2K314000 城市排水工程.doc

命题规律解读本章的命题规律主要体现在：1人工或风动工具挖土法、抓斗挖土法、水枪冲土法的使用条件和优缺点的内容，是很好的命题素材，三者之间的内容相互干扰。2人工或风动工具挖土法、抓斗挖土法、水枪冲土法的施工要求是很重要的知识，考题中经常会涉及到这方面的内容。3水池满水试验的前提条件和构筑物满水试验的具体要求也是很容易出题的内容。4城市污水处理方法与常规处理工艺可作为命题点。命题点解读命题点1 沉井类型按横截面形状分类：1圆形沉井有带底梁和无底梁两种形式。2矩形沉井(1)单孔：形式和圆形相同。(2)单排孔：沉井内单排两孔或多井孔，可增加井体刚度，有利于沉井均匀下沉，便于纠偏，提高沉井承载能力，适合于平面尺寸大的重型建筑物基础。(3)多排孔：在井内设几道内隔墙，形成纵横格网，形成刚度较好的空间结构，每个井孔内可设底梁或不设底梁。多孔沉井在施工中有利于均匀下沉，适合于平面尺寸大而重的地下建筑物。按竖向剖面形状分类：1柱形沉井柱形沉井井壁按截面形状，上、下井壁厚度是相同的。由于柱形沉井受周围土体约束，沉井过程中发生倾斜及偏转的可能性减少，周围土体的塌陷也较小，因此，适合于建筑物中建造深度不大的沉井。但下沉过程中土壤与井壁间摩阻力较大。2阶梯形沉井当作用在沉井侧壁上的土压力和水压力随沉井深度增加而加大，阶梯形沉井井壁平面尺寸随深度呈台阶形加大，作成变截面。当土比较密实时，设外侧阶梯可减少沉井侧面的土的摩阻力以便顺利下沉，刃脚处的台阶高度一般为1-2m，阶梯宽度一般为100mm。外壁阶梯形沉井分为单/考 试大/阶梯和多阶梯两类。外壁单阶梯沉井的优点是可以减少井壁与土体之间的摩阻力，并可向台阶以上形成的空间内压送触变泥浆。其特点是：如果不压送触变泥浆，则在沉井下沉时，对四周土体的搅动要比柱形沉井大。外壁多阶梯沉井与外壁单阶梯沉井的作用基本相同。因为，越接近地面，作用在井壁上的水土压力越小，为了节约建筑材料，将井壁逐步减薄故形成多阶梯形。命题点2 沉井构造沉井一般由井壁(侧壁)、刃脚、凹槽、底梁等组成。1井壁沉井主要是靠井壁的自重来克服正面阻力和侧面阻力而下沉的。因此，要求沉井井壁不仅要有足够的强度承受施工荷载，而且还要有一定的重量，以便满足沉井下沉的要求。因此，井壁厚度主要取决于沉井大小、下沉速度、土层的物理力学性质以及沉井能在足够的自重下顺利下沉的条件来确定。井壁厚度一般为0412 m左右。井壁的竖向断面形状有上下等厚的直墙形井壁、阶梯井壁。2刃脚井壁最下端一般都做成刀刃状的“刃脚”，其主要功用是减少下沉阻力。刃脚还应具有一定的强度，以免在下沉过程中损坏。刃脚底的水平面称为踏面。刃脚的式样根据沉井时所穿越土层的软硬程度和刃脚单位长度上的反力大小来决定。踏面宽度一般为100300mm，斜面高度视井壁厚度而定，并考虑在沉井施工中便于挖土和抽除刃脚下的垫木，刃脚内侧的倾角为4060。当沉井湿封底时，刃脚的高度取15m左右，干封底时，取06m左右。沉井重、土质软时，踏面要宽些。相反，沉井轻又要穿过硬土层时，踏面要窄些。3底梁在比较大型的沉井中，如果由于使用要求不能设置隔墙，可在沉井底部增设底梁，以便于构成框架，增加沉井在施工下沉阶段和使用阶段的整体刚度。4凹槽主要作用是在沉井封底时，使封底底板与井壁更好连接，防止渗水。