辐流沉淀池薄壁堰槽和刮泥装置结构优化

陈周云

（中国葛洲坝集团第五工程有限公司，湖北 宜昌 443002）

巴基斯坦卡洛特水电站砂石加工系统所处地理位置较为特殊，环境保护工作标准高，要求严，其系统水处理工艺是结合国内溪洛渡、白鹤滩等水电工程的设计、施工、运行经验，采取“细沙回收预处理+辐流沉淀池沉淀+机械压滤脱水”相结合的水处理回收工艺。

辐流沉淀池为水处理工艺中承上启下的关键环节，为圆形薄壁钢筋混凝土结构，尤其进、出水堰槽为悬壁微型钢筋混凝土，工艺复杂，施工难度及资源投入较大。另外，进水堰槽底部均匀分布配水孔，其目的是水、沙混合物通过配水孔排至辐流沉淀池内通过沉淀后清水进入出水槽并回收利用。结合以往运行经验，水、沙混合物进入水槽后部分细沙沉积并未通过配水孔均匀分配排至池内，尤其是距进水口远端大量沉积和附着，未能达到均匀配水效果，影响了回收水质量。

本文以巴基斯坦卡洛特水电站为例，通过优化薄壁钢筋混凝土堰槽结构以及增设水槽刮泥装置，较好地解决了辐流沉淀池施工难度大和配水不均等问题，加快了施工进度，同时提高了回收质量。

1 辐流沉淀池薄壁堰槽和刮泥装置设计

1.1 薄壁堰槽

1.1.1 结构设计技术参数

薄壁堰槽的结构设计技术参数见表1，通过设计参数可知，辐流沉淀池堰槽结构尺寸较小，钢筋布置紧密，工艺复杂，施工技术、质量控制难度系数较大。

表1 辐流沉淀池薄壁堰槽结构设计技术参数

1.1.2 施工难度分析

薄壁堰槽的施工难度主要体现在以下四个方面：

（1）堰槽结构见图1，堰槽结构与辐流沉淀池池壁同步施工，堰槽钢筋嵌入池壁内，施工工艺复杂。

图1 堰槽结构示意图（单位mm）

（2）结合当地劳动力技术、技能落后，精确完成圆形堰槽配筋布置以及模板加工安装难度较大且质量无法保证。

（3）堰槽悬挂于池壁上部，施工期间大量脚手架投入与占用，不利于辅材短时间周转利用，影响后续施工进程。

（4）采取辐流沉淀池与堰槽同步施工需要消耗大量物资材料，成本控制和施工进度无法保证，尤其是处于物资匮乏的当地更为突出。

1.2 刮泥装置

辐流沉淀池刮泥装置运行构件由传动机构、刮泥机轨道、底部刮泥板、挡水裙板等组成，见图2。辐流沉淀池刮泥装置采用底部刮泥设计，结合以往水处理系统运行经验，进水槽承担水、沙混合物的分配任务，长时间运行后泥沙附着于水槽内，而且受泥沙淤积、附着阻挠作用，混合物不能均匀地通过配水孔排至池底并且存在堵孔风险。因此，进水槽增设刮泥装置十分必要，通过刮泥装置可以有效解决水、沙混合物分配不均和堵孔风险等问题，同时提高了回收水质量。

图2 刮泥装置示意图

2 薄壁堰槽结构优化

薄壁钢筋混凝土堰槽的施工难度大、工艺复杂且严重影响辐流沉淀池整体施工进程，不利于质量、进度和成本控制。因此，经研究分析，采用了三角支架+镀锌卷板薄壁堰槽置换优化混凝土结构型式。

