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文档简介
地铁车站污水运营至道路位置的迁改方案
1污水总管道侧壁与地铁主体结构现状分析在河北省石家庄地铁3号线开通前,污水管道将永久性转移到道路两侧。中华大街污水管道为城市排水主管道,流水截面积为3.6m2;石家庄地铁3号线埋深约-17m,污水管道埋深-5m,污水主管道侧壁与地铁主体结构净水平间距部分地段不足2.5m,结构防水问题突出,防水设计与施工是工程项目的控制重点。迁改的中华大街污水方沟位于新石北路与新市中路之间,东西两侧总长约500m,东侧为2m×1.8m的现浇钢筋混凝土方沟及直径2000mm的玻璃钢直埋管道;西侧为直径500mm的HDPE开槽直埋管道及直径1000mm的玻璃钢顶管。地铁工程混凝土结构永久性标准按100年考虑,污水迁改工程作为其最大的配套工程,质量标准应满足其要求,各类防水技术应在工程中充分利用,严格进行质量管控。2废水处理道结构的主要结构为防水2.1污水方沟防水混凝土施工方沟采用C30防水混凝土,混凝土抗冻标号为D50,抗渗标号为P6,防水等级设计为二级,水平施工缝采用钢板止水带(图1);每20m设一道沉降缝,缝间设中埋式橡胶止水带(图2)。方沟沟槽开挖后,首先进行钎探试验,地基承载应不小于135kPa。新建混凝土方沟段,地质情况均匀,实测承载均大于200kPa,垫层采用10cm的C15素混凝土,地基稳定避免后期混凝土施工出现结构裂缝,提高结构自防水性能。钢筋保护层厚度为5mm,结构主筋直径较理论计算值增大2mm,减缓混凝土碳化对钢筋的腐蚀,提高地下结构混凝土的耐久性。现浇混凝土方沟底板及侧墙厚度为40cm,超出《地下工程防水技术规范》规定的250mm的要求,顶板原来设计为预制盖板,设计厚度220mm,考虑到石家庄市区排水未完全实现雨、污分流,汛期污水方沟经常由重力流无压管道成为满流承压管道,每块预制盖板宽1m,预制板间接缝及预制板与方沟侧墙接缝较多,防水质量不易控制,易出现安全隐患,且在西三教地铁站施工期间,污水方沟上方是中华大街交通疏解的临时快车道,地面静荷载与动载长期作用于方沟顶板,也会造成防水质量问题。考虑到这些不利因素,经与石家庄市轨道交通公司协商,将污水方沟顶板与侧墙整体现浇,厚度为300mm,配筋相应调整,结构自防水性能进一步提高。污水方沟的防水设计符合规范及技术标准要求,并有一定冗余量;施工时严格控制工艺流程,加强质量管控。防水混凝土具体技术要求为:1)使用普通硅酸盐水泥,采用中砂,含泥量、硫化物和硫酸盐含量均不大于1%,减水剂、防水剂采用非氯外加剂,混凝土强度、防冻标号、防渗标号试配时,粗骨料最大粒径不超过25mm,尽量使用细骨料;2)防水混凝土试配时抗渗水压值较设计值提高0.2MPa,在满足混凝土抗渗等级前提下达到强度等级要求,凝胶材料使用总量不得小于320kg/m3,其中水泥用量不得小于280kg/m3,砂率35%~45%,水胶比不得大于0.45;3)预拌混凝土到场坍落度控制在120~160mm,初凝时间6~8h。方沟浇筑工艺流程如下:1)浇筑40cm厚的底板及侧墙。绑扎钢筋时将止水钢板用架立钢筋焊接固定,止水钢板满焊连接,焊缝打磨平整,浇筑混凝土时止水钢板植入混凝土20cm,混凝土顶面为水平施工缝;在沉降缝处底板及侧墙安置中埋式橡胶止水带。