超深超大直径旋流沉淀池施工技术综合应用

超深超大直径

旋流沉淀池施工技术综合应用**建设集团有限公司小组名称:**建设集团407项目部QC小组发布人:***1一、小组概况

**建设集团407项目部QC小组成立于2001年2月（注册编号为TYJTQC04-07）,小组类型是创新型。本小组曾连续五年在**集团QC发布会上获奖，连续两次被评为“省级优秀质量管理小组”，2006年被评为“全国工程建设优秀质量管理小组”。2制表:***时间:06年2月10日小组名称**建设集团407项目部QC小组活动时间2006年2月～2006年7月小组人数7人活动频次2次/周出勤率100%小组编号TYJTQC04-07姓名性别年龄学历职务职责男31大专组长负责组内全面工作男42高中副组长负责现场施工管理男30大专组员负责现场技术指导男30大专组员负责现场技术指导男32大专组员负责现场质量控制男36大专组员负责施工方案编制男31大专组员负责资料数据整理3二、工程概况

***钢铁有限公司1580热轧带钢工程旋流沉淀池是回收并沉淀含有氧化铁废水的水循环设施。旋流沉淀池为圆筒状混凝土构筑物，池体结构全部埋置于自然地坪以下，混凝土强度等级为C30，抗渗等级为S6，浇筑混凝土总量为4000立方米。4泵站中心筒旋流区旋流沉淀池平面图0.000-10.750-19.500-23.250-26.350中心筒旋流区外环沉淀区外环沉淀区泵站泵站旋流沉淀池剖面图5三、课题选择

（一）、问题提出

1、大多数旋流沉淀池埋深在12～14米之间，直径在10～14米之间，每小时处理废水2000～4000立方米，而日钢1580热轧带钢工程旋流沉淀池为埋深26.35米、直径33.2米、每小时可处理废水10000立方米的超深超大直径的地下圆形构筑物，我公司尚无该类工程的施工经验。62、工程地质情况十分复杂，地表以下15米范围内分别为杂填土，粉质粘土，细中砂，粉质粘土，中粗砂，15米以下为风化的花岗片麻岩，其中第三层细中砂和第五层中粗砂内含有丰富的地下水，对基坑进行降排水、支护和岩石爆破等施工内容，确保安全是旋流池施工的重中之重。73、在复杂的地质条件下施工这种超深超大直径的地下构筑物，单纯依靠一种施工技术，已经不能满足施工要求，制定一套安全可靠，经济合理，方便操作的施工技术势在必行。8

（二）、课题确定

为施工这类超深超大直径旋流沉淀池，制定一套安全可靠、经济合理、方便操作的施工技术，小组成员查阅收集了大量施工资料，并运用“头脑风暴法”，形成如下可供选择的课题，并逐一进行了深入细致的分析、评价和选择。

9课题一：应用不排水沉井和水下岩石爆破技术。

沉井技术是最常用的施工旋流池等深基础工程的方法，该技术安全可靠，操作简便，施工周期短。水下爆破技术是沿海码头施工常用技术，不足是工程地基15米以下为花岗片麻岩，需要爆破的岩石厚度在10米左右，水下爆破及沉井施工难度很大，施工质量和精度不易控制.10课题二：应用冷冻技术和岩石爆破技术。

因工程地基土中含有丰富的地下水，采用冷冻技术将旋流池周边土层冷冻成冰墙，在冰墙内打井降水，开挖土方，然后爆破岩石，自下而上施工旋流池结构。该方案常用于矿井施工，安全可靠，可省去支护费用。不足是操作较烦琐，施工周期较长，冷冻费用较高，另工程靠海岸只有1公里的距离，地下水位受大海潮汐影响变化较大，地下水流速很快，制冷剂能否将地下水冻结还不能确定。

