V型濾池濾板和濾頭安裝關鍵技術研究

張曉平

上海市自來水市南有限公司，上海 200002

引言

V型濾池是氣水沖洗快濾池的一種，因其進水槽形狀呈V字形而得名，也叫均粒濾料濾池（其濾料采用了均質(zhì)砂濾料），它是法國得利滿（Degremont）公司研究、開發(fā)的采用氣水反沖洗技術的池型，目前我國的大中型凈水廠較多應用此種池型。

V型濾池有反沖洗頻率低，效果好，反沖洗用水量少，濾后水水質(zhì)好等多重優(yōu)點，是近年來主流的濾池型式。V型濾池的反沖洗采用氣水反沖+表面掃洗的方式，反沖洗配水配氣的均勻性是決定反沖效果的關鍵因素，配水配氣均勻性取決于中濾板和濾頭的安裝質(zhì)量以及濾板安裝的平整程度。

本文以上海市某20萬m3/d新建水廠的濾池反沖洗系統(tǒng)安裝施工為例，細致研究了V型濾池施工過程中濾頭濾板制作安裝的關鍵技術，提出需關注的問題和解決辦法，避免返工現(xiàn)象，確保工程質(zhì)量。

1 濾板和濾頭安裝關鍵技術

目前國內(nèi)濾頭和濾板安裝大致可分成兩種方式：

（1）預制濾板安裝。濾板采用預制，濾頭安裝在分塊的濾板上，這種方式預制濾板的制作平整度及安裝質(zhì)量是決定配水配氣系統(tǒng)施工質(zhì)量的關鍵。

（2）現(xiàn)澆濾板安裝。濾板為現(xiàn)澆，現(xiàn)澆濾板安裝有高度可調(diào)的長柄濾頭，可以有效保證濾頭安裝高度的誤差在允許的范圍內(nèi)。

目前國內(nèi)較多采用預制濾板安裝，預制濾板的安裝步驟見圖1。

圖1 濾板的安裝施工程序

濾板和濾頭的安裝需遵循嚴格的安裝步驟，每一步均需認真完成，否則會影響到后續(xù)工作的進展。本文對預制濾板的安裝關鍵要點進行了研究總結(jié)。

1.1 濾板安裝前濾池主體結(jié)構精度的檢查

濾池部分關鍵部位的施工精度對濾板和濾頭安裝成功與否至關重要。在濾板和濾頭安裝前，需仔細檢查，如主體結(jié)構未滿足精度要求，需及時整改，否則待濾板安裝后再返工耗時耗力。

(1) 濾板濾頭底部配水配氣孔施工精度非常關鍵

V型濾池配水配氣系統(tǒng)運行的好壞與配水配氣渠道下部的配水配氣孔的施工精度關系密切。為保證配氣配水系統(tǒng)的正常運行，配水配氣孔施工過程必須嚴格把關，孔的尺寸及高度必須保證嚴格按照圖紙施工。配氣孔預埋件與池體混凝土必須保證結(jié)合緊密，否則會出現(xiàn)漏氣的現(xiàn)象。圖2為本工程在施工過程中發(fā)生的由于配氣孔高程誤差導致配氣不均勻的現(xiàn)象，在均勻性試驗過程中給予發(fā)現(xiàn)，最終檢查出配氣管高程相差10mm，遠高于2mm的精度要求。