命题点3 沉井制作1平整场地要先将场地平整夯实，以免在灌筑沉井过程中和拆除支垫时，发生不均匀沉陷。若场地土质松软，应加铺一层300500 mm厚的砂层，必要时，应挖去原有松软土层，然后铺以砂层。沉井可在基坑中灌筑，但要做好排降水工作。2铺设垫木(1)铺设垫木的基本要求(2)垫木数量及安排刃脚下应满铺垫木。一般常使用长短两种垫木相间布置，在刃脚的直线段应垂直铺设，圆弧部分应径向铺设。垫木的数量按垫木底面承压应力不大于01 MPa。命题点4 沉井下沉准备工作当沉井混凝土强度达到设计要求，大型沉井达到100、小型沉井达到70时，方能进行拆除承垫木工作，抽除刃脚下的垫木应分区、分组、依次、对称、同步进行。垫木应按设计拟订的次序统一编号。抽除次序：圆形沉井为先抽一般承垫木，后抽除定位垫木；矩形沉井先抽内隔墙下的垫木，然后分组对称地抽除外墙短边下的定位垫木，再后抽除长边下一般垫木，最后同时抽除定位垫木。同一编号同时抽光垫木并回填土后，方可抽下一组编号垫木。抽除方法是将垫木底部的土挖去，利用人工或机具将相应垫木抽出。每抽出一根垫木后，应立即用砂、卵石或砾石将空隙填实，同时在刃脚内侧填筑成小土堤，并分层夯实。抽出垫木时要加强观测，注意下沉是否均匀。一般情况，当抽至垫木的23这一阶段时，沉井下沉比较均匀，下沉量也不大，回填时间亦较充分，便于较好抽垫和回填。当继续抽垫时，下沉量逐步加大，回填工作也逐渐困难，甚至出现下沉很快来不及回填的现象，致使垫木压坏或压断。故在抽垫时，开始阶段宜缓慢进行，留出足够的时间进行充分回填夯实，力求尽量改变最后阶段下沉快、下沉量大、来不及回填以至压断垫木的现象。抽垫至最后阶段时，应全力以赴，一鼓作气地尽快将剩余垫木全部抽出，使沉井刃脚平稳均匀地落人土层。命题点5 沉井下沉方法市政工程沉井下沉由于沉井深度较浅，一般采用3种方法：人工或风动工具挖土法、抓斗挖土法、水枪冲土法。下沉方法的优、缺点：命题点6 排水开挖下沉沉井在稳定的土层中，渗水量不大(每平方米沉井面积渗水量小于1 m3L)时，可采用排水开挖下沉。排水开挖下沉常用人工或风动工具、或在井内用小型反铲挖土机，在地面用抓斗挖土机分层开挖。开挖必须对称、均匀进行，使沉井均匀下沉。挖土方法视土质情况而定，各种土质开挖方法是：1一般土层从中间开始逐渐挖向四周，每层挖土层0405 m，在刃脚处留115 m台阶，然后沿沉井井壁每23 m一段，向刃脚方向逐层全面、对称、均匀地开挖土层，每次挖去50100mm，当土层经不住刃脚的挤压而破裂，沉井便在自重作用下均匀破土下沉。当沉井下沉很少或不下沉时，可再从中间向下挖0405 m，并继续向四周均匀掏挖，使沉井平稳下沉。当在数个井孔内挖土时，为使其下沉均匀，孔格内挖土高差视土质不得过大，刃脚下部土方应边挖边清理。当土质松软时，在分层挖除回填土的过程中，沉井即逐渐下沉。当刃脚下沉至与沉井中部土面大约齐平时，即可在中部先向下挖约400500 mm，并逐渐向四周均匀扩挖，到距刃脚1 m处(此距离可视土的松软程度而定)，再分层挖除刃脚内侧的土台。2比较坚硬土层可比照抽垫的顺序分段掏空刃脚，每段掏空后随即回填砂砾，待最后几段(即定位承垫处)掏空并回填后，再分层分次逐步挖去回填料，使沉井下沉。在开始5m以内下沉时，要特别注意保持平面位置与垂直度正确，以免继续下沉时不易调整。