蛋形消化池是污水处理厂建设中施工难度最大、技术含量最高的构筑物。选择不同的模板体系将导致施工前期投入差异很大。采用小型钢模板与异形钢模板搭配使用的方法,较好地解决了施工精度问题,使工程施工更便捷、造价更低。

    随着环保事业和社会可持续性发展的需要,污水处理设施建设已成为国家重点投资的基础设施之一。污泥处理构筑物中,国内以圆柱形消化池最多。该类消化池结构较简单,施工方便,但池底易积泥沙,表面积大、散失热量多,排浮渣不方便、维修比较困难等。从1991年起,蛋形(也称卵形)消化池在国内开始设计和建造。蛋形池体在工艺、力学、节能等方面具有很大的优势,发展前景可观,特别是建筑与艺术得到了较完美的统一,建成后能成为城市的一个景观。由于其独特的双曲弧面形状,给混凝土工程施工特别是模板的配板设计带来很大的难度。

    1、应用概况从世界范围内看,蛋形消化池模板体系主要有3种:①双面定型钢模板 其优点是能保证池壁表面光滑,但一次性投入钢材量大,且为专用模板,通用性不强、极不经济,德国、美国、新加坡等国家采用此种体系;②定型双曲面木模(或竹胶板) 缺点是一次性投入木材量大,且易损坏,基本上不能二次周转使用,但成本比第一种体系低;③采用组合钢模和特制的异形钢模相互搭接拼装成的模板体系 优点是模板可以多次周转使用、通用性强,缺点是将消化池池壁的环向、竖向圆弧型局部变成了小折线。

    相比较方案①、②模板一次性投入大,成本高,对微利的建筑企业负担太重;方案③模板投入少,成本低,虽然成型后的混凝土表面会存在一些缺陷(局部小折线),但因其外侧面尚有保温材料覆盖及外装饰层的掩盖,其混凝土表面质量一般可被业主所接受。所以在选择模板方案时,要统筹考虑外观质量与成本投入的关系。从1991年施工国内第一个蛋形消化池———济南污水处理厂的10 536m3污泥处理池开始,到后来陆续施工的济宁污水处理厂1?27万m3蛋形池、杭州四堡污水处理厂的10 926m3蛋形池、重庆鸡冠石污水处理厂的1?2万m3蛋形池、重庆唐家沱污水处理厂的1?2万m3蛋形池等,均按照投入要少、效果要好的原则,采用模板方案③,并在逐年的施工实践中,对其技术进行不断的创新,形成技术成熟、性价比高的模板配板设计方法。

    2、模板配板原则1) 规格尽量少,利于多次周转使用。2)组合钢模曲线与设计曲线拟合效果好,拟合偏差在3mm内。3)每一浇筑层内、外模板高差小,利于施工。4)每一基本模板单元宽度在满足拟合偏差要求的前提下取较大值,方便施工。

    3、模板配板设计国内设计、建造的蛋形池体的容积都很大,在1万m3以上,蛋形池体的最大直径一般在20m以上,最大高度可达40m以上。由于池体呈双曲面,在任一高度处,曲率半径及弧面均不相同。在实际施工中是采用先将池体分成若干层,每一层支设与池体曲面相拟合的模板,在模板中浇筑混凝土。每一层模板由多块模板组成,其中包括若干个矩形模板、梯形模板、变形梯形模板。通过将各不同数量的矩形模板、梯形模板、变形梯形模板拼接组合,形成基本模板单元,构成与该层池体的实际曲面相拟合的模板组。每层高度因曲率半径及弧面均不相同,排板顺序及模板尺寸均不同。如图1a所示,每层模板包括了多组基本模板单元1。在图1b中放大显示了一个基本模板单元。该模板单元1包括一块矩形模板10、一块梯形模板20和一块变形梯形模板30。其在池壁中的排列如图1c所示。在工程实施中,基本模板单元可包括矩形模板、梯形模板、变形梯形模板,也可以根据实际曲线情况,只选用矩形模板、矩形模板与梯形模板组合或矩形模板与梯形模板、变形梯形模板组合3种形式。由于模板的限位、定位钢管或钢筋是与池体相吻合的圆形,实际中的基本模板单元并非如1a中所示的直线,即dh比图示的要小。矩形模板是标准模板,在施工完毕后,可以回收继续使用,但梯形模板和变形梯形模板则要根据池体的实际曲面参数进行专门设计、制造,一旦该池体施工完毕,则基本不能在其它不同的工程中利用。因此,从降低成本的角度考虑,在每层模板组中应当尽量多选用标准的矩形模板,而减少梯形模板和变形梯形模板的用量,并对梯形模板的上、下底边长进行优化,使梯形模板通用化,以便适应于不同曲率的池体建造。但是,因为是用平面模板来拟合池体的实际曲面,两者之间必然存在着误差,该误差主要由弦弧差dh来控制。如果梯形模板的数量过少,则模板组的曲面与池体的实际曲面之间的误差就会增大,即dh增大,造成池体外形施工质量下降,甚至达不到施工质量验收要求。