污水厂地下结构预制装配技术研发与工程应用

污水处理厂地下结构预制装配技术研发与工程应用工程概况1.1工程背景白龙港污水处理厂是亚洲最大的污水处理厂，也是世界最大的污

水处理厂之一。目前总处理能力280万m³/d，工程服务面积约

995km²，服务范围包括南汇区（现属浦东新区）及部分中心城区，

处理能力占上海市污水处理能力的1/3左右。本标段西北地块为全流程地下污水处理厂（50万m³/d，一级A），

通过本工程及周边同期在建提标改造标段工程，总体新增120万m³/d生

物处理设施和280m³/d的深度处理设施。31.2地理位置位于上海市浦东新区合庆镇内

人民塘路以西，张家浜河长江滩涂以南，白龙港污水处理厂西北地块。大临BLG-C3标41.4建筑概况p地下箱体占地面积：70529.18㎡p基础埋深：15.5m（箱体上覆土0.5～2.0m）地下两层（6.9m、5.4m）箱体51.5预制装配式施工范围（B0板）生物反应池区域（A6区）、二

沉池区域（A7区）柱网较规则

，上部箱体层高为5.4m，顶层

板采用预制装配式结构。顶层为装配式区域（现浇梁+预制板+整浇层）域地下污水处理设施及附属设施平面示意图6预制装配式试验区概况2.1施工现场平面布置现场大临往C2标方向

2号门B2区预制装配式示范区预制装配式试验区往1号门方向82.2预制装配式试验区概况预制装配式试验区位于建设场地西北角，采用与建

设工程1：1等比例大小构件设计。试验区采用2X1跨。长7.4X2=14.8m，宽6m。

结构施工采用现浇柱+预制梁节点+现浇节点间中

段+预制板+整浇层的结构形式。试验区柱为400X850和400X800（mmXmm），

采用现浇施工，柱顶预留插筋穿过柱梁节点锚固。主梁为400X1100（mmXmm）次梁为350X900和350X800（mmXmm）

楼板厚250mm，其中预制板板厚100mm预制柱梁节点

共计6个预制主次梁节点

共计7个预制次梁节点

共计2个预制板共计8块预制装配式试验区平面图预制装配式试验区剖面图92.3二维预制节点简介二维预制节点的预制段长度为该梁段跨距的L/3，两个预制节点间采用现场浇筑施工。

本工程预制节点长度约为1800mm～2400mm，宽度1000mm～1800mm，重量约为1.8t～3.0t。

预制节点预留钢筋接驳器，现浇段钢筋通过预留接驳器与预制节点连接，两侧钢筋在现浇段内以搭接形

式连接。L1L1111012a20D140b5030钢筋由接驳器连接钢筋绑扎连接二维预制节点模型阴影部分即为预制区域102.3预制装配式试验区施工工序①现浇柱施工②节点下排架搭设③预制节点吊装④节点间现浇段施工⑤预制板吊装⑥整浇层施工112.5预制装配式试验区施工记录①柱顶钢筋定位复核②柱梁吊装③钢垫块固定标高④标高确认复核⑤其余节点吊装⑥柱梁节点座浆封堵122.5预制装配式试验区施工记录⑦灌浆孔孔道检查⑧灌浆料拌合⑨灌浆施工132.6预制节点间现浇段施工预制节点间1.5m长梁构件采用工具化模板体系施工。工具式模板支架体系采用预制节点预埋两个Ø18的孔洞，预制梁节点吊装至指定位置

后，采用孔内穿插Ø16的螺栓，构件上部铺设10厚钢板垫片，螺母固定，下挂16#工字钢

（10mm厚U型钢板包边固定），在梁截面处采用铝膜的面板形式。工具化模板支架体系示意图工具化模板实景照片142.7预制装配式结构实景试验区实景照155.1B0层预制板根据设计图纸，生物反应池区域

（A6区）、二沉池区域（A7区

）顶层板采用预制装配式结构。

板厚250mm：100mm预制板

+150mm整浇层。B0层（顶层）100mm预制板预制板长2400mm～3600mm宽3200mm～3600mm桁架筋间距600mm+150mm整浇层重量1.9t～2.6t预制板底钢筋不外伸，采用板底附加钢筋形式165.2B0层预制板施工方案本工程B0层预制板支撑于现浇梁侧挑耳上，挑耳下方设置盘扣式模板支架。

预制板利用自身强度搁置在挑耳（150mmX150mm）上，预制板下不再另外搭

设模板支架。175.3B0层预制板施工记录预制板吊装采用四点起吊，吊绳与预制板保持45°～60°。叠合板吊装梁挑耳清理座浆层施工预制板就位186.1科研攻关集团集成示范类研究课题课题名称：超大型地下污水处理厂工业化绿色施工技术研究∙大规模深基坑无内撑支护形式研究∙搅拌预制复合桩设计施工关键技术研究

