深埋地下污水调节池施工技术及应用

引言

随着城市化进程的加速和对水环境质量要求的不断提高，污水调节池作为污水处理系统中的重要组成部分，其建设需求日益增长。深埋地下污水调节池因具有节省地面空间、减少对周边环境影响等优势，在城市污水处理项目中得到广泛应用。然而，深埋地下污水调节池施工面临着诸多挑战，如复杂的地质条件、较高的基坑支护要求、严格的防水抗渗标准等，这对施工技术提出了极高的要求。茅洲河流域（东坑水）水环境综合整治工程中的东坑水调节池项目，在施工过程中积极探索和应用先进施工技术，有效解决了深埋地下污水调节池施工中的难题，为同类工程提供了宝贵经验。

1. 工程概况

1.1 项目背景

茅洲河是珠江三角洲地区重要的河流之一，其水质状况对区域生态环境和居民生活有着重要影响。东坑水作为茅洲河上游段右岸的一级支流，位于光明新区中部。其源头在碧眼水库发源地梅坳，河道由东北向西南，起于碧眼水库溢洪道，部分为暗涵，部分为明渠，最终在东长路处汇入茅洲河干流。由于区域发展和污水排放等因素，东坑水水质受到一定程度污染，对茅洲河整体水质产生不利影响。为改善茅洲河流域水环境质量，实施了茅洲河流域（东坑水）水环境综合整治工程，其中东坑水调节池是该工程的关键项目之一。

1.2 调节池基本信息

东坑水调节池工程建设场地位于东坑水河口，华星光电人工湿地东侧。调节池占地面积达 4.16 F m²，调蓄规模为 13.5 万 m³，采用全地下式结构。调节池结构主要由底板、底板下设抗浮灌注桩、四周侧墙、池内框架柱及顶部梁、板组成。调节池结构型式为 283.6m× 111.6m 的长方形钢筋混凝土箱体结构，采用底板、侧墙、立柱及顶板的框架结构，其上设置公园和运动场，无建筑荷载，地下为净深 6.7⋅10.7m 的空腔结构。基础型式为 1m 厚钢筋砼底板，调节池四周 1.8m 厚、4.8m 宽齿脚。基坑总面积约 3.2Fm² ，外围周长 790m。本工程基坑深度四侧均有不同，东侧开挖深度 12.4 - 12.9m，南侧开挖深度 13.9m ，西侧开挖深度 14.4-15.4m ，北侧开挖深度 11.9m。

2. 施工技术难点分析

2.1 基坑支护难度大

2.1.1 地质条件复杂

该区域地质条件复杂，地下水位较高，且存在砂质土、粉质土等多种土层。在基坑开挖过程中，容易出现土体坍塌、涌水等问题，对基坑支护结构的稳定性提出了严峻挑战。例如，在进行基坑开挖时，局部砂质土层因地下水渗透作用，出现了小规模的流砂现象，若不及时处理，可能导致基坑边坡失稳。

2.1.2 基坑深度差异大

调节池基坑四侧深度不同，东侧开挖深度 12.4AA-12.9m ，南侧开挖深度 13.9m，西侧开挖深度 14.4 - 15.4m，北侧开挖深度 11.9m。这种深度差异使得基坑支护方案不能采用单一模式，需要根据不同深度和地质条件进行针对性设计和施工，增加了施工难度和复杂性。

2.2 结构施工要求高

2.2.1 防水抗渗要求严格

作为污水调节池，结构的防水抗渗性能至关重要。若出现渗漏问题，不仅会导致污水泄漏，污染周边环境，还可能影响调节池的正常使用和结构安全。因此，在结构施工过程中，对混凝土的配合比设计、施工工艺以及施工缝、变形缝的处理等方面都提出了严格要求[1]。

2.2.2 大体积混凝土施工控制难度大

调节池的底板、侧墙等部位属于大体积混凝土结构。在大体积混凝土施工过程中，由于水泥水化热产生的温度应力，容易导致混凝土出现裂缝，影响结构的耐久性和防水性能。如何有效控制大体积混凝土的温度裂缝，是结构施工中的一大难题。

3. 基坑支护施工技术

3.1 灌注桩 + 锚索支护技术

3.1.1 灌注桩施工

在东坑水调节池基坑支护施工中，灌注桩施工环节选用了 Φ 1200@1600 规格的灌注桩。施工前期，通过精确的测量放线确定了桩位。在成孔阶段，运用旋挖钻机进行作业，期间严格把控泥浆的比重在 1.15 - 1.20 之间、黏度维持在 18 - 22s，以此保障孔壁的稳定性。当孔深达到设计的 15 - 18m 要求后，开展清孔作业，确保孔底沉渣厚度小于 50mm，符合规范标准。随后下放钢筋笼，钢筋笼于加工场提前制作，采用焊接连接方式，保证了钢筋笼的整体性和垂直度。最后进行混凝土浇筑，运用导管法进行水下混凝土浇筑，经检测，混凝土的坍落度控制在 180 - 220mm，确保了混凝土浇筑质量。在整个东坑水调节池基坑支护施工中，共完成灌注桩 350根，经低应变法检测桩身完整性，Ⅰ 类桩占比达 92% ，Ⅱ 类桩占比 8% ，且通过静载试验检测，单桩竖向抗压承载力特征值达到设计要求的 3500kN，充分满足设计要求。