在距离设计标高200mm左右应停止取土，依靠沉井自重下沉到设计标高。在沉井开始下沉和将要下沉至设计标高时，周边开挖深度应小于300mm或更少一些，避免发生倾斜或超沉。其下沉速度，随沉井大小、入土深度、地层情况而定，一般平均为0510md。命题点7 不排水开挖下沉沉井1基本要求(1)井内挖土深度，一般根据土质而定，最深不应低于刃脚2m(此数与沉井平面尺寸的大小有关)。若土质特别松软时，不应直接在刃脚下除土。(2)尽量加大刃脚对土的压力。(3)通过粉砂、细砂等松软地层时，不宜以降低井内水位而减少浮力的办法，促使沉井下沉，应保持井内水位高出井外12m，以防流砂涌向井内，引起沉井歪斜，并增加吸泥工作量。(4)除为了纠正沉井倾斜外，井内的土一般应由各井孔均匀清除，各井孔土面高差不得超过500mm。(5)在沉井入土较深，井壁侧面阻力较大，应根据具体情况，采取有效的下沉方法。一般需采取抓土、吸泥、射水交替或联合作业；必要时还需铺以降低井内水位(当土壤稳定性较好)以增加沉井重量，或在井底放炮震压，或在井顶压重，才能沉至设计标高。2抓斗挖土下沉采用抓斗挖土方法时，需用吊车吊住抓斗挖掘井底中央部分的土，逐渐使井底形成锅底状。在砂或砾石类土中，一般当锅底比刃脚低115m时，沉井即可靠自重下沉，而将刃脚下的土挤向中央锅底，再从井孔继续抓土，沉井即可继续下沉。在黏质土或紧密土中刃脚下的土不易向中央坍塌，则应配以射水管松土。多井孔的沉井，最好每个井孔配置一套抓土设备，可同时均匀挖土，并减少抓斗倒孔时间，否则应逐孔轮流抓土，使沉井均匀下沉。如用一台抓斗抓土时，应对称逐孔轮流进行使其均匀下沉，各井孔内土面高差不大于05 m。3水枪冲土下沉水枪冲土吸泥机排渣下沉是沉井的主要方法，适用于粉质黏土、黏质粉土、粉细砂土中；使用不受水深限制，但其出土率则随水压、水量的增加而提高，必要时应向沉井内注水，以加高井内水位。在淤泥或浮土中使用水力吸泥时，应保持沉井内水位高出井外/考 试大/水位12m。水枪冲土系统包括：高压水泵、供水管路、水枪等。高压水沿供水管路输送到水枪，经水枪喷嘴后形成一股高速射流，冲击工作面土层，并破坏其结构，形成泥渣浆，同时由空气吸泥机将泥渣浆排到地面，以完成沉井挖土任务。取土顺序为先中央后四周，并沿刃脚留出土台，最后对称分层冲挖，不得冲空刃脚踏面下的土层。施工时，应使高压水枪冲人井底的泥浆量和渗入的水量与水力吸泥机吸出的泥浆量保持平衡。吸泥系统(水力吸泥机或空气吸泥机)包括：吸泥器、吸泥管、扬泥管、高压水管、离心式高压清水泵、空气压缩机(采用空气吸泥式用)等。命题点8 沉井辅助措施1射水下沉它是用预先安设在沉井外壁的水枪，借助高压水冲刷土层，使沉井下沉。2泥浆润滑下沉泥浆润滑套下沉沉井的方法，是在沉井外壁周围与土层间设置膨润土泥浆隔离层，减少土壤与井壁的摩阻力，以利沉井下沉。一般泥浆润滑套与井壁的摩阻力为0305 tm2。沉井外壁制成宽为100200mm的台阶作为泥浆槽。泥浆是用泥浆泵、砂浆泵或气压罐通过预埋在井壁体内或设在井内的垂直压浆管压入，使外壁泥浆槽内充满触变泥浆，其液面接近于自然地面。为了防止漏浆，在刃脚台阶上宜钉一层21mm厚的橡胶皮，同时在挖土时注意不使刃脚底部脱空。在泥浆泵房内要储备一定数量的泥浆，以便下沉时不断补浆。