利用水浮力漂移钢筋混凝土化粪池的工程实践.doc

利用水浮力漂移钢筋混凝土化粪池的工程实践工程背景同安工业集中区湖里园办公大楼是一栋12层带地下室的建筑，由于设计方案调整，主楼由用地南侧调整到北侧。调整后地下室施工范围内有一座已建成的化粪池。化粪池的长轴线与地下室外墙刚好重合。经与设计单位研究认为，该化粪池必须拆除，迁移到办公楼范围之外。化粪池已投入使用一年，型号为G13-100SF，有效容积100m3。处理方案针对这个问题，建设单位组织设计、监理和原化粪池施工单位进行了多次协商，提出三套方案，并对各个方案进行技术经济分析，最终决定采用以下方案进行处理：1、立即选址新建一个化粪池，作为原化粪池的替代，保证原化粪池承担的三幢厂房的污水处理。2、新化粪池建成后，将原化粪池的管线改接入新建化粪池。3、将原化粪池迁移到新的位置，为办公楼的兴建排除施工障碍，移位后的化粪池作为办公楼建成后的化粪池使用。化粪池迁移方案的技术分析论证该方案的设想是根据阿基米德原理，利用水浮力使原化粪池成为一座漂浮体，再用外力牵引至指定位置就位。通过计算，我们知道该型号化粪池（HFC）自重约为140吨，总体积（计算至化粪池顶板上表面）176.8 m3。在整体没入水中的情况下，可产生36.8吨的上浮力。阻力（池底粘接力）分析：HFC底砼与土壤的接触面积A=13.43.7=49.58m2据原化粪池施工记录显示:该HFC底10mm砼垫层铺设在标贯15击的残积砂质粘性土上，当时表面无地下水渗出，土体未产生扰动。根据地勘单位的地勘报告中“土工实验成果表”提供的该土层天然快剪粘接力C=30Kpa砼-土粘接力FN=AC=49.5810630103/101650KNF浮G+FN如果该粘接不解除,单靠浮力是无法使化粪池“漂”起来的。因此，如何消除池底化粪池与土壤之间的粘接就成为此迁移工程的关键。掏挖的方法是解决此问题较为直接的办法。但是由于当时处于雨季，存在地下水、缺乏专业机械，而采用人工的办法时间较长，危险性较大等问题，因此这个方案被否定了；采用吊车提升的方案受设备来源和成本的限制，这个方案也被否决了。钢筋混凝土化粪池的整体性好，刚度大，在顶盖侧面施加一定的外力F若能使化粪池产生倾斜，就能破坏土-砼之间的粘接约束，让化粪池漂浮起来，如图。通过力学计算可以知道所施外力F的大小。 在无水的情况下，以O点为原点的力矩平衡方程：GB/2+B2CL/3=FH G：化粪池自重；B：化粪池底宽；H：化粪池高度；L：化粪池长度；C：土的天然快剪粘聚力，取值为30Kpa。由上述算式可以得出外力F应大于1100KN。周边灌水后，在浮力作用下，自重G可不考虑，此时池底粘接产生破坏的外力F=440KN从上述计算我们可以得出这么一个结论：44110吨的侧推力即可使土砼之间的粘接产生破坏，这个力可以通过千斤顶提供。四、化粪池漂移的实施利用水浮力克服HFC自重，利用千斤顶施以侧力破坏土砼之间粘接力的方案，经设计、监理、地勘等单位专业人员组成的专家小组论证，认为该方案在技术上可行，经济上合理，可以付诸实施。具体步骤如下：1、在现场无施工障碍物的情况下，通知使用单位暂停使用化粪池，截断进出污水管道（改接入新做化粪池），并用污水泵将化粪池内污水和淤泥抽空，最后将化粪池两端进出水口堵死。2、定位放线，准确确定漂移后化粪池的坐标位置及污水进出口标高控制点。3、土方开挖及垫层施工。根据确定好的化粪池的坐标位置确定开挖边线，并设置定位桩，以便漂移定位。开挖时控制好基底标高，周边开挖1.5m宽的操作面。为了保证漂移后化粪池的平整度，做100mm厚C10混凝土垫层。开挖土方堆放至周边场地，用于以后回填。4、利用办公楼建设工地正在施工的静压桩机的配重块（1.21.21.2m,自重8吨）吊置于化粪池与土壁之间作为千斤顶的支点,施力点选择在顶盖与隔板交点,设三处施力点,每处设一台3050吨的螺旋千斤顶从侧壁顶化粪池，使之与池底基土完全脱离。化粪池撼动后，同时往基坑内放水，化粪池淹没后呈漂浮状态。5、以挖掘机牵引化粪池移动至预定坐标位置后，打开化粪池两端封堵的出入口，使水灌入池中，化粪池下沉就位。以三台水泵抽干基坑内水，无误后回填土方。结束语若原化粪池拆除重建，预计发生费用约8万元，工期约16天。而本次漂移工程，从开挖