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1、闸北水厂一,二号沉淀池修复工程总结一1,闸北水厂一,二号沉淀池修复丁了彳f盛健阐忱上海市闸北水厂一,二号沉淀池始建于二十年代,投产至令近70年,因年久失修,工艺落后,池身结构已老化破损,为此上海自来水公司决定对其进行改建加固.本文叙述了对一,二号沉淀池进行修复加固所采取的各项措施,其中包括采用深层压密注浆,制作隔水帷幕切断水池内与外界地下水的流通;为控帝j附加荷重而进行的沉降验算及采取的相应措施;对粱,柱,壁板和底板的修补加固;以及施工过程中为防止发生事故所采取的凡项措施.最终在夏季用水高峰期来临之前,按时投产运营,取得了较好的社会与经济效益一,2万吨矩形水池情况概述上海闸北水厂始建于二,三十
2、年代.一,二号沉淀池及一,二,三号清水库(一,二,三号清水库位于一,二号沉淀池下方,以下简称一,二号池)建于926年.一,二号沉淀池与其下方的3个清水库组成一整体钢筋砼结构,长61m,宽59m,总高7,7m.分二层:上层沉淀池高3.85m,纵向分隔成一号,二号2个沉淀池;下层为清水库,高3,65m,纵向分隔成一号,二号,三号3个清水库.沉淀池底板(也即清水库顶板)为3m见方的钢筋砼井字梁和排泥斗,梁高61era,宽25cm,由清水库内的钢筋砼柱支撑,柱截面尺寸为30cm30cm,间距3m,共360根.清水库底板为无助粱钢筋砼板,厚约220cm,加上煤渣砼垫层,总厚约400cm.清水库底板下为3
3、800余根截面尺寸为20cruX20cm,长为6m的木桩.一,二号池平均埋深4,9m.2个沉淀池的水处理能力为5370米Vd,时,台12.8万米/日,3个清水库的调蓄能力为8000米.水.一,二号池西饲紧挨着三号沉淀池,其建于1937年.三号沉淀池埋地深3m左右,也为木桩基础.三号沉淀池的东饲有2o根直径500的生铁捧泥管与一,二号沉淀池西倒的排泥渠尉性连接(见图1)一,二号沉淀池运营迄今已近70年,池身在长期水净化处理过程中,在氯离子的侵蚀下,钢筋和混凝土受到了腐蚀损坏,其强度已削弱;在?0?解放初的2.6轰炸中,于1949年10月6日,一,二号池曾被炸弹直接命中而严重受损后,并没有得到彻底
4、修缮;一,二号池座落在新月形分布的厚度约达6米的粉土或轻亚粘土层,这种土属饱和高压缩性土,渗透系数大,在地下约5米10米处,尚存在流砂层,长期来黄浦江水位的变异影响和不可避免的水厂水池的渗漏,破坏了原本就较弱的地基土强度和稳定性,使一,二号池易于发生由于地基而引起的突发性事故;一,二号沉淀池和三号沉淀池是罗德洋行设计事务所(c.LUTHY.cONSULT【NGENGINEER)分别于1920年和1935年设计建造,二者独立分开,但共用一条捧泥渠,之问有2o根直径500的生铁管相互刚性联结.一,二号池平面尺寸约61m59m,没有设温度缝和沉降缝,经复核该池本身的安全储备是不足的,池身上部结构的整
5、体刚度也较差.而且,这么多年来,池底与地基土之间局部地方可能已脱开并存在空穴,因而池底与地基土之问的粘附力,池壁与地基土之问的摩擦力已经减少.综合上述各项原因,上海市自来水公司决定对其进行改建加固.二,修复设计为尽快改建加固一,二号池,恢复生产,经方案比较,决定采取的改建加固方案为:凿穿沉淀池的部分底板,贯通一,二号池的沉淀池及其下方的清水库,使两者连通合并,从而构成新的沉淀池,并修复池底及四周壁板,以确保95年度夏季用水高峰期的使用1.地基加固的防渗处理:为保证一,二号池池体修复施工时的降水要求,创造池内干施工条件,对池体周边采用压密注浆,构筑隔水帷幕,以阻断地下水的渗流.注浆方式为沿一二号
