柳心愿
中铁上海工程局华南市政建设有限公司 上海 200331
摘要：地埋式污水处理厂为地下整体箱体式建筑，采用了集约化的设计，建筑结构、地下交通、管线综合、给排水、电气、通风及消防设计等均设置在一个有限的狭窄地下空间内，技术难点多，工序繁杂，项目实施风险系数很高。通过本污水处理厂工程的施工实践，与传统分体式污水厂施工比较，总结工程重难点的施工经验供参考借鉴。
关键词：地埋式污水厂；分体式污水厂；薄壁超长混凝土结构；碰撞检查；管线综合
引言：随着城镇化发展和环境保护意识的提升，地埋式城市污水处理厂应用逐渐在各大城市兴起，它具有节约土地资源和提高景观环境的优势，但也有着建设难度大、成本高的先天缺点。通过交流成功的施工经验，有助于进一步提升地埋式污水处理厂施工管理水平。
1 工程概况
本文通过地埋式污水厂建设施工经验积累，分析其与传统分体式污水厂不同之处，提出需重点把控的重难点及相应的解决措施，供交流学习。本地埋式污水厂的箱体内池壁结构尺寸为228.35m×107m，地下一层深9.85~2.45m，上部检修层框架结构净高5.8m，上部为绿化种植土及景观设计，基础位于淤泥质粉质粘土层。
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表1 地埋式与分体式污水厂重难点对比表
2 薄壁超长钢筋混凝土结构裂缝控制措施
本地埋式污水厂箱体结构，设计方为了消除渗水、漏水隐患，尽量减少设置伸缩缝，箱体主体池壁形成薄壁超长钢筋混凝土结构。各类墙厚为100~350cm，地下部分混凝土标号为C30P8，地上部分混凝土标号为C40P8，均采用商品混凝土，构造详见图1箱体剖面构造示意图。混凝土在温差、干缩、自收缩等不利因素的联合作用下，极易造成早期收缩裂缝问题，对池体的防水、防腐质量埋下隐患且影响混凝土外观质量。除此之外，裂缝产生的直接原因还包括混凝土强度等级提高、结构约束应力增大、外加剂的负效应、养护方法不当和混凝土抗拉性能不足等。
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图1 箱体剖面构造示意图
薄壁超长钢筋混凝土结构即便是很薄的结构、水化热较低，但是其收缩很大，控制收缩裂缝的要求比过去任何时候都显得重要，因此泵送混凝土的薄壁结构也应当按照大体积混凝土的要求采取控制混凝土收缩裂缝措施，特别是环境气温变化与收缩共同作用对薄壁结构尤为不利。因此，为确保工程质量，在施工前及过程中采取了以下措施，严控混凝土裂缝的产生。
（1）选择口碑好、实力强的商品砼公司供货，并实地考察水泥、砂、石子等原材质量，从源头把控混凝土产品生产质量；其次，加强混凝土配合比的验证工作。施工前按公司规定进行配合比的鉴定，从试验理论角度规避风险。合理确定混凝土的配合比，多用骨料，少用粉料，减少水泥用量和水化热，并根据现场实际情况进行调整。
（2）选用优良的具有微膨胀性能的高效复合型外加剂，配置补偿收缩混凝土。设计要求混凝土掺加具有微膨胀性能的高效复合型外加剂，配置补偿收缩砼，给定14d的限制膨胀率。选择优良的外加剂是控制裂缝的重要环节，经比选现场最终选定SY-G膨胀抗裂外加剂(水泥掺量的8%)。
（3）在混凝土浇筑施工时，合理安排施工工序，进行斜坡薄层浇筑和振捣，均匀上升以便于散热，并采用二次振捣方法，增加混凝土的密实度，提高混凝土抗裂性能，使上下两层在初凝前结合良好.