2)浇筑140cm高的侧墙及方沟顶板。施工时尽量减少施工缝及沉降缝,浇筑之前模板安装牢固,固定模板的穿墙螺栓采用工具螺栓(图3),中间满焊止水环,模板拼装不漏浆。3)浇筑底板及侧墙分两层连续进行,每层不超过50cm;第二步浇筑侧墙及方沟顶板分4层连续进行。混凝土振捣做到不漏振、不欠振、不超振。混凝土的振捣密实度不仅直接影响混凝土强度,还直接影响其抗冻、抗渗指标,影响混凝土碳化与钢筋腐蚀,因此将混凝土振捣作为质量控制点,施工时专人严格控制。4)第二步侧墙及方沟顶板混凝土浇筑之前,将水平施工缝表面及止水钢板表面的浮浆和杂物清除干净,用鼓风机吹扫、用水冲洗,然后涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料,再施工30mm厚的1∶1水泥砂浆,并及时浇筑混凝土。两步混凝土发生水化反应,与施工缝止水钢板共同起到防水作用。地铁工程工期紧,部分混凝土方沟在冬季气温最低月份施工,为保证混凝土质量,利用污水方沟及沟槽的构造形式,搭设暖棚进行养护;方沟两端封闭,内部使用煤炉、外侧使用电热毯加热,并用草苫加塑料薄膜覆盖,测定方沟内部温度在10℃以上,方沟外侧温度在8℃左右,送检混凝土试块全部合格。自然养护试块试压强度达到设计强度70%时开始回填,流水施工、边挖边填,方沟周围800mm范围内的回填土中不得有砖块、腐殖土、冻土,沟槽为亚黏土土层,按照最佳含水量、各部分回填密实度达到排水管道施工及验收规范要求。方沟两侧对称回填,每层松填土厚度250~300mm;方沟顶部回填土超过500mm,可用机械碾压回填,每层压实厚度不超过250mm。混凝土的养护及周围回填土的密实度会影响污水方沟的整体防水性能。2.2钢管接口水压试验玻璃钢(FiberReinforcedPlastics,简称FRP)是纤维增强复合塑料。FRP热膨胀系数与混凝土相近,当环境温度发生变化时,FRP与混凝土协调工作,两者间不会产生大的温度应力及结构裂缝,且玻璃钢管道抗污水腐蚀能力强,接头做好防水处理,玻璃钢管道本身不渗漏,故较抗渗混凝土防水性能优越。由于施工进度、场地等其他方面的原因,选用5根直径为2000mm玻璃钢管道与现浇混凝土污水方沟通过检查井连接,每根玻璃钢管道长12m、质量为8000kg,采用双胶圈(O形截面)承插式接口,环刚度为10kN/m2、压力等级0.25MPa。供货方在玻璃钢管道出厂前,要按照GB/T5351—2005《纤维增强热固性塑料管短时水压失效压力试验方法》做水压渗漏试验,合格后方可出厂,吊装运输时注意保护接口。现场用吊带吊装,首先将单口水压试验用的进水口(出厂前在管道两胶圈中间侧壁上打10mm圆孔)调整到最上端,然后清洁承插端口,端口涂医用凡士林、插口安装两道胶圈,用小型液压千斤顶推进,在管道接口两胶圈之间注水、打压做单口水压试验,用手提式小加压泵打压至0.5MPa以上,持压2min无压降,管道即为安装合格,最后用M10不锈钢螺丝封孔。按照施工规范进行沟槽对称回填,防止玻璃钢管道出现上下、左右位移。管顶50cm以上,可用蛙夯、冲击夯或小型压路机压实;管顶100cm以上,可用筑路机械压实。