6、池四周封闭式布置三排注浆孔,排距400,孔距800,注浆孔深】5米.建议注浆液配台比(重量比)为:水泥:粉煤灰:水;水玻璃:木钙=1;0.2:2:0.010.02;0.02,注浆压力控制在0.10.3MPa.施工中要求注浆顺序为先注外排,后注内排,最后注中间孔;同一排中,先注单数,后注双数.注浆管要求每提升0.5m,注浆一次,施工时必须保证注浆质量.另外,设水位观测孔8个,用于期后的水位监察.(见图2)(此部分工作由水工所顾攫泉高工完成.)2.结构验算和修复设计:(】),1,2沉淀池沉降验算:由于一,二号沉淀池与清水库连通,所以必须考虑增加了的水重量(原清水库内的蓄水水面与沉淀池底板之问留有约
7、1.5米的空间),由积淤泥及新浇钢筋混凝土底板而引起的附加荷载所产生的沉降分别考虑了】.5T/m.,2T/m.,3X/m的附加荷载情况.其中ZT/m是考虑了所增加的1.5米水位,200厚新浇钢筋砼底板和4个月的50era厚积泥,即:1.5mxlT/m+o.2mx1.5T/m+o.5xo.8T/m.一2.2T/m,此时的最终沉降为290ram.新增荷载在前4个月的沉降按经验可以认为约占总沉降的,则为97ram,按受弯构件的允许挠度:一-203.2ram-97ram可以认为附加荷载对一,二号沉淀池的沉降影响不大.关键是要控制清水库的积泥,所以相应的措施是在清水库底板设置撵泥管,以减少积泥量.(如图
8、】所示)(2)侧壁板的强度验算及修复:由于一,二号沉淀池与清水库连通,所以对清水库侧壁板的水压力增大(增大约3.65米的水压),故对清水库的壁板必须进行强度验算,并对破损处提出了修补施工图.(图3)尽管对壁板的强度验算满足了要求,但是考虑到混凝土受到了长时问的氯离子侵蚀及混凝土剥落处钢筋的锈蚀,以及由于上拱而产生的池体破裂,所以除对破损处壁板进行修补外,还采取了以下几项措施:a.由于沉淀池粱部分破损,所以在沉淀池的东,西两侧壁,贴井字粱顶,每问隔6米,以2根28的级钢筋略施加预应力对拉加固,以部分承受原沉淀池梁所承受的拉力,从而增加进水后壁板的稳定性.b.在东,西侧排泥渠第9,】0】1格处(从
9、北面开始计数见图】),位于沉淀底板以下,排泥渠底板以上的清水库侧板破裂处,由于原结构在此处设计时壁板变薄(为l50ram,其余为200215mm),虽对完好的壁板验算满足了强度要求,但对有裂缝的渗流处仍应进行修补,故采用槽钢支撑结构进行加强c,在西侧采用槽钢与三号池的壁柱对撑,在东,南侧采取覆土,并要求施工单位分层夯实.这是为了增加壁板外侧土压力,平衡沉淀池进水后水压力对壁板水平作用力.(3)对梁采用叠加修补措施,并用角钢螺栓吊紧.(见图4)(4)对破损严重的柱(柱顶开裂,钢筋外露,柱脚错位),采用4根】596的钢管替代,以加固支撑顶部的梁;对东,西两饲与壁板相连的梁,只要有破损开裂处,均采用
10、钢管替代以加固支撑;而对于那些柱顶完好,柱脚开裂,钢筋外露的柱子,则采用外包钢筋重浇混凝土墩子的方法处理.(5)由于原清水库底板已开裂破碎,为防止大量渗水及增强清水库底板的整体刚度,故重新浇一层200mm厚的钢筋混凝土,配筋为上下两层,每层为双向卿22:00的钢筋同.(见图5)?12?囤1日瞠幂一一圳*害旃罂基盎.羽荤拳璐羔害葺酋.鞋一<畦翟鞋鞋莒至.嚣笔常姐恫坩营錾蛋P霍牲畦巨基荟.柏口曜宴书啦鞋=鹾嗥.口赠霍畦蒈一詈癌瑁肇鹫嗤陛矿?j,靠.221墨苫螽誉jl?13o;三;i一甚碟.匪托等静誉I)NN.嚣芒.辞壬一.攀盆.丧一尊一芏缸.接一告,_J一帮=一营是=一il_ff亡划.嚣辞兰