3.1.2 锚索施工

锚索共设置三道，第一道锚索采用 3sΦ 15.2 钢绞线，第二、三道锚索采用 _4sΦ 15.2 钢绞线。在锚索施工时，首先在灌注桩上钻孔，钻孔角度和深度严格按照设计要求控制。然后将钢绞线锚索插入孔内，采用压力注浆法进行注浆，使锚索与孔壁之间形成牢固的锚固力。在锚索张拉前，对张拉设备进行标定，确保张拉数据的准确性。按照设计要求分阶段进行锚索张拉，张拉完成后进行锁定[2]。

3.2 放坡开挖支护技术

3.2.1 放坡设计

在部分区域采用桩顶 1：1 或 1：2 放坡的方式进行基坑开挖支护。放坡坡度根据地质条件和基坑深度进行合理设计。在坡顶及基坑底均设置临时砖砌排水沟，用于排除地表水和基坑内积水。桩顶平台宽 1-2m ，方便施工人员和设备通行。例如，在基坑北侧，由于地质条件相对较好，且开挖深度相对较浅，采用了 1：1.5 的放坡开挖方式，有效降低了支护成本，同时保证了基坑的稳定性。

3.2.2 坡面防护

为防止坡面土体在雨水冲刷等作用下出现坍塌，对放坡坡面进行防护。采用挂网喷射混凝土的方式，在坡面上铺设钢筋网，然后喷射 C20 混凝土，混凝土喷射厚度为 8-10cm_⨀ 。通过坡面防护措施，增强了放坡坡面的抗冲刷能力和稳定性。

4. 结构施工技术

4.1 钢筋工程施工技术

4.1.1 钢筋加工与运输

钢筋在加工场集中加工，根据设计图纸要求，对钢筋进行调直、切断、弯曲等加工操作。钢筋加工的形状、尺寸严格符合设计要求，加工后的钢筋分类堆放，并做好标识。在运输过程中，采用专用的钢筋运输车辆，防止钢筋变形和损坏。将加工好的钢筋及时运输至施工现场，满足施工进度需求。

4.1.2 钢筋安装

在东坑水调节池结构钢筋施工的钢筋安装部分，在底板、侧墙、立柱及顶板等部位有序开展工作。底板钢筋安装时，先在垫层上精准弹出钢筋位置线，随后按照线位摆放底层钢筋，采用焊接方式连接，焊缝长度、宽度和厚度均符合规范要求[3]。底层钢筋安装完成后，设置间距为 1m 的马凳筋，再安装上层钢筋。侧墙钢筋安装时，先绑扎竖向钢筋，钢筋间距严格控制在 150mm，再绑扎水平钢筋，水平钢筋间距为 200mm，同时严格控制钢筋的保护层厚度为 35mm。立柱钢筋安装时，将提前制作好的钢筋笼准确吊放至设计位置，与底板钢筋通过机械连接方式进行牢固连接。顶板钢筋安装与底板类似，确保钢筋的布置符合设计要求。

4.2 混凝土工程施工技术

4.2.1 混凝土配合比设计

针对大体积混凝土施工和防水抗渗要求，进行混凝土配合比设计。选用低水化热的 P・S・A 32.5 矿渣硅酸盐水泥，并适当掺加粉煤灰、矿粉等掺合料，以降低水泥水化热。同时，严格控制水胶比，优化骨料级配，提高混凝土的和易性和抗渗性能。通过试验确定了适合本工程的混凝土配合比，相关数据如下表所示：

表 1 东坑水调节池底板混凝土配合比详情

经试块检测，混凝土的抗压强度在标准养护 28 天后达到 C35 等级要求，抗渗等级达到 P8，均满足设计要求。

4.2.2 大体积混凝土施工

在大体积混凝土施工过程中，采取了一系列温控措施。在混凝土浇筑前，对原材料进行降温处理，如对石子进行洒水降温、对水进行冷却等。在混凝土浇筑过程中，采用分层浇筑、分层振捣的方式，每层浇筑厚度控制在 30 - 50cm，确保混凝土振捣密实[4]。同时，在混凝土内部埋设测温管，实时监测混凝土内部温度变化。当混凝土内部温度与表面温度差值超过 25℃时，采取表面覆盖保温材料、洒水养护等措施进行温控，有效防止了温度裂缝的产生。