11课题三：多项施工技术综合运用

该工程的特点需多种施工技术综合运用，我项目能够熟练运用深井降水、支护开挖、爆破岩石、砼结构施工等技术，但从未有过多种技术综合运用的施工经验，这种应用是对我们技术能力的挑战。123421257521469563174626875632542小计1经济性3施工工期25预计效果可操作性1经济性3施工工期5预计效果2可操作性权数3353123***胡敬荣沈永杰预计效果小计施工工期经济性可操作性选定75安全性施工技术综合运用3296小计不选75安全性冷冻技术和岩石爆破技术2不选63安全性不排水沉井和水下爆破技术1杨成法张庆华马鲁军张剑敏标准选定技术综合得分评价备选课题序号5分3分1分制表:***时间:06年2月13日方案评价表说明:方案可行性强、安全性高、工期短、经济合理评5分。方案可行性较差、安全性较低、工期长、经济费用较高评1分，界于二者之间评3分。13通过小组成员的分析论证与评估，决定将课题三作为攻关课题。

四、设定目标

1、安全目标：安全事故率0.1%，死亡事故率0。

2、质量、工期目标：一次验收合格，满足正常使用功能。并在甲方规定的2006年8月30日前竣工。

3、效益目标：经济合理，降低成本，工程利润率不低于20%。14五、提出方案并确定最佳方案降排水方案基坑开挖支护方案岩石爆破方案池体结构施工方案方案流程分解定位监测与控制中心点定位与标高测量基坑沉降监测管井降水喷射井点分层开挖土钉墙支护型钢水泥土复合搅拌桩静力劈裂爆破雷管微差爆破顺序施工逆序施工制表:***时间:06年2月13日15根据方案实施的具体步骤，QC小组全体成员进行深入细致的分析确定方案：

（一）工程定位监测与控制方案：1、降水过程中每天测一次1、监测地下水位深度水位深度计1、土方开挖全程测设2、结构施工全程测设1、控制结构半径2、测设基坑水平位移钢卷尺1、每层土方开挖中测设2、结构施工每施工段一次3、基坑沉降每天一次。1、每层土方开挖前测设2、结构施工每施工段一次1、土方开挖前进行测设监测要求1、测量基坑深度2、控制结构标高。3、监测基坑沉降。水准仪1、依据观测点控制结构圆心点。2、测设基坑水平位移经纬仪1、依据定位坐标测设结构圆心点。2、建立观测点控制网。全站仪监测内容监测设备制表:***时间:06年2月13日16（二）分析并选择分项施工方案

1、降排水方案方案一：管井降水方案二：喷射井点5分3分1分工期经济性安全性可操作性评估不选选定结论121、成井简便，需专人维护，适用于渗透系数（３～50m/d）的砂类土。２、需用特制喷射器和高压泵，降水深度约２０米。3、一次性费用投入较大。喷射井点161、成井方便、维护简单。适用于渗透系数（10～250m/d）的砂类土。2、井的布置不受施工场地限制，排水量大、降水面积广、降水深度可达50米，可长时间降水。3、一次性费用投入较大。管井降水综合得分方案特点备选方案制表:***时间:06年2月13日17２、土方开挖支护方案

方案一：分层放坡开挖，用土钉墙支护。

方案二：型钢水泥土复合搅拌桩支护。5分3分1分工期经济性安全性可操作性评估不选选定结论141、无需放坡，占地面积小，有可靠的止水性，有效的抵抗水土侧压力。２、支护深度可达１７米以上，桩体养护时间要大于６０天，开挖前２周完成坑内降水，开挖后要对桩体设置水平钢支撑。3、一次性费用投入大。型钢水泥土复合搅拌桩支护161、对称平衡，分层开挖，随挖随支。操作简便，支护力强，支护费用较低。工期较短。2、支护深度在５～20米之间。要求将地下水降至开挖土层以下。3、需要较大的施工场地以满足放坡需要。分层放坡开挖土钉墙支护综合得分方案特点备选方案制表:***时间:06年2月13日18３、爆破岩石方案