11、,嚣【!一二三珞一.世替.臼车擘彳茸簟JJI1毫簧鼍.*2鞋.主型.星Ir盅警拄督吉氰rh茸.茸靼世犍窿吾.留鞋窭鞋霍黄.斟*世莒H增.誊最鲁岌畦I_*互怔肇_1I*王鲁酉七一烂莲H*苗v嘲嘻;【日景震巾巾【=町巨鲁鼬缸#昔刊董噬茸枷摧嚣0翠_J毂0覃圈3破坏了的外墙修补详圈说明:1?原钢筋该进行化学分析,确定属于哪级钢后再选用相应的焊条将新老钢筋焊接在一起焊接长度不得小于1Od.2?在修补所有的裂缝前,先用M2t)的水泥砂浆填嵌密实裂缝,然后再凿出修补一侧的表面钢筋进行修补.3?新老混凝土相接处要凿毛,洗净.?】4?15?R1i_g;#_l囊J蛩I,一一l?16?醅坏了的粱修详匡iifAA圈
12、四吊杆匿I图5】柱脚或内墙脚发生冲切破坏错住后的底板修补详图说明:1-底板在布置钢以前,必须冲洗干净底板上的积泥;2?对于有借位和拉裂的大缝隙,其间隙必须在布置钢筋网以前,用1:2水泥砂浆压密填实;3_钢筋可以根据底板错位情况起伏布置,但钢筋弯起的角度不应该大于30度,并且整个新浇底板必须保证在原底板以上有ZOOmrn的厚度;4-混凝土强度等级为C20,表示I级钢;表赤级钢.i温毖土蓐住图52底板发生大裂缝后的修补详图1:50?17?新浇羽而斑土厍厦图53底板发生错位后的修补详图l:50(6)由于在修复施工初期,发现约3.65米高的沉淀池导流墙底部有较宽的裂缝,如不采取措施补救,极有可能在施工
13、期间发生倒塌的险情.所以采取了东,西贯通,每间隔6米搭建一行钢管桁架支护体系固定导流墙,维护其稳定性,另外,也可作为施工时运送建筑材料和行人的马道3.三号池的稳定性验算:由于在修补一,二号池的清水库粱,柱及浇捣新底板时,要重新抽干一,二号池清水库内的积水,创造干施工的条件,而此时,三号池按闸北水厂的要求又必须满荷营运此外,三号池底要比一,二号池清水库底高出约3.4米,所以必须进行三号池对一,二号池滑移稳定性的验算,经验算结果安全系数为2.6,所以可以认为是安全的.三,一,二号池修复步骤为确保一,二号池修复过程中不发生意外事故,也为了保证施工质量和进度,特提出了详细的修复步骤?l8?一,二号池原
14、结构配筋率验算犀修复措施罗l表原结构外壁板粟柱截面尺寸板厚203.2609.6609.6304.83048配筋率045%1.40.55断裂钢筋重新作成叠粱,用焊接,并用砼用159x6的修复措施砼修朴好开裂封堵裂缝(见处(见围4)钢管支撑图3)1.做好隔水帷幕及地下水位观察孔(见图2)2.修补好东西二条排泥渠壁板的裂缝,使排泥渠的水流与清水库,沉淀池及外面的地下水隔断3.凿穿沉淀池底板上的施工润,并加固好.(见图1)4.在隔水帷幕及排泥渠壁板裂缝全部加固好后,分阶段抽除清水库内的积水(详见抽水步骤)5.在以上四项工作的进行过程中,同时修补沉淀池底板破损的井宇梁,泥斗板及侧壁,内墙上的裂缝(见图3
15、,图4),并同时施工反应池中的折板,穿孔墙,指形出水槽及出水渠.6.在第一阶段抽水完成后,记录并绘制成水位变化曲线图.相隔一天后,情况正常,则组织人员到清水库内察看井字梁,柱等损坏情况.然后继续修复好全部井字梁,待修复的井字梁砼达到设计强度后,再开始第二阶段抽水.7.第二阶段抽水完毕相隔一天后如情况正常,则凿穿原底板设置集水井,然后在集水井内继续抽积水,维持底板面基本无水8.清洗干净底板上的积泥,浇捣一层200厚新的钢箭砼底板(见图5),同时修补好清水库的内,外墙裂缝,破损严重的柱和井字梁;封堵清水库全部与外界连通的管道.9.新的底板浇筑完并初凝后,立即封堵集水井,并向清水库内灌水至井字梁下0
16、.5米,10.继续第5项工作,直至全部完成.11.在沉淀池顶标高低于7.75米处砌砖加高池顶至7.75.12.在以上工程全部完成,砼达到强度后,沉淀池内逐步灌水压载至设计水位.】3.在灌水压载的同时在四周壁外适当复土.1在灌水压载的同时,修复池顶走道,栏杆,照明.四,抽水步骤抽水是本次修复的关键工作之一.它既是修复原清水库部分的池身结构的前提条件,又是对包括周围构筑物在内的整体稳定有重要影响的一项施工步骤,必须慎重稳妥地进行,否则不仅影响本池的修复,甚至还影响周围建,构筑物和水厂生产管线的稳定,从而造成严重后果.1.抽水分三阶段共4次抽除,每次抽水速度必须控制,同时加强观察,根据观测到的数据和