2.1 工艺原理

薄壁堰槽结构优化的工艺原理具体包括：

（1）辐流沉淀池主体池壁浇筑过程中设预埋钢板两排，间距2 m，浇筑工序完成后进行三角支架安装、焊接。

（2）镀锌卷板堰槽由底板、槽壁以及溢流装置和底部配水孔组成。各部件按照结构设计尺寸分部拼装、焊接，最终形成固定整体结构。

三角支架+镀锌卷板堰槽见图3，镀锌卷板堰槽效果的实拍照片见图4。

图3 三角支架+镀锌卷板堰槽示意图

图4 镀锌卷板堰槽效果图

2.2 技术参数

采用三角支架+镀锌卷板堰槽代替薄壁钢筋混凝土结构，其特点是更加节能环保，制作安装方便，在保证设计截面满足要求的同时，质量更有保证，而且施工工期较短。三角支架+镀锌卷板堰槽的主要技术参数详见表2。

表2 三角支架+镀锌卷板堰槽技术参数

2.3 工艺流程

辐流沉淀池三角支架+镀锌卷板堰槽主要工艺控制要点在于三角支架制作安装、堰槽结构尺寸和水平高程控制。三角支架上部结构处于同一平面高程，支架安装完成后进行堰槽制作、焊接，其工艺流程见图5。

图5 三角支架+镀锌卷板堰槽工艺流程图

2.4 施工要点

（1）预埋钢板

预埋钢板施工与池壁钢筋制安同步进行。按照设计高程分别标记横撑和斜撑预埋钢板位置，池壁模板拆除后清除预埋板表面杂质并进入下道工序。

（2）三角支架

三角支架选用∠63角钢，按照结构尺寸下料后以先横后斜的安装顺序，安装过程中做好控制测量。

（3）镀锌卷板堰槽

堰槽采用热轧镀锌卷板制作，由进水槽、出水槽（溢流装置）和底板组成。镀锌卷板堰槽工序：底板→进水槽→出水槽（溢流装置）。堰槽制作完成后进行注水试验和检查漏点，满足要求后注水运行。

3 刮泥装置结构优化

鉴于以往辐流沉淀池运行经验，水、沙混合物进入水槽后，槽底沉积附着大量泥沙并发生配水孔堵孔现象，直接影响分配效果，造成回收水质变差。因此，通过在进水槽内增设刮泥装置，有效解决分配不均和回收水质不达标等问题。

3.1 工艺原理

利用传动机构作为支点，增加下垂式刮泥装置，刮泥装置随传动机构联动运行并最终起到刮泥效果。

刮泥装置由主支撑构件、钢夹板、橡胶刮泥挡板和可调节螺栓组成，见图6，效果图见图7，大样图见图8，1－1剖面图见图9。

图6 进水槽刮泥装置示意图

图7 进水槽刮泥装置效果图

图8 刮泥装置大样图

图9 1－1剖面图

3.2 技术参数

刮泥装置采用轻型钢结构和橡胶刮板制作而成，制作方便快捷，构件个体小，易检修更换，运行刮泥效果显著，该装置的主要技术参数详见表3。

表3 刮泥装置主要技术参数

3.3 施工要点

在进水槽内增设刮泥装置的施工要点主要包括三个方面：

（1）主支撑构件由两根型钢通过连接件组装、焊接而成，加工成品构架通过与传动架构焊接固定，作为刮泥装置主要支撑构件。

（2）钢夹板作为构件与橡胶刮板的关键部件，由固定和自由两块组成，固定块与主构件焊接固定，自由块在安装橡胶刮泥板时可拆卸。钢夹板上设有两排滑槽，主要用于刮板磨损后可随时调节螺栓滑移的预留装置，调节刮泥效果并延长刮板使用寿命。

（3）钢夹板和刮板通过螺栓固定，起到调节刮板移动作用。

4 结语

卡洛特砂石拌和系统辐流沉淀池项目建设中，采用了三角支架+镀锌卷板堰槽代替常规钢筋混凝土水槽结构型式，提高了施工效率，缩短了建设工期，减少了资源投入，节省了大量材料消耗，降低了施工成本。辐流沉淀池水槽增加刮泥装置，有效解决了运行期间配水孔堵塞和水、沙混合物分配不均问题，通过增加该装置并投入运行，从根本上提高了回收水质量，降低了损耗，经济效益较为显著。