（4）合理分缝分块施工，设置后浇加强带。
（5）加强混凝土养护，适当延长养护时间和拆模时间，使混凝土表面缓慢冷却。
3 土建与安装同步施工
分体式污水厂通常在构筑物主体施工完成后，进行各独立构筑物之间各类管线施工，并形成连通的污水处理系统。而箱体内各构筑物紧密衔接，上部检修层为达到整体美观效果和使用功能，尽力减少吊装洞口、装卸平台的设置，同时需要考虑苛刻的工期要求。因此，箱体内部大型设备、大量的系统管线等需要在主体施工期间同步施工，一旦主体施工完成，近乎密闭的地下箱体将使设备安装工作举步维艰。
如箱体内其中一道400m长的DN1200出水工艺管线，其安装时的单根管道长度通常为12m，而箱体廊道内仅设计了宽2m、长4m的垂直吊装洞口，在忽略吊装施工难度情况下，按6m一段分割钢管后，将增加一倍的焊接及倒运吊运工作量，大大增加人力物力成本。因此，地埋式污水厂应合理安排土建与安装施工的顺序问题，在主体施工期间完成大型设备（如18m高的格栅机）、主要管线、大口径管道安装工作，并做好成品保护，为工程赢得经济和进度效益。在箱体底板施工完成后，管道开始吊运至现场，并进行焊接施工，同时上部顶板的脚手架在管道两侧加密搭设，经计算能够满足荷载要求，管道的提前安装对上部主体施工影响不大，详见图2土建施工与管道安装同步进行。
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图2 土建施工与管道安装同步进行
4 综合管线及碰撞问题
分体污水处理厂综合管线布置在厂区和构筑物之间，容易找出管线之间及管线与土建的碰撞问题，但集约化设计的地埋式箱体污水处理厂的建筑结构、地下交通、管线综合、给排水、电气、通风及消防设计等均设置在一个有限的狭窄地下空间内，碰撞问题在设计阶段在所难免。
为确保工程进度和提高工程质量，避免因各专业设计不协调和设计变更产生“返工”等造成经济损失，本项目引进BIM技术应用在工程建设管理中。通过BIM系统，对机电各专业间、机电与结构间的构件，进行施工前的碰撞检查，提前发现问题、反馈问题；通过对设计图纸的综合考虑及深化设计，在未施工前先根据图纸利用BIM技术进行图纸“预装配”，通过典型的剖面图及三维模拟图可以直观的把设计图纸上的问题全部暴露出来，尤其是在施工各专业之间的位置冲突和标高“打架”问题。通过“图片+文字”描述的形式输出纸质报告，便于发现设计的不合理，方便各个专业人员沟通解决问题，从而避免返工、提高效率。
4.1管线综合模型集成
本模型中进行碰撞分析系统为电气及工艺管线两个系统模型。由于管线施工与土建部分同时施工，因此需要在施工前完成碰撞检查工作。如图3 通风管、工艺管道、桥架等管线综合BIM三维图。
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图3 通风管、工艺管道、桥架等管线综合BIM三维图
4.2 碰撞检查及结果输出
BIM 模型的碰撞检查目标为：1）发现碰撞；2）对发现的冲突碰撞进行标注，便于工程师进行修改；3）明确处理方法；4）计算碰撞检查带来的价值。详见图4 BIM软件生成的碰撞检查报告和位置调整图。
本项目采用BIM技术进行碰撞检查，共检查出碰撞点753余处，考虑到一些碰撞在实际施工过程中会做变通处理，不会产生真正的碰撞，经过后期管线综合筛选得出施工平面图和剖面图，避免人工及材料浪费费用208万元。
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图4 BIM软件生成的碰撞检查报告和位置调整图
结语：本文通过施工实践的总结，分析了传统分体污水厂与地埋式箱体污水厂结构及施工的不同之处，并针对重难点给出了解决措施，具有一定的参考价值。地埋式箱体污水厂建设属于起步阶段，相关施工技术不成熟，希望通过施工总结和经验交流，不断提高其施工技术水平。
参考文献：
［1］崔彩 浅谈水工混凝土结构裂缝成因及预防措施 江苏水利 2013年第5期
［2］邱维 地埋式污水处理厂在广州的建设经验?中国土木工程学会全国给排水委员会年会 2011
［3］付香才 BIM技术在市政污水处理厂工程施工中的应用 天津建设科技 市政公用建设 第24卷 第1期 2014年2月