17、现象,经分析判断后再进行下一次抽水.2.第一阶段抽水分二次进行:第一次抽水,使清水库内积水下降0.5m,抽水速率为100米/时,在外界无水补给的条件下,估计需抽除1800m.,化182o小时可以用3台泵分别在3个清水库中部抽;第二次抽水在第一次抽水结束后,相隔24小时后进行,速率同上,可将水位降到离原底板面上1.5m止,估计化24小时左右.3.抽水过程中(包括抽水后问隔过程)应测量并记录清水库水位,隔水帷幕外地下水观察孔内的地下水位,一,二,三号沉淀池,滤池,浑水渠道顶面标高,抽水位置处的水位,每台泵的抽水流量,抽水起迄时间等.要求水位每2小时测一次,标高每6小时测一次.此外,抽水前0.5小时
18、需测一次,抽水结束后1小时待库内水面平稳后还需测一次.4.第二阶段抽水.使水位下降到离原底板面上0.7m,抽水速度80米/时以内,采用6台泵分别在清水库的南端抽.正常情况下第二阶段抽水拟在第一阶段抽水结束后相隔48小时后进行.估计化3648小时.测量和记录要求同3.5.第三阶段抽水.正常情况下,第三阶段抽水拟在第二阶段抽水结束后相隔96小时后进行一次将积水抽干露出原底板面为止.采用6台泵分别在3个清水库的南北二端集水坑内平均抽.抽水速率一般仍维持在80米小时左右,估计化3648小时.测量和记录要求同3第三阶段抽水时初步考虑三号沉淀池停役,池内水位降至1.5米水深6.如第二阶段抽水后仍无法设置集
19、水井,则第三阶段抽水要分二次进行,第一次将水位降到水深剩0.2m时停止,第二次待集水井设置完后再进行.7.抽水过程中如发生不正常情况,应停止抽水,甚至灌水,分析原因,研究补救措施.五,清水库回灌水方法在清水库新底板浇捣完并初凝后,立即封堵集水井,并向库内灌水灌水速率为5oo1000米小时,6个灌水点分别设在6格清水库的南端均匀灌水灌水水源建议从三号沉淀池内用泵抽吸(相应补充三号沉淀池的进水),为防止进水对初凝的底板冲刷,应采取消能措施.灌水至水库内水位达到井字梁底以下0.5米止.六,沉淀池灌水压载方法1?在全部池身修复工程基本完工,具备放?19?水条件时开始向一,二号池内灌水.2.灌水速率在5
20、00米/时左右3.分三次灌水,第一次至沉淀池原有排泥斗顶面,第二次至该顶面上1.5米,第三次至该顶面上3.0米.每次问隔不少於36小时4.灌水期间应测量并记录沉淀池内水位,地下水观察孔内地下水位,一=,三号沉淀池.滤池,浑水渠道顶面标高(测点同以前的),灌水位置处的水位,灌水流量,灌水起,迄时间等,要求水位每2小时测一次,标高每6小时测一次5.每次灌水后以36小时内水位下降不超过5cm,同时没有异常现象为正常,可进行下次灌水.七,监谢要求为了了解在整个施工期问及今后运行期间,水位一,二号池体结构的位移和变形情况,尤其是在修复过程中,作到信息化施工,所以提出了监测要求:1.在整个施工期间及今后运
21、行期间应该进?2O?行池内水位,地下水水位和池顶标高的观测一般地下水位每2小时一趺,池顶标高每6小时一次2.抽水期间的观察要求见六3.有异常情况时要增加观测次数.待稳定后才可恢复正常观测4.实测数据应及时整理汇总,制成图表挂出.并及时反馈给甲方和设计人员,若发现水位突然上升或下降,池顶标高突然增大或减小,则应该立即通报甲方,水厂和设计人员,并停止抽水或施工,5.要保护好所有水位观测孔及标高测点八,修复投产后的效果经九院设计及每周定期的现场擅工配合,闸北水厂一,二号沉淀池于995年6月中旬.在夏季用水高峰来临之前按时投产运营,在此后的3个月中,一,二号沉淀池满载运营,El产12万米自来水,满足了该区域居民的夏季用水需要,取得了较好的社会效益及经济效益.