钢纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚丙纤维等, 可进一步控制超长、大体积混凝土结构裂缝的开展。

(3) 在设计水平、建筑材料、施工技术不断提高和经验不断积累的情况下, 后浇带的间距还可以进一步加大。

本文得到深圳市水务规划设计院平扬博士、兰志豪高级工程师的精心指导, 在此表示感谢。

参考文献

[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社, 1997.

[2]游宝坤, 李乃珍.膨胀剂及其补偿收缩混凝土[M].北京:中国建材工业出版社, 2005.

[3]李国胜.建筑结构裂缝及加层加固疑难问题的处理-附实例[M].北京:中国建筑工业出版社, 2006.

[4]GB50119-2003, 混凝土外加剂应用技术规范[S].

[5]GB23439-2009, 混凝土膨胀剂[S].

雨水调蓄池篇4

乌龙河调蓄池工程底板273根800抗拔桩, 桩间距为2.75×280m, 桩顶设计标高1875.9m, 现地面标高1888.2m, 空桩高度约为123m, 桩有效长度22m。在该施工区域内, 从上到下的土层分布情况依次为杂填土平均厚度约1m、淤泥质粘土平均厚度约1.5m、以下全为粉质粘土局部有粉砂层和泥炭层。地下水为空隙潜水, 水位在地面以下1.5m左右。

2 两种不同施工工艺比选

经调查研究, 本工程若采用长螺旋工艺则存在诸多不利因素, 因此对长螺旋钻孔工艺和旋挖钻孔, 从以下几个方面进行了综合比选。

2.1 长螺旋钻孔工艺

长螺旋钻孔泵送超流态砼后插钢筋笼技术, 它采用专用长螺旋钻孔机钻至预定深度, 通过钻头单项活门向孔内连续泵注超流态混凝土至桩顶, 然后插入钢筋笼而形成的桩体。该工艺应用广泛, 不受地下水位限制, 所用混凝土流动性强, 骨料分散性好, 所用螺旋钻机即可钻孔又可压灌混凝土操作简便, 混凝土灌注速度快, 成桩质量好。

2.1.1 工艺原理

用螺旋钻机钻孔至设计标高后停钻, 在提钻的同时通过钻杆内部的管道和钻头上的单向阀门, 高压灌注超流态混凝土, 灌至设计桩顶标高后, 移开钻杆将钢筋笼插入 (或震动压入) 桩体, 工艺流程如下:

2.1.2 工法特点

(1) 超流态混凝土流动性好, 粗骨料悬浮不会产生离析, 容易插入钢筋笼;

(2) 桩尖无沉渣防止了塌孔等清孔不彻底而导致桩尖缺陷的通病;

(3) 适应于桩顶标高与现有地面标高相差不大 (1m以内) 的情况;

(4) 高压灌注砼充盈系数大, 能预防防断桩等;

(5) 低噪音、不扰民, 满足噪声管理限制;

2.1.3 采用该工艺的技术分析

虽然长螺旋工艺有操作简单、避免水下浇筑砼、成桩效率高、实桩成本低廉、环境影响小等优点。但相对本工程而言, 该工艺存在两个处理难点:一是空桩钻孔深度达12.3m, 二是桩底深度大于30m。该工艺对空桩部分的常规处理做法是使用同标号砼灌注至地面标高, 以保证钢筋笼的顺利插入, 因此在施工中会有以下问题:

在方案可行性方面:不能直接满足34.3m深度的钻孔灌注、无法在12m深的素砼孔顺利插入钢筋笼;

在质量控制方面:超流态混凝土的配制、运输和能否连续浇筑对成桩质量的影响大;

在成本核算方面:后续施工要对12.3m长的素砼桩凿除弃置, 材料及其他费用造成浪费。

在进度控制方面:基坑内, 在支撑下存在土方开挖和破除素砼桩交叉作业, 大大制约基坑内部挖土外运的速度, 而土方开挖又是关键线路上的工序, 这将直接影响总工期。

2.2 旋挖施工工艺

旋挖钻机在二战前问世, 二战之后在欧洲得到发展, 90年代以来国内多个厂家和地区开始大面积生产和推厂使用该施工工艺。

2.2.1 工艺原理

旋挖钻机将整体自重置于可自动行走的履带式底盘上, 以自带柴油发动机输出动力, 利用筒式钻斗底部的斗齿, 在液压油缸的加压下钻进切削土体并压入钻斗内, 然后由钻杆提出筒式钻头, 至孔口后快速回转卸土。护壁泥浆采用优质膨润土、烧碱、纤维素等根据地质情况按一定比例配置而成, 并随着旋挖钻进用泥浆泵持续注入孔内, 起到静压护壁作用, 如此反复循环完成成孔作业。成孔达到设计深度和质量要求后, 安装钢筋笼和导管, 灌注水下混凝土。旋挖钻孔灌注桩的特别之处在于制备泥浆和补充泥浆, 在钻孔过程中, 要根据不同土层情况制备符合性能指标的泥浆, 同时要及时补充泥浆, 以确保孔内水头压力防止塌孔。

2.2.2 工法特点

该机械使用自带柴油发动机输出动力来提供施工现场所需要的大功率电源, 功率高, 相应成本偏大。该工艺相对常规的钻孔灌注桩, 成孔速度快, 效率高, 整体成桩速度快。

2.2.3 采用该工艺的技术分析

虽然旋挖钻孔工艺存在噪声大、泥浆配制要求高等缺点。但针对本工程, 该工艺可以直接解决空桩过长和桩深超过30m的问题。

在方案可行性方面:可满足34.3m深度的钻孔灌注、空孔中顺利插入钢筋笼;

在质量控制方面:水下灌注砼要求控制沉渣厚度、泥浆比重、导管埋深、隔水栓、导管的提升速度等参数, 否则会产生断桩等质量问题;

在成本核算方面:空桩部分采用原土回填, 无材料浪费。

在进度控制方面:基坑内, 在支撑下只进行土方开挖作业, 大大加快基坑内部挖土外运的速度, 缩短总工期。

3 两种施工工艺的综合比较

针对上述调查研究情况, 同时结合本工程的实际情况, 以百分制对这两种施工工艺进行了相应的对比, 如下表:

4 方案优化选用

通过上述说明和比较, 本项目采用旋挖钻机工艺无论在方案可行性, 还是在工程进度及成本支出等方面, 综合对比优于长螺旋施工工艺。在召开施工方案评审会时, 参加各方一致通过了选用该工艺的建议。