都匀市九龙湖供水工程南沉淀池病害调查与分析

都匀市九龙湖供水工程南沉淀池病害调查与分析

杜均市九龙湖供水工程位于杜均市以北306家工厂的右侧。西北面是正在建设的茶园水库。项目建成后，可每天在杜均匀市提供10万吨自来水。项目总投资约18900万元。这是杜均市的主要建设项目之一。工程主要由引水系统、水处理系统、供水系统等部份组成,其中水处理系统为该项目的主要部份。它由沉淀池、过滤池、清水池等部份组成。工程于1998年开始建设,目前土建工程基本完成,安装工程正在进行。2001年2月24日水处理系统中的南沉淀池施工完毕后,开始进行满水试验。试验进行到2月26日时,发现池壁出现两条裂缝,分别位于水池两侧的中部,成对称分布,同时暂停了注水,至3月7日又重新注水作满水试验,并对出现的裂缝进行观察。3月19日在裂缝两旁又发现两条新的裂缝,3月28日,当注水加至3.4m高时,水池的水位开始下降,数小时后,下降至0.6m左右,同时又发现7条新裂缝,随后相关部门暂停了试验,并组织工程技术人员对沉淀池进行了检查,检查结果整个水池发现裂缝共11条,均出现在池壁上,池底部设置的排泥管连接处脱接,局部人工换填的砂垫层被破坏,地基局部下陷并有土洞形成。具体沉淀池平面图见图1。满水试验失败后,相关部门随即对整个施工场地及建筑物进行了检查,检查发现该沉淀池地基破坏严重,不但砂垫层被破坏,而且地基中出现水流造成土洞,排水池底部的排泥管大部份接头脱落,不能使用。其它水池及土体未发现异常情况检查后,随即制定详细的观察制度及事后处理方案。对于事故的原因,有关各方意见不一,经反复讨论和研究,为确保该工程的建设工期,决定在对出现的问题进行处理。处理方案是:对沉淀池及临近水池基础四周进行帷幕灌浆,土洞用浆砌毛石填充,将排泥管另行设在池内部。现已按处理方案处理完毕。通过对这次事故的调查和分析,笔者认为以下几方面的问题值得我们加以注意和改进。1、排泥管接头处脱落是此次沉淀池漏水的直接原因。但造成排泥管接头处脱落的原因却一直存在不同的看法:一种看法是地基下陷引起排泥管接头处脱落,依据是沉淀池土体存在突发性下陷并形成土洞;第二种看法是排泥管接头处施工不当引起脱落;第三种看法是沉淀池局部人工换填的砂浆垫层,施工时未达到设计要求,使排泥管沉降不均,造成接头处脱落;第四种看法是排泥管埋设不当,在水压力作用下,下沉过大引起接头处脱落从而导致水进入地基并将其破坏。笔者认为第四种看法比较接近实际情况,主要理由有以下几点:(1)施工现场人员对排泥管的埋设重视不够,对排泥管垫层的施工没有特别的措施,如对垫层混凝土强度的控制垫层的施工没有特别的措施,如对垫层混凝土强度的控制和垫层的宽度及厚度的控制不严,造成垫层混凝土较为松散(排泥管基础见图2)。(2)施工过程中,对排泥管接头处可能发生脱落,预见性不强对接头处的施工处理,仍按普通的办法,即1:2水泥砂浆坎实,未加设钢筋,使接头处的抗拉能力很差,不足以抵抗加水压后在接头处形成的拉应力(排泥管大样见图3)(3)在满水实验中,由于水位不断升高,整个池底板对土产生的压力比排泥水管在水压作用下对土产生的压力增加得慢,使得水池整体与排泥管的下沉速度不一致,特别是该沉淀池地基情况复杂,地基有一部份为人工换填的砂垫层,压实密度仅为85%,允许沉降量较大。因此排泥管下沉速度明显较池底板快,当到一定的程度时,接头处的坎实水泥砂浆破坏,排泥管与接头脱开,造成池水流入基础,从而将地基破坏,如图4.根据荷载计算的公式,池底水压力及排泥管水压力分别为P底板=h1γ水P排泥管=h2γ水水荷载引起的水池地基附加应力及排泥管垫层下的地基附加应力分别为R1=P底板=h1γ水R2=P排泥管/B=h2γ水/0.5=2h2γ水其中B为排泥管垫层宽度,由地基附加应力引起的沉降力分别为S1=KR1.K为常数可根据地勘报告提供的有关数据按《地基基础设计规范》第5.2.5条公式计算。S1为水池沉降量,S2为排泥管沉降量.由此可见,排泥管沉降量要大于水池沉量。2、对于类似九龙湖供水工程所处地质情况较复杂的地方建议排泥管的设计作如下改进:(1)将排泥管的接头处改设在水平段,并加强接头的构造处理,如加钢筋笼将坎实的水泥砂浆改为细石混凝土等措施。其目的是减少接头所承受的拉力,改善受力状况;(2)如条件允许,最好将排泥管由水泥管改为金属管,使竖管和水平管形成刚性连接;(3)把排泥管的位置加以改变,将排泥管设于池底板上部,使排泥管与水池沉降一致,(如图3、关于水池的裂缝产生原因,也有几种看法。一种看法是碱骨料反应所致;第二种看法是温度裂缝;第三种看法是地基不均匀沉降引起的裂缝。从目前情况,第二种看法比较接近实际,首先该沉淀池均为C20砼浇注,每立方混凝土水泥用量在300公斤左右,混凝土碱含量不大,并且经过数月的观察没有发现裂缝产生碱骨料发应所出现的特征。混凝土骨料经化验,基本不含二氧化硅。因此碱骨料反应可以排除,其次,沉淀池全部由钢筋混凝土浇注而且结构形式简单,底板及池壁混凝土厚度均达40cm以上,刚度极大,即使地基不均匀变形,也难以造成混凝土结构裂缝。从裂缝宽度看,上、下均在0.25mm左右,与结构裂缝上宽下窄或下窄下宽有根本的区别。因此,温度裂缝的可能性最大,其理由有二点:(1)沉淀池盛水后,内外温差大,并且混凝土量越大,温度的影响就越明显,沉淀池几何尺寸为38.2m(长)×14.1m(宽)×5m(高),体量较大对温度的反应敏感;(2)沉淀池池壁钢筋和温度伸缩缝虽然设置了,但具体进行施工时与理想状态有一定的差别,如钢筋保护层过大,钢筋间距偏大等缺陷,客观上为温度裂缝的产生创造了条件;(3)裂缝出现在加水过程中,也就是说裂缝出现的时间在池内外温度不一致的时候。从现场情况看,由于产生的裂缝宽度较小,还在国家标准的允许范围内,处理方法也较为简单,不会对水池的正常使用产生大的影响。