在沉井下沉到设计标高后，泥浆套应按设计要求进行置换，一般采用水泥浆、水泥砂浆或其他材料来置换触变泥浆，即将水泥浆、水泥砂浆或其他材料从泥浆套底部压人，使压进的水泥浆、水泥砂浆等凝固材料挤出泥浆，待其凝固后，沉井即可稳定。3压重下沉可根据不同情况及下沉高度、施工设备、施工方法等，采用压钢轨、型钢、接高混凝土筒壁等加压方法，使沉井下沉，但特别要注意均匀对称加重。4空气幕下沉空气幕下沉沉井是通过预埋在沉井壁中管路上的小孔，向外喷射压缩空气，以减小井壁摩阻力，而使沉井顺利下沉的方法。与普通沉井相比，町节省圬工3050，提高下沉速度2060；与泥浆套沉井相比，叮在水中施工不受水深限制，下沉完毕后井壁摩阻力可以得到恢复。命题点9 沉井封底沉井下沉至设计标高，应检验基底的地质情况是否与设计相符，排水下沉时，可直接检验、处理；不排水下沉时，应进行水下检查、处理，必要时取样鉴定。不排水下沉的沉井基底应平整，且无浮泥。排水下沉的沉井，应满足基底面平整的要求。还应进行沉降观测，经过观测在8h内累计下沉量不大于10 mm或沉降率在允许范围内，沉并下沉已稳定时，即可进行沉井封底。沉井封底可分为排水封底和不排水封底两种，当沉井基底无渗水或少量渗水时可用排水封底；当沉井基底有较大量渗水时需采用不排水封底。1排水封底基底岩面平整，刃脚周围经用黏土或水泥砂浆封堵后，井内无渗水时，可在基底无水的情况下灌注封底混凝土。若刃脚经封堵后仍有少量渗水、但易于抽干时，则可采用排水封底。这种方法是将新老混凝土接触面冲刷干净或打毛，对井底进行修整，使之成锅底形，由刃脚向中心挖成放射形排水沟，填以卵石作成滤水暗沟，在中部设23个积水井，深12m，井间用盲沟相互连通，插入600mm800mm四周带孔眼的钢管或混凝土管，管周填以卵石，使井底的水流汇集在井中，用泵排出，并保持地下水位低于井内基底面03 m。封底一般先浇一层素混凝土垫层，达到50设计强度后，绑扎钢筋，两端深入刃脚或槽内，浇筑上层底板混凝土，浇筑应在整个沉井面积上分层、同时不断地进行，由四周向中央推进，每层厚300500mm，并用振捣器捣实。但应注意层与层间浇筑时间间隔不得超/考 试大/过初凝时间，并插入下层50mm。当井内有隔墙时应前后左右对称地逐孔浇筑。混凝土采用自然养护，养护期间应继续抽水。待底板混凝土强度达到70后，对集水井逐个停止抽水，逐个封堵。封堵方法是，将滤水井中的水抽干，在套筒内迅速用干硬性的高强度混凝土进行堵塞并捣实，然后上法兰盘盖，用螺栓拧紧或焊牢，上部用混凝土填实捣平。2不排水封底不排水封底即在水下进行封底。要求将井底浮泥清除干净，新老混凝土接触面用水冲刷干净，并铺碎石垫层。封底混凝土用导管法灌注或用推石灌浆法灌注。待水下封底混凝土达到设计要求强度后，即一般养护为710d，方可从沉井中抽水，按排水封底法施工上部钢筋混凝土底板。命题点10 构筑物满水试验的技术要求1水池满水试验的前提条件池体结构混凝土的抗压强度、抗渗强度或砖砌体水泥砂浆强度达到设计要求。现浇钢筋混凝土水池的防水层、水池外部防腐层施工以及池外回填土施工之前。装配式预应力混凝土水池施加预应力或水泥砂浆保护层喷涂之前。砖砌水池的内外防水水泥砂浆完成之后。进水、出水、排空、溢流、连通管道的安装及其穿墙管口的填塞已经完成。水池抗浮稳定性，满足设计要求。