真空冲洗调蓄池工艺原理及施工技术

真空冲洗调蓄池工艺原理及施工技术

罗维维，赵文强，王烨飞，程秀云，秦康

（中建新疆建工集团第五建筑工程有限公司华东分公司，浙江 杭州 310000）

[摘要]雨水调蓄处理站作为一种高效的初期雨水污染控制基础设施，在海绵城市试点建设过程中，已经得到了广泛的应用。调蓄池是雨水调蓄处理站中最核心构筑物，调蓄池在运行一段时间后需要对池底沉积淤泥等进行冲洗，真空冲洗调蓄池是利用虹吸原理，通过真空存水室吸水放水过程，实现池底清洗的一种新型清淤方法，具有运行简单，清洗效率高，节约水资源等诸多优点。基于合肥市瑶海区初期雨水截流调蓄工程中调蓄池建设施工，总结真空冲洗调蓄池的全套施工经验。

[关键字]真空冲洗调蓄池；工艺原理；施工；气密性

0 引言

海绵城市是新兴的城市水资源管理概念，可以让城市更好地适应暴风雨等强降水自然灾害，其遵照生态优先等原则，在确保城市防涝安全的前提下，尽可能地让雨水在城市区域储存、渗透和净化，合理地利用和保护雨水资源^[1] 。

雨水调蓄池是雨水调蓄站发挥调蓄功能的核心构筑物，初期雨水中含有大量的固体悬浮物（SS）和多种有机物，运行过程中会在调蓄池底沉积，池底淤泥不仅占用池体容积，而且散发臭味。池体每次放空后，必须对池内的沉泥进行有效的清除。调蓄池通常采用的冲洗措施有人工清洗、水射器冲洗、水力冲洗翻斗、连续沟槽自清冲洗、门式自冲洗系统等^[2]。

真空冲洗作是采用真空泵、真空隔膜阀利用虹吸原理将真空存水室中水位提升到一定高度，然后破坏真空，存水室中冲洗水进入水池并带走水池中淤泥，真空冲洗技术较其他冲洗方式，具有运行简单、维护简单、冲洗势能大、节约冲洗水量等优点。

本文基于肥市瑶海区初期雨水截流调蓄工程中调蓄池建设施工经验，阐述真空冲洗调蓄池工艺原理和施工要点。

1 工艺原理

1. 1. 虹吸效应

在调蓄池进水端设置存水室，存水室安装真空泵和真空隔膜阀，利用真空泵在存水室和水池之间形成气压差，使存水室中保持较高水位，当调蓄池中水放空后，破坏存水室真空环境，存水室中冲洗水进入水池并带走淤泥。

1. 2. 真空冲洗系统工作简述

真空冲洗系统工作可分为5个阶段：

1. 第1阶段 晴天调蓄池内没水。

2. 第2阶段 雨天调蓄池开启阀门蓄水，池内水位为设计蓄水水位。

3. 第3阶段 真空泵开启，存水室水位上升，达到设计冲洗水位。

4. 第4阶段 雨量峰值过后，后续工艺运行，调蓄池内储存雨水经过处理，排至天然河道。存水室内水位依然保持在冲洗水位。

5. 第5阶段 调蓄池排空以后，真空隔膜阀打开，存水室中水进入调蓄池，冲走沉积的淤泥及垃圾杂物。

真空冲洗系统全部利用池内雨水，冲洗势能大（本工程设计冲洗水位4.9m），是较理想的调蓄池冲洗方式。

2 施工工艺流程及要点

2.1 工艺流程

底板施工→存水室隔墙和外墙同时浇筑→素砼做法浇筑→闭水试验→设备安装→气密性处理。

2.2 操作工艺

2.2.1 底板施工

真空冲洗存水室底板随调蓄池底板整体浇筑，混凝土要求为抗渗混凝土，土抗渗等级 P10、强度 C35等级和耐久性条件下，墙体施工缝留在底板表面上300mm 处，底板与侧墙交接处采用一次性浇筑。

2.2.2 存水室隔墙施工

存水室隔墙采用盘扣式钢管支架支模，要求一次性浇筑到底，真空存水室的钢筋、水密封件（压缩橡胶垫圈）和接口密封必须按照国标正确安装。浇筑完成72h后才允许拆除模板，以减少裂缝层的形成，存水室外部隔墙增贴防水胶带。存水室施工要求达到以下性能：