4.3 防水工程施工技术

4.3.1 施工缝、变形缝处理

在施工缝处，设置钢板止水带。钢板止水带采用 3mm 厚的钢板，宽度为 300mm，在施工缝两侧预埋，与结构钢筋固定牢固。在浇筑混凝土时，确保钢板止水带与混凝土紧密结合，起到止水作用。对于变形缝，采用橡胶止水带和双组份聚硫密封膏进行处理。橡胶止水带安装在变形缝中间，固定牢固，然后在变形缝两侧嵌填双组份聚硫密封膏，保证变形缝的防水效果。

4.3.2 混凝土自防水

通过优化混凝土配合比，提高混凝土自身的防水性能。在混凝土中掺加高效减水剂、膨胀剂等外加剂，改善混凝土的孔隙结构，提高混凝土的抗渗性。同时，在混凝土浇筑和振捣过程中，严格控制施工质量，确保混凝土密实，减少混凝土内部的孔隙和裂缝，增强混凝土的自防水能力。

5. 施工技术应用效果分析

5.1 基坑稳定性

在茅洲河流域东坑水调节池项目中，面对复杂地质条件与基坑深度差异大的难题，采用灌注桩 + 锚索支护和放坡开挖支护相结合的创新方案。灌注桩施工时，严格把控桩位测量、成孔、清孔、钢筋笼下放及混凝土浇筑等关键环节，确保桩身质量。锚索施工精准控制钻孔角度、深度、注浆及张拉过程，增强支护结构锚固力。放坡区域依据地质和深度合理设计坡度，并做好坡面防护与排水。在整个施工过程中，未发生基坑边坡坍塌等安全事故，周边建筑物和地下管线安然无恙。对基坑支护结构进行全方位监测，涵盖水平位移、垂直沉降等关键指标，结果显示各项监测数据始终处于设计允许范围，有力保障了基坑在开挖及后续施工阶段的稳定性，为项目顺利推进筑牢根基[5]。

5.2 结构质量

结构施工过程中，对钢筋、混凝土等原材料实施严格质量管控，从源头保障工程质量。钢筋加工严格遵循设计要求，确保形状、尺寸精准无误；运输中采用专业措施防止变形。安装时，底板、侧墙、立柱及顶板各部位钢筋的布置、连接方式及保护层厚度均符合规范。混凝土工程针对大体积混凝土施工与防水抗渗要求，精心设计配合比，选用低水化热水泥并掺加合适掺合料，优化骨料级配。施工时，分层浇筑、振捣确保混凝土密实，同时通过埋设测温管监测并控制温度裂缝。施工缝、变形缝处采用钢板止水带、橡胶止水带及密封膏等可靠防水措施。经检测，混凝土抗压强度和抗渗等级均达标，结构外观平整光滑，无裂缝、蜂窝麻面等缺陷，调节池注水试验无渗漏，完全满足污水调节池的使用功能和耐久性要求。

5.3 施工进度

凭借合理的施工技术方案与科学的施工组织管理，该项目实现了高效的施工进度。在基坑支护阶段，根据不同区域地质条件和深度，灵活安排灌注桩、锚索及放坡开挖施工顺序，各工序紧密衔接。结构施工时，钢筋加工、运输与安装，混凝土浇筑等环节合理穿插。通过优化施工流程，减少工序间等待时间，有效缩短了整体施工周期。与同类深埋地下污水调节池工程相比，东坑水调节池项目提前完成施工任务，为茅洲河流域水环境综合整治工程后续工作争取了宝贵时间，有力推动了整个工程的顺利实施。

结语：

综上，茅洲河流域（东坑水）水环境综合整治工程中的东坑水调节池项目，通过应用先进的施工技术，成功解决了深埋地下污水调节池施工中的诸多难题，实现了基坑稳定、结构质量可靠、施工进度可控的目标。在基坑支护施工中，灌注桩 + 锚索支护和放坡开挖支护技术的合理运用，有效应对了复杂地质条件和基坑深度差异大的问题；在结构施工中，钢筋、混凝土和防水工程施工技术的严格把控，确保了调节池结构的质量和防水性能。该项目的成功实施，为其他深埋地下污水调节池工程提供了宝贵的经验借鉴。在未来的深埋地下污水调节池工程建设中，应不断总结经验，持续优化施工技术，提高工程建设质量和效率，为改善水环境质量做出更大贡献。

参考文献：

[1] 张宇.深埋地下工程基坑支护技术要点与实践 [J]. 建筑施工技术前沿，2023, (9): 55 - 58.

[2] 王强.大体积混凝土施工质量控制与温度裂缝防治策略 [J]. 混凝土工程与技术，2024, (11): 42 - 45.

[3] 李华.地下工程防水施工工艺优化与创新应用 [J]. 中国建筑防水技术进展，2023, (7): 30 - 33.

[4] 陈刚.茅洲河流域水环境综合整治工程技术与管理经验总结 [J]. 水利与环境工程学报，2022, (4): 70 - 73.

[5] 赵亮.某大型深埋地下污水调节池施工技术应用案例分析 [J]. 市政工程建设与研究，2024, (10): 25 - 28.