2构筑物满水试验程序按下述程序进行：试验准备水池注水水池内水位观测蒸发量测定+有关资料整理。3构筑物满水试验要求(1)注水：向池内注水分3次进行，每次注入为设计水深的13。注水水位上升速度不超过2m24h，相邻两次充水的间隔时间，应不少于24 h。每次注水后宜测读24 h的水位下降值。(2)外观观测：对大中型水池，可充水至池壁底部的施工缝以上，检查底板的抗渗质量，当无明显渗漏时，再继续充水至第一次充水深度。在充水过程中，对池外观进行检查，渗水量过大时停止充水，进行处理。(3)水位观测：池内水位注水至设计水位24h以后，开始测读水位测针的初读数。测读水位的末读数与初读数的时间间隔应不小于24h。水位测针的读数精度应达到01 mm。(4)蒸发量的测定：有益水池的满水试验，对蒸发量可忽略不计。无盖水池的满水试验的蒸发量，可设现场蒸发水箱，蒸发箱可采用直径约为500mm，高约300mm的敞口钢板水箱，水箱应作渗水检验，不得渗漏。水箱固定在水池中，充水深度可在200mm左右，并在水箱内设水位测针进行测定。测定水池中水位的同时，测定水箱中的水位。4满水试验标准水池构筑物满水试验，其允许渗水量按设计水位浸湿的池壁和池底总面积(m2)计算，钢筋混凝土水池不得超过2L(m2d)，砖石砌体水池不得超过31(m2d)。命题点11 城市污水处理方法污水中各种污染物质可分为悬浮物质、胶体物质和溶解性物质。污水处理就是利用各种方法将污水中所含有的污染物质分离出来，或转化为稳定和无害的物质从而使污水得到净化。城市污水处理方法，按原理可分为物理处理法、生物处理法和化学处理法3类。物理处理法：利用物理作用分离污水中呈悬浮状态的固体/考 试大/污染物质的处理方法，主要有筛滤法(格栅、筛网)、沉淀法(沉砂池、沉淀池)、气浮法、过滤法(快滤池、慢滤池)和反渗透法(有机高分子半渗透膜)等。生物处理法：利用微生物的代谢作用，使污水中呈溶解性、胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害物质的处理方法。主要可分为两大类：利用好氧微生物作用的好氧氧化法和利用厌氧微生物作用的厌氧还原法。好氧氧化法广泛用于处理城市污水，主要有活性污泥法(氧化沟、曝气池等)，生物膜法(生物转盘、生物滤池、接触氧化法等)；厌氧还原法主要有厌氧塘，污泥的厌氧消化池等。化学处理法：利用化学反应分离污水中的污染物质的处理方法，主要有中和、电解、氧化还原和电渗析、气提、吹脱、萃取等。命题点12 污泥处理在污水处理过程中产生大量污泥，这些污泥的成分非常复杂，不仅含有很多有毒物质(如病原微生物、寄生虫卵以及重金属离子等)，也含有可利用物质(如植物营素氮、磷、钾、有机物等)。污泥很不稳定，不能任意堆积和排放，否则会影响污水厂的整体效果，危害环境卫生。因此污泥在最终处理前需要进行妥善的稳定处理。这不仅可以消除污泥的危害，还可以回收污泥中的有用物质，以便达到变害为利，综合利用的目的。污泥中干物质量约为3050sL，含水率高(97以上)，体积庞大，其处理费用较高，约占全厂运行费用的2050，所以对污泥处理必须给予充分重视。城市污水厂污泥处理的常用方法及流程如图：上述流程，可按不同要求及具体条件进行组合。沉淀物按其主要成分的不同，可分为污泥和沉渣。以有机物为主/考 试大/要成分的沉淀物称为污泥。它的特点是：有机物含量高，易腐化发臭。