圖2 配氣管高程誤差過大導致曝氣不均勻

（2）濾梁的施工質(zhì)量會影響濾板的水平進而影響配氣系統(tǒng)的均勻性。

濾梁在濾池主體結(jié)構澆筑完畢后進行二次澆筑完成，濾梁是濾板的支撐結(jié)構，因此濾梁的平整度會嚴重影響濾板的水平度。因此在濾梁施工中必須保證：

a）澆筑過程中保證邊界完整，不出現(xiàn)跑?，F(xiàn)象。

b)保證濾梁上部的水平度，根據(jù)本工程經(jīng)驗，濾梁上部的高差應控制在3mm以內(nèi)，如果誤差過大，可以在濾梁上部抹水泥砂漿時進行修正。

(3) 濾梁上預埋螺桿的精度控制

濾梁上彎鉤螺桿預埋應精確，否則會影響濾板安裝到位，還會影響到螺桿上壓塊的安裝，濾板上濾頭間間距較小，精度不高時螺桿上壓塊會碰到濾頭。

圖3 濾板下濾梁及其預埋螺栓

1.2 預制濾板的制作

預制濾板的制作需關注以下三方面的問題：

（1）預制濾板澆筑

在濾板澆筑的過程，應保證鋼模具良好的透氣性，否則會影響混凝土養(yǎng)護過程中的氣體排出，最終導致濾板表面產(chǎn)生氣泡或者麻面。

（2）預制濾板脫模

預制濾板脫模是保證濾板質(zhì)量的重要一步。脫模時，要避免濾板表面被拉傷的現(xiàn)象出現(xiàn)，否則會影響濾板的平整度。

濾板脫模時出現(xiàn)拉傷等現(xiàn)象，常見原因可分為以下幾個方面：

a）濾板上的脫模劑被破壞，這一般是因為混凝土振搗時間過長引起的。

b）混凝土養(yǎng)護時間不夠，強度不足，導致脫模時被拉傷。

c）脫模劑的選擇、配比、涂抹沒有按照規(guī)定進行。

（3）預制濾板養(yǎng)護

濾板的養(yǎng)護過程往往被忽視，但養(yǎng)護不當，有可能會使濾板出現(xiàn)破損、彎曲和龜裂等現(xiàn)象。為保證濾板質(zhì)量，在養(yǎng)護過程中應注意：濾板堆放場地應平整，濾板堆放時不應傾斜放置；濾板搬運時應注意濾板保護，防止濾板破損；濾板運輸時保證安全，防止掉落和過度震動損傷濾板。

1.3 濾板的就位和調(diào)平

本工程1座V型濾池設有8格，每格又分為2小格，采用預制濾板拼接構造。共設計有480塊預制濾板，每塊尺寸1130×1075×120mm，單塊重量約250kg。

濾板安裝時，不能從室外實施直接吊裝。每格濾池平面尺寸為11000×8150mm，深度為4.25m，濾池之間只有1.95m寬懸挑走道平臺，作業(yè)空間狹窄，作業(yè)環(huán)境比較危險。同時由于每塊板重量比較大，導致濾板安裝極為困難，特別是人工操作存在較大的安全風險。V型濾池構造示意圖見圖4所示。

圖4 V型濾池剖面示意圖

濾板安裝的工作量大，工期緊張，濾池平面尺寸大，深度比較深，安裝危險性大，安裝期間濾板保護要求高，需要尋找一種簡便的安裝方法。

本工程經(jīng)過認真研究，根據(jù)卷揚機提升和輪子滑動的原理組合制作一個簡易方便的安裝機具，可直接進入池內(nèi)將濾板安裝到位。

圖5 垂直運輸裝置圖

圖6 槽鋼滑道示意圖

安裝機具由兩部分組成，垂直運輸裝置和運輸裝置的滑道。垂直運輸裝置如圖5所示，主要負責將走道板上的濾板運輸?shù)跹b至濾池內(nèi)指定位置。幾何尺寸的確定：由于每塊濾板的尺寸為1130×1075mm，濾梁之間的中心距離為1095mm，為了使濾板能夠順利地運進裝置內(nèi)部，且有利于濾池內(nèi)工人安裝操作，在濾板1075mm的尺寸基礎上一邊加大200mm，最終成型的長度確定為1475mm；為了保證整個架體的穩(wěn)定性，又能減小架體移動到滑道中央位置時彎矩較小，架體寬度選為1300mm；濾板運輸裝置(加墊膠皮的雙輪車)的高度為700mm，加上掛鉤和繩索的高度，整個架體的高度為1100mm。經(jīng)過濾板荷載和力的傳遞公式計算值確定，用60mm×60mm方鋼焊接成一個四方架體，在短邊上順長邊方向焊接兩根70×45×6mm的角鋼，在四個立柱和水平桿用60×60×8.5mm鋼做斜撐，成45°角焊接成一體，并且在每個與斜撐焊接的部位加上勁板。

運輸裝置的滑道如圖6所示。單個濾池的幾何尺寸為每格濾池平面尺寸為11000×8150mm，經(jīng)研究，在短方向鋪設槽鋼做滑道。由于鋼材本身具有變形特性，當水平長度達到一定的程度后，受垂直外力作用會出現(xiàn)彎曲，同時還要有人在滑道上行走推動安裝機具。為了提高滑道的剛度，保證濾板運輸平穩(wěn)安全，根據(jù)濾池本身的平面特點，我們在短方向的中間部位設立了一個支點，每根槽鋼的懸空長度變?yōu)?075mm，提高了其穩(wěn)定性，降低了撓度；每塊濾板的荷載約250公斤，加上起重裝置和槽鋼本身的荷載，總計荷載量對槽鋼滑道而言較小。經(jīng)過認真計算，在濾池頂部架設2根l6號槽鋼做滑道。