D1000玻璃钢顶管因为施工时有顶力传递,工艺要求都为企口式连接,外敷宽30cm、厚5mm的钢套环,玻璃钢顶管环刚度12kN/m2、压力等级0.25MPa。为保证管道防水质量,要求顶管四周超挖小于2cm,管道接口平整严密。顶管完成后,在管道内进行玻璃钢管道接口防水施工,首先用树脂胶泥对顶管接口嵌缝,然后用砂轮打磨接口30cm范围管道内壁,使表面粗糙,再用丙酮清理打磨后管壁上附着的粉末,用刷子、压辊内贴3层玻璃布,玻璃布应充分浸润树脂。2.3改造井段,保证暗排放量HDPE双壁波纹管管径为500mm,环刚度为8kN/m2,采用单胶圈(U形截面)承插连接。由于管径较小,闭气试验简便,每一个井段都做闭气试验,合格后再砌井、回填,避免漏水。HDPE管道质量轻,回填土尤其是半管以下部分,不要过度夯击,达到规范要求密实度即可,避免管道位移,影响管道气密性。管道回填至管顶以上50cm前,注意沟槽不得进水,防止引起管道上浮,密封胶圈失效,管道漏水。2.4井壁抹面施工检查井本身及检查井壁与管道连接处是防水的薄弱环节。西侧污水管道用砖砌检查井,东侧污水管道检查井为现浇混凝土井室、砖砌井筒。砖砌检查井底板混凝土同污水方沟混凝土施工,井壁严格按照砌体工程施工及验收规范施工,井壁与管道的相连处用加入膨胀剂的1∶1水泥砂浆砌筑,管口(切除承口)设置两道止水胶条,灰浆饱满,管道上方砌筑拱券(图4)。井壁抹面采用聚合物水泥防水砂浆,多层抹压施工,每层连续施工,最后一层提浆压光,砂浆未硬化前不得浇水或雨淋。聚合物防水砂浆采用干湿交替的养护方法,早期硬化后7d采用潮湿养护,后期自然养护,砂浆终凝后泛白前不得直接洒水,防止冲走砂浆中的乳胶而破坏胶网膜的形成。养护温度不低于5℃,一般14d强度达到80%。现浇混凝土检查井同污水方沟混凝土施工。管道接口、井壁中间设置两道止水胶条,浇筑混凝土之前,避免止水胶条受潮、遇水失效,管道接口处振捣混凝土时,注意振动棒不要碰触止水胶条,保持至少10cm的安全距离。3详细结构的防水3.1混凝土浇筑中埋式止水带对沉降缝防水起重要作用,但施工时易出现振捣不密实、混凝土内气泡排不出、模板漏浆、止水带移位等质量问题。为保证止水带防水效果,在沉降缝顶板及底板每侧用4组Φ16定位钢筋和Φ10@150箍筋套上下夹紧固定(图5),具体措施如下:1)顶板、底板水平放置的止水带两边用铁丝穿孔斜向上拉,铁丝绑扎于上层钢筋,使止水带稍微翘起,与中间空心圆环成15°水平夹角;顶板及底板止水带固定后成盆形,便于浇筑时排出混凝土内部空气。两侧墙垂直放置的止水带,在定位钢筋上绑扎垫块固定,保持其界面平展,并采用吊线坠的方法来控制垂直橡胶止水带的垂直度。2)止水带在4个拐角处做成弧形,止水带接头设在顶板。两接头止水带橡胶梗用壁纸刀削平,长度30cm(搭接区)。将接头用补胎锉打磨粗糙,并用汽油擦掉表面油污,晾至表面干燥,满涂薄薄的一层橡胶专用胶,晾至干燥,再满涂第2遍胶,晾至仅有触黏性时将两头按预定位置粘合,加压放置30min,接头部位边角无翘曲,即可安装。3)在浇筑混凝土时,为保证水平放置止水带的中心标高,施工前在模板上标出控制线,并在底板钢筋处点焊有止水环的钢筋棍以用来检查调整标高,确保橡胶止水带中间空心圆环与结构中线重合。防水混凝土结构内部的钢筋及绑丝等不得接触模板,防止拆模后露筋腐蚀,影响防水。