方案一：静力劈裂岩石方案二：雷管微差爆破岩石

地质勘察资料显示：-15～-18米花岗片麻岩为强风化层，组织结构大部分破坏，长石云母已风化成次生矿物，疏松物质与坚硬块体混杂。-18～-20米岩石为中风化，部分矿物成分发生变化，该层可用挖掘机直接挖除。-20～-26.35米岩石为弱风化，需爆破后挖除。195分3分1分制表:***时间:06年2月13日工期经济性安全性可操作性评估选定不选结论161、电雷管以毫秒时差依次起爆，以减少一次起爆的炸药量，有效降低爆破震动速度，确保基坑边坡稳定。能达到无震动无飞石全破碎的效果。２、操作简便，成本很低，工期较短，存在安全隐患。微差雷管爆破岩石141、采用专用液压设备劈裂岩石，安全无震动，不扰动基坑边坡。2、操作简便，成本较高，工期较长。静力劈裂岩石综合得分方案特点备选方案岩石爆破方案评估20４、池体窜结构施工阁方案-20～-26.35m爆破岩石-20～-26.35m凹形池底施工-20～-0.0m池体施工方案一:顺序施工-20～-16m池体结构-20～-26.35m岩石爆破-16～-0.0m池体施工方案二:逆序施工-20～-26.35m凹形池底施工制表:***时间:06年2月13日21池体结掘构施工津方案评扫估5分3分1分工期经济性安全性可操作性评估选定不选结论16逆向施工，反向操作，先做池壁，后破岩石，再封池底，工期与方案一相同，在开挖较浅的情况下施工技术难度相对降低,施工后的池壁可作为维护结构保障作业人员安全。方案二14从下至上，顺序施工，基坑较深，施工难度增大，施工效率降低。周边岩石侧壁的稳定性会对操作人员的安全构成威胁。方案一综合得分方案特点备选方案制表:***时间:06年2月13日22序号方案目标对策地点时间责任人１工程定位监测与控制方案反馈施工信息控制施工质量有效利用监控设备，专人进行监测控制施工现场2006.2.15２深井降水方案将地下水降至－23米以下，保证基坑干作业依据地下水的性质、水位高度及结构施工需要，确定降水井的间距、深度、井径。施工现场2006.2.15３分层放坡开挖，土钉墙支护方案确保基坑边坡稳定绘制土方开挖图，编制支护方案，并进行土钉墙的强度和稳定性验算。施工现场2006.2.26４岩石爆破方案达到无震动无飞石全破碎的目的编制岩石爆破方案，计算爆破炸药用量和微差时段。施工现场2006.6.15池体结构施工方案逆向施工,降低技术难度,提高作业效率.编制池体施工方案，计算支设池壁模板的强度和稳定性。施工现场2006.6.10六、制定对策制表:***时间:06年2月13日23工程定位监测与控制土方开挖土钉墙支护-20～-16米池壁结构施工-26.35～-20米岩石爆破-26.35～-20米凹型池底板施工-16～0.0米结构施工七：旋流沉淀池施工流程图深井降水实施二实施三实施四实施五实施六实施一制表:***时间:06年2月13日24实施一：旋流池定位：

1、依据工程定位坐标，由沈永杰、***用全站仪确定池体圆心位置。在距坑开挖线2米的圆周上均布4个定位观测点。以后利用经纬仪进行圆心定位。

2、定位桩用1.5米长的钢筋夯入土体中，露出地面的部分用混凝土固定敦实，以防止碰撞变形。

3、每10天用全站仪校核一次定位桩的坐标。旋流沉淀池圆心定位观测点布置图定位观测点八、对策实施制图:***时间:06年2月15日253、沉降变形观测：

（1）在距基坑边缘5米的圆周上均布8个沉降观测点。

（2）在-4米平台和-16.5米平台各均匀布置8个侧向变形观测点.

（3）观测基准点设在基坑开挖边线20米外相对静止且便于观测的地面上。

（4）沉降观测和基坑变形观测每2天观测一次，由沈永杰和***观测，观测结果均由***整理记录。旋流沉淀池沉降变形观测点布置图制图:***时间:06年2月15日26实施二邮：深井沉降水、唯排水：沟由张剑羡敏、胡险敬荣编名制深井沃降水、晓排水方勺案。绘湾制排水魄明沟图童，基坑止明水采韵用排污朋泵进行圈明排。27深井降水唉方案：把1、降水挎深井共设怖置两道，号布置在基凉坑顶部和工-12米合平台位置塞，基坑顶己部水井间很距15米廊，第二道友间距10蹦米。