通過該種機具安裝，在保證安全的前提下，可縮短工期，降低成本，保證質(zhì)量。

1.4 濾板縫的填充處理

濾板之間縫隙的填充有多種方法，常見的兩種方法是：

（1）高彈性瀝青。高彈性瀝青是瀝青和聚丁二烯—苯乙烯的混合物，澆筑過程需要較高的溫度（160℃左右），同時為保證與混凝土的良好粘結(jié)，混凝土界面應預先做好清潔和干燥工作。

（2）雙組份聚硫密封膠。雙組份聚硫密封膠是由液態(tài)聚硫橡膠和多種輔料配置而成，施工前需去除混凝土表面的塵土、附著物等雜物，保證混凝土表面的干燥、平整。

由于高彈性瀝青需要較高的澆筑溫度，施工較為麻煩，本工程采用了雙組份聚硫密封膠作為密封材料，為確保濾板填充的結(jié)構強度和密封性，消除發(fā)生翻板的隱患，對濾板填充進行優(yōu)化如圖7所示。

圖7 濾板和池壁間、濾板和濾板間填充密封方式

1.5 濾頭的安裝

濾頭安裝應注意以下問題：

（1）濾頭安裝應保證濾頭配氣孔的高度一致，配氣管高度方向誤差小于1mm。

（2）濾頭的預埋端應與混凝土結(jié)合牢靠，避免在預埋端和混凝土間產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象。

圖8 濾板安裝后照片

圖9 濾板和濾頭閉水布氣試驗

1.6 濾頭濾板安裝效果檢查

濾頭和濾板安裝好之后，應通過閉水布氣試驗檢查施工質(zhì)量，閉水布氣試驗的目的是在濾池中水位沒過濾頭的條件下，檢查濾板及濾頭的安裝質(zhì)量，主要試驗方法如下：

向濾池中充水至水位沒過濾頭1cm，之后開始氣沖，在氣沖的同時進行觀察，觀察濾板間及濾板與池壁間的接縫處有無漏氣現(xiàn)象，所有濾頭是否均正常曝氣，如果發(fā)現(xiàn)漏氣的接縫或者不曝氣的濾頭，應仔細查找原因，尋找補救措施。

在本工程的閉水布氣試驗中，各接縫無漏氣現(xiàn)象，也沒有發(fā)現(xiàn)不曝氣濾頭，初步證明安裝質(zhì)量達到要求。濾板安裝以及試驗現(xiàn)場照片如圖8和9所示

2 濾池濾板、濾頭安裝精度

《室外給水設計規(guī)范》（GB50013-2006）9.5.35章節(jié)要求： V型濾池長柄濾頭配氣配水系統(tǒng)的設計，應采取有效措施，控制同格濾池所有濾頭濾帽或濾柄頂表面在同一水平高程，其誤差不得大于±5mm。

《給水排水設計手冊第03冊—城鎮(zhèn)給水》第631頁要求：濾板表面應光滑平整，安裝時，每塊板的水平誤差應小于±1mm，整個池內(nèi)板面的水平誤差不得大于±3mm。

根據(jù)以上國家規(guī)范要求，結(jié)合國內(nèi)其它水廠經(jīng)驗，提出本工程濾板濾頭的安裝精度要求：

① 單塊濾板上下面平整度誤差±2mm；② 單塊濾板平面尺寸誤差±2mm；③ 單塊濾板孔中心位置誤差±3mm；④ 單小格濾池安裝濾板與濾板間錯臺±2mm；⑤ 單小格濾池濾板安裝高程±3mm；⑥ 一格濾池(排水渠左右兩小格)濾板安裝高程±5mm；⑦ 整座濾池間濾板安裝高程±10mm；⑧ 配氣管高程誤差必須控制在1mm以內(nèi)。

3 小結(jié)

濾池反沖洗效果是影響濾池出水水質(zhì)的重要因素，而濾頭和濾板的安裝好壞直接決定了濾池的反沖洗效果。針對濾池特殊的運行工藝要求，為保證反沖洗配水、配氣均勻性，濾板和濾頭的安裝必須嚴格按照施工圖紙以及相關的規(guī)范規(guī)定執(zhí)行，確保施工質(zhì)量。本文結(jié)合上海市某20萬m3/d新建水廠的濾池反沖洗系統(tǒng)安裝施工過程，針對V型濾池預制濾板的施工技術進行了分析，對預制濾板的制作、濾板的就位和調(diào)平、濾板縫的填充和濾頭的安裝等過程的關鍵要點進行了研究和總結(jié)，最后提出實際工程中濾板和濾頭的安裝精度要求，可以對今后的工程應用提供相應參考。

[1]陳宇暢, 唐三連等. 普通快濾池與 V型濾池的性能比較[J]. 供水技術，2007,1(05):41～43.

[2]楊長生. V型濾池設計總結(jié)[J]. 工業(yè)水處理，2011, 31(06):90～92.