1. 养护28天后抗压强度达到35（Mpa）N/mm²。

2. 最小水泥密度≥2.4g/cm³。

3. 水灰比小于等于0.60。

2.3 素砼浇筑

在隔墙浇筑完成后进行工艺做法素砼的浇筑，素砼做法对于减少冲洗势能损失和提高冲洗水位有重要作用，施工质量直接影响真空冲洗系统功能性。腋角为圆弧形，对于模板支设要求极高，一次性浇筑很难完全合格，要求在拆模后按照施工图纸进行人工二次打磨，再用防水水泥砂浆进行抹面收光。

2.4 闭水试验

素砼浇筑完成后，每个存水室都需进行闭水试验。闭水试验前，将存水室隔墙与存水室底部之间使用砖砌+堵漏王封堵，闭水试验合格后，拆除底部封堵部分。

2.5 设备安装

闭水试验合格后，进行真空泵和真空冲洗等设备。要求真空阀安装孔0.25m范围内，与真空阀接触的表面平整无裂缝，平整度控制与±2mm内，裂缝采用硅胶进行密封。设备与套管缝隙采用密封填充剂、密封胶、细石砂浆等填充密实。

2.6 气密性处理

为防止存水室混凝土施工质量不达标导致的漏气现象，需在存水室内壁增加防水防腐涂层K11涂料。刷涂料过程如下：

1. 先润湿基面到没有明水。

2. 搅拌粉剂和乳液，搅拌到没有细小颗粒就可以开始涂刷，搅拌好的涂料须在半小时内涂刷完毕。

3. 每次涂刷厚度不超过5mm,间隔两小时进行交叉涂刷。

3 施工控制要点

1）试验员要严格把关，抗渗混凝土和防水水泥砂浆原料、配合比严格控制，防水防腐涂料采用大品牌优质产品。

2）为保证存水室气密性，存水室四周墙体支模全部采用止气止水对拉螺杆，施工缝处全部焊装止水钢板。止气螺杆同止水螺杆，在螺杆中间焊有止气片来阻断气体的流通。止水螺杆截断后必须采用防水水泥砂浆进行封堵。设备管道套管全部采用带有止水翼环的套管。

3）混凝土浇筑质量要严格控制，在防混凝土浇筑过程中，设专人对混凝土振捣进行监督，振动器插点要均匀排列，可采用“行列式”的次序移动，每次移动位置的距离为振动棒作用半径的 1.5 倍。混凝土振捣采用斜坡式分层振捣，采用二次振捣工艺进行施工。混凝土在振捣过程中宜将振动棒上下略有抽动，使上下混凝土振动均匀，每次振捣时间以20 ～ 30s 混凝土表面不再出现气泡、泛出灰浆为准。振捣时要尽量避免碰撞钢筋，管道预埋件等。振捣操作要“快插慢拔”，防止混凝土内部振捣不实; 要“先振低处，后振高处”，防止高低坡面处混凝土出现振捣“松顶”现象，同时在振捣过程中，上层混凝土振捣时要保证振捣棒插入下层混凝土≥50mm，以保证上层混凝土和下层混凝土能够紧密结合^[3]。

通过在现场布设振捣点的标记来控制振捣点的间距，实行等距错位布置，派专人振捣来控制漏振现象，通过控制分层下料厚度和控制振捣时间来保证不过振和漏振。

4）圆弧腋角和真空泵隔膜阀安装位置平整度要严格控制，必要时采用人工打磨方法，保证圆弧光滑。

5）对硅胶填充剂等密封材料的施工质量检验，保证裂缝的密闭性。

4 结语

1. 在海绵城市建设理念指导下，雨水调蓄池作为高效的初期雨水调蓄处理工程措施，对于城市雨洪管理和解决面源污染问题具有重要意义，雨水调蓄工程在未来必将得到广泛应用。

2. 真空冲洗系统具有运行简单、维护简单、冲洗势能大、使用池内水、节约水量、动力耗能低等优点，非常适合大型调蓄池的池底清淤冲洗。

3. 存水室的工作原理为将水的势能转化为动能，从而带走沉积物及有机杂物，因此提高水的势能储备以及动能损失是设计重点。

4. 存水室利用虹吸效应进行工作，因为保证存水室的真空环境最为关键，施工过程中，可采取本文提出诸多措施提高存水室气密性。

参考文献：

[1]蒋晶容. 绿色生态城区海绵城市建设规划设计思路探讨[J].江西建材，2019,07：0112-0113.

[2]金敦. 城市排水系统中初期雨水调蓄池的设计探讨.[J].城市道桥与防洪，2013，07（07）:130-132.

[3]张恒，宋浩然等. 调蓄池真空冲洗系统设计及施工[J].施工技术，2017,12:1472-1476.