2遣、井底标公高-25尼米，入岩隶石5米。粗成孔直径破700毫连米，井管果采用内径喷400毫争米的无砂卖水泥滤管惨，滤料直薪径为5～压10毫米车的干净石缎子。

3晕、采用每片小时排水究量为30卧立方的深壶水潜水泵并进行降水加，以强化钟降水效果茄。

4、祝如果开挖豆过程中基航坑出现明席水，则用都泥浆泵进止行明排。旋流沉淀池降水井平面布置图制图:***时间:06年2月15日28旋流沉淀池土方开挖平面图制图:***时间:06年2月26日实施三：采用分层放坡开挖，土钉墙支护方案，由张剑敏、杨成法编制方案，并到山东建筑大学工程加固研究所进行强度验算。绘制土方开挖图纸，制定开挖原则，确定土方运输方式及路线。29旋流沉淀池土方开挖剖面图制图:***时间:06年2月26日旋流沉淀池基坑按1：1的放坡比例开挖，深度方向每4米设平台，平台宽2米，然后再向下开挖，共5步平台。30旋流沉淀池土方倒运方式31制图:***时间:06年2月26日32旋流沉淀池基坑支护实景图33实施四蹦：池壁扬结构施达工：逆书向施工捎，先做阿中部池救壁结构尽，再施斑工岩石箱内部池爹底结构顷，后施杨工上部报结构。打在开挖晴深度较费浅的情船况下施挥工中部姨池壁可真以降低乎施工难径度，提醉高施工通效率，团同时施奏工后的像中部池乎壁可作新为维护辨结构，逐保障施修工人员钥安全。楚由张剑弄敏、马底鲁军制光定－２除０～－扇１６米惧池壁结包构施工叙方案，同并为－三２０～成－2６讲米岩石邪爆破准严备条件灾。34旋流沉淀池－２０～－１６米池壁结构实景图35实施五制：岩石她爆破：锤由张剑颤敏、张郊庆华制废定采用州微差爆涛破技术父方案，鞠对－２蓄０～－炭２６.橡３５米节花岗片蹈麻岩进吧行爆破狱。每层疯爆破深究度为1殿.5米美，共分降5层爆摇破。分层爆破岩石剖面图制图:***时间:06年6月1日36经过计算，爆破孔间距控制在0.5米，排距0.6米能达到无震动无飞石全破碎的效果。爆破自中心向周边径向展开，分10段进行爆破。导爆方式采用并簇联法。爆破孔及分段爆破平面图制图:***时间:06年6月1日爆破孔剖面图及导爆线联结方式制图:***时间:06年6月1日37实施六扒：由张棕剑敏、理马鲁军角组织施护工－２谦０～－幻玉２６米迈池体及拐－１６阶～０.寻０米池冷体结构槐。池体版结构施彩工采用评泵送混盆凝土技兽术和大纹模板施副工工艺朵，纵向漂钢筋连陈接采用绍直螺纹搞连接技隶术。旋流沉淀池结构施工实景图38九、效果帝检查１、实结现了课喘题目标兵和目标炊值。礼（1）厦安全目孙标：施寨工技术看的综合衣运用确池保了施桂工全过匀程安全优无事故去。

（剖2）质剧量、工泉期目标织：旋流谋池工程抗施工技祥术的综棵合运用波有效的盖实现了胆工程质什量要求迈，20隔06年副7月1尤2日工港程一次啊验收合康格。2输006毁年8月直20日盒工程试货运行成柱功，截抛至目前勤工程已顾经正常疑运转9抹个月，批处理废病水47拼52万胡立方，糟回收氧滤化铁皮呈375关0吨，真为轧钢侵厂带来腹良好的女效益。屡工程自容200眠6年2婆月6日心开工，丛200暂6年7刚月12尚日竣工雕，共计现160没天，比决原计划纵提前4趟8天，共节余周餐材机械洋费用2岩1.6布万元。39（3）窝效益目关标：土敏钉墙支嘱护方案户比型钢岁水泥土菌复合桩佛方案节辩余资金赢300屿万元，贿微差爆们破岩石踪蝶方案比附静力劈野裂岩石桂方案节扔余资金歪150流万元。龄为建设弓单位节妨余工程核资金4带50万拉元。工斯程结算福值13秒85万阻元，工既程成本秤值10秤30万皮元，工叼程利润蒙率25慌.6%尊，创