有的含有寄生虫卵和病原体，颗粒密度较小(接近水的密度)，含水率高且不易脱水，便于用管道输送。例如，初次沉淀池和二次沉淀池分离的沉淀物均属污泥。以无机物为主要成分的沉淀物称为沉渣。它的特点是：颗粒较粗，密度较大，含水率不高易于脱水，化学稳定性高，流动性差，不易用管道输送。例如，沉砂池中排出的沉淀物主要为砂、煤屑等，故属于沉渣。污泥按其产生的来源可以分为以下几类：(1)初次沉淀污泥：来自初沉池，其性质随污水的性质而异。(2)剩余活性污泥：来自生物膜法与活性污泥法后的二次沉淀池。(3)熟污泥：初次沉淀污泥和剩余活性污泥经消化处理后即称熟污泥或称消化污泥。(4)化学污泥：用化学处理污水所产生的污泥称化学污泥。1污泥的浓缩污泥的含水率很高(一般在97以上)，因而体积很大。为了便于污泥的运输、处理和处置，需要降低污泥的含水率。一般的浓缩技术可使剩余污泥含水率由99降至9798，初沉污泥的含水率可降至8590。污泥经浓缩后仍呈流态，但体积可以大为减小。污泥浓缩的方法主要有重力浓缩法、气浮浓缩法和离心浓缩法。其中以重力浓缩法使用最为广泛。2污泥厌氧消化污水在处理过程中产生的污泥，含有高浓度的有机物，通过微生物的代谢作用使其降解。但是在自然条件下的分解过程由于供氧不足产生厌氧状态，称之为污泥腐败。污泥腐败产物中存在硫化氢及硫醇等恶臭物质，对环境卫生产生严重影响，因此，必须对污泥进行稳定处理。污泥稳定处理的方法主要有：化学稳定法，即使用化学药剂杀死微生物，使污泥在短期内不腐败；生物稳定法，即在人工控制条件下，加速污泥中有机物的分解，使有机物变为稳定的无机物。生物稳定法又分为厌氧消化和好氧消化两种方法。由于污泥中有机物浓度很高，在一般情况下多采用厌氧消化法，采用的构筑物称为污泥消化池。污泥厌氧处理又称厌氧消化，即在无氧条件下，利用兼性菌及专性厌氧菌的作用来降解有机污染物。3污泥脱水与干化污泥经浓缩处理后，含水率仍然很高，一般在9597左右，体积仍很大。为了便于污泥的运输和最后处置，需要进一步降低污泥含水率，将污泥含水率降低至85以下的过程称为脱水干化。脱水后的污泥体积大为减小，具/考 试大/有固体的性质，呈泥块状。污泥脱水的方法主要有自然脱水及污泥烘干、焚烧等。(1)污泥干化场：污泥干化场的优点是：方法简单，不需要机械设备。但是占地面积大，卫生条件差，因而在大型污水处理厂不宜采用。(2)机械脱水：机械脱水的特点是占地面积小，工作效率高，卫生条件好。机械脱水设备的种类很多，常用的有真空过滤机、压力过滤机和离心脱水机等。各种机械脱水设备工作的基本原理都是以过滤介质，(一种多孔性物质)两面产生的压力差作为推动力的，污泥中的水分被强制通过过滤介质，固体颗粒被截留在介质上，从而使污泥脱水。命题点13 城市污水的常规处理工艺1一级、二级、三级污水处理工艺现代处理污水工艺技术，按照处理程度，可以分为一级、二级、三级处理污水工艺。一级处理：在污水处理设施进口处，必须设置格栅，主要是采用物理处理法截留较大的漂浮物，以便减轻后续处理构筑物的负荷，使之能够正常运转。沉砂池一般设在格栅后面，也可以设在初沉池前，目的是去除比重较大的无机颗粒。初沉池对无机物有较好的去除效果，一般设在生物处理构筑物的前面。经过一级处理后的污水BOD5一般可去除30左右，达不到排放标准，只能作为二