四大研究主题∙地下污水处理设施预制装配整体式结构设计施工关键技术研究∙地下污水处理设施超长薄壁混凝土浇筑施工技术研究序号研究内容备注1坑底裙边加固对基坑变形的影响分析2大规模基坑土方开挖方式对坑底土体隆起影响研究3搅拌预制复合桩挤土效应研究4搅拌预制复合桩施工工法及质量控制研究5预制装配整体式结构快速施工工艺研究6超长混凝土结构混凝土配合比研究……196.2论文类论文序号类型名称备注1桩基劲性复合桩施工工艺的应用已见刊发表2桩基单轴搅拌桩桩架改造工艺设计及施工已见刊发表3科学研究劲性复合桩对周围环境的影响已投稿排版中4基坑超大超深无支撑基坑施工技术已投稿排版中5基坑多种降水方式在超大超深基坑中的应用已投稿排版中6结构预制装配式结构在地下污水处理厂中的应用已投稿排版中7科学研究跳仓法施工在地下污水处理厂中的应用已投稿排版中8结构二维构件预制装配式试验研究已投稿排版中9数字建造BIM技术在地下污水处理方的应用已投稿排版中206.3专利类专利序号类型名称备注1发明/实用一种防挤土全长复合搅拌杆已提交并受理2发明/实用一种用于劲性复合桩上下喷浆工艺已提交并受理3发明/实用一种用于钻杆垂直度控制自动调垂系统已提交并受理4发明/实用一种用于超深置桩钻机的桩架系统已提交并受理5外观设计一种用于搅拌桩可视化高效全自动控制系统已提交并受理6实用一种装配式二维构件梁柱节点设计方法已提交并受理7发明/实用一种控制二维构件精度的工具化支架已提交并受理8发明/实用一种应用于装配式现浇段无支撑工具化模板体系已提交并受理9发明/实用一种应用于异形混凝土结构钢模板已提交并受理10发明/实用一种无对拉螺栓对称钢模板体系已提交并受理11实用一种用于基坑抢险快速应急斜撑施工方法已提交并受理12实用一种入坑通道设置方法已提交并受理13实用一种应用于超大超深型基坑强排水方法已提交并受理14实用一种可移动可伸缩重复利用工具化顶棚已提交并受理216.4部分成果展示发表论文授权专利获奖证书获奖证书22推广及应用7.1推广UHPC简介p超高性能水泥基复合材料（简称UHPC）p以水泥基材料和RPC高强混凝土制备原理为基础研发而成。p基本组成成分有：水泥、纤维、硅粉、聚羧酸高效减水剂。p超高强度：p超高韧性：极限拉伸变形大于0.2%，类似金属变形性能。p超高抗开裂能力：钢筋屈服之前最大裂缝宽度仅为0.02-0.03mm,钢筋抗拉强度设计不受正常使用极限状态裂缝宽度验算影响。p裂缝自愈合：0.1mm左右裂缝7天左右实现裂缝自愈合。新拌状态硬化状态抗拉性能247.1推广预制装配式结构体系设计p本工程提出一种新型预制装配式框架体系的设想。p该体系亦由预制梁、预制柱和预制楼板组成，但与传统体系不同，新型体系梁柱节点和柱节点使用基于UHPC材料的后浇节点。p预制梁和预制柱通过节点拼接成整体框架，具有形式灵活、施工高效、结构可靠的特点。梁梁节点柱柱节点257.1推广梁梁节点设计p梁与十字梁节点钢筋使用搭接连接的方式，连接的搭接长度为10d，浇筑材料使用UHPC，以保证装配式节点与现浇节点具有相当的抗震能力。p预制钢筋混凝土柱在节点区域应预留一定长度的悬臂梁，再与钢筋混凝土预制梁进行现浇UHPC连接。这样可以使节点在受力破坏时首先在梁端形成塑性铰，符合“强节点、弱构件”的设计思路。搭接长度为10d梁梁节点设计267.1推广柱柱节点设计p框架通过预埋在2层柱子里的10号工字钢支撑在1层柱子上，完成竖直方向的定位；同时靠两侧斜撑杆件支撑柱体，完成水平方向的定位。p通过预埋在预制柱里直径50的灌浆孔进行UHPC的灌浆，形成整体。搭接长度为10d柱柱节点设计277.2方案试验“构件预制+节点后浇”试件破坏形态整体破坏形态边柱柱脚破坏柱脚翘起左边柱及梁裂缝中柱及梁裂缝右边柱及梁裂缝287.3应用金山区枫泾古镇04-05地块p地点：本项目北邻枫沛路，东靠园田路，南邻杨家娄河，西邻陈家湾港。p规模：用地面积18852.7㎡，总建筑面积55515.77㎡；共由12座建筑单体组成，其中住宅10座，配套P站1座，配套垃圾房1座，地下车库1座（局部地下二层）。p预制建筑概况：高层住宅、多层住宅结构形式均采用剪力墙结构。配套公建结构形式采用框架结构。p工程造价：98500万元项目效果图项目平面布置图297.3施工实景照UHPC连接节点整体照片307.4经济成本分析p就30#楼部分，使用UHPC预制构件安装体系可节约成本约2.52万元。直接成本减少39%。p另外，使用UHPC预制构件安装体系取代传统构件连接方式，不仅节约了用传统钢管扣件的租赁费，运输费、灌浆套筒材料人工费等，同时也提高了连接质量，降低套筒

连接产生的质量问题，减少不合格产品维修改费用，综合提高工程质量，对生产成本

的节约也有一定的影响。经济分析常规做法UHPC做法对比分析排架满堂架/46160元主、次梁底支撑/23080元节约50%柱底节点连接灌浆套筒/9892元UHPC连接/9694元节约2%梁梁节点连接钢筋搭接/1250元UHPC连