混凝土浇筑前,对止水带及缝内杂物清洗干净,以保证止水带与混凝土紧密结合。4)在第一步浇筑底板及侧墙时,必须有专人负责止水带附近的捣实和排气。首层混凝土浇筑时要使混凝土稍高于止水带,便于混凝土能够一次性振捣密实。最后用圆木棍在止水带上部逐点捣实,将止水带下的气泡排出。侧壁混凝土在止水带两侧同时分层浇筑振捣,确保混凝土振捣密实。第二步顶板与侧墙浇筑时,同样注意止水带的定位及周围混凝土的振捣。方沟整体浇筑完成后,注意中埋式橡胶止水带周围洒水养护,防止出现裂缝,影响防水。3.2污水方沟施工检查井处预埋的爬梯在方沟一侧侧壁上,选用注塑防腐钢爬梯,埋设深度12cm,预埋件防腐及预埋件后方混凝土厚度满足《地下工程防水技术规范》的要求。污水方沟预留接户管采用HDPE管道,厂家提供专用遇水膨胀胶圈,每处两道胶圈浇筑于侧墙内,并在墙内侧沿管道开口周边预留凹槽,拆模后用防水砂浆抹平压光;污水接户管处方沟,用灰土回填,防止接户管道沉降,影响方沟主体防水。污水方沟施工时有临时通信光缆穿墙管,用止水胶条环绕穿墙管浇筑混凝土防水,光缆移除后,先用堵漏灵封堵穿墙管的里半部分,剔除光缆套管,刷界面剂,再用防水砂浆堵外半部分并压平。固定模板的穿墙螺栓,采用工具式螺栓,正中间满焊方形止水环,拆模后去除工具螺栓留下的凹槽用防水砂浆抹平压光。3.3铺设pet聚酯复合防水卷材沉降缝的嵌缝及防水卷材施工由具备防水施工资质的专业队伍分包进行,主要施工人员应持有省级以上建设行政主管部门或其指定单位颁发的防水专业岗位证书。方沟侧墙外侧及顶板沉降缝处嵌填30mm深双组分聚硫密封胶。底板处沉降缝混凝土浇筑后无法用密封胶嵌缝,设计变更为:底板及侧墙外部30cm铺设PET聚酯复合防水卷材,防水卷材与密封胶重叠,使方沟外侧沉降缝处形成封闭防水。方沟内侧沉降缝剔坡口,便于嵌缝施工,先用胶枪填充1.5cm厚建筑硅酮密封胶,固化后再嵌填6cm沥青麻絮,最后在沉降缝两侧2m范围内铺设1.5mm厚PET聚酯复合防水卷材。防水卷材施工前除进行卷材性能检验外,还应做卷材与配套胶粘剂的剪切性能和剥离性能检验,试验合格后方可进行施工。胶粘剂应涂刷均匀,控制好粘结操作时间,辊压卷材排出空气,搭接宽度不少于10mm,胶粘防水卷材应无扭曲、皱折。污水方沟结构设计,内部4个角都进行了45°倒角处理,便于防水卷材的施工。嵌缝和卷材防水在闭水试验前施工,使结构有较长时间的沉降变形,提高防水效果。整体来看,污水方沟沉降缝的防水处理,外侧有密封胶、中间有橡胶止水带、内侧有PET聚酯复合防水卷材,形成三层封闭防水,确保污水方沟沉降缝处不渗水。图6为方沟沉降缝断面构造示意图。3.4交底及安全教育防水施工应注意防火、防中毒、防坠落等安全措施。防水施工前首先对工人进行技术交底、安全交底及安全教育,现场配备灭火器材及有关消防设施,由专人负责。在污水管道内进行防水施工前,首先用两台轴流风机在两个检查井口进行送、排风,现场配备自动报警侦毒仪、防毒口罩或送风面罩,注意正确佩戴安全帽、安全带,同时需注意沟槽防塌方、临边防坠落。4注浆压力及注浆注浆顶管部分进行回填注浆,回填材料采用掺加5%膨润土的水泥浆,注浆孔距5m,沿顶管中线呈梅花形布置,
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