蛋形消化池是污水處理廠建設中施工難度最大、技術含量最高的構筑物。選擇不同的模板體系將導致施工前期投入差異很大。采用小型圓柱模板與異形圓柱模板搭配使用的方法,較好地解決了施工精度問題,使工程施工更便捷、造價更低。

    隨著環保事業和社會可持續性發展的需要,污水處理設施建設已成為國家重點投資的基礎設施之一。污泥處理構筑物中,國內以圓柱形消化池最多。該類消化池結構較簡單,施工方便,但池底易積泥沙,表面積大、散失熱量多,排浮渣不方便、維修比較困難等。從1991年起,蛋形(也稱卵形)消化池在國內開始設計和建造。蛋形池體在工藝、力學、節能等方面具有很大的優勢,發展前景可觀,特別是建筑與藝術得到了較完美的統一,建成后能成為城市的一個景觀。由于其獨特的雙曲弧面形狀,給混凝土工程施工特別是模板的配板設計帶來很大的難度。

1、應用概況從世界范圍內看,蛋形消化池模板體系主要有3種:

①雙面定型圓柱模板 其優點是能保證池壁表面光滑,但一次性投入圓柱材量大,且為專用模板,通用性不強、極不經濟,德國、美國、新加坡等國家采用此種體系;

②定型雙曲面木模(或竹膠板) 缺點是一次性投入木材量大,且易損壞,基本上不能二次周轉使用,但成本比第一種體系低;③采用組合圓柱模和特制的異形圓柱模相互搭接拼裝成的模板體系 優點是模板可以多次周轉使用、通用性強,缺點是將消化池池壁的環向、豎向圓弧型局部變成了小折線。

    相比較方案①、②模板一次性投入大,成本高,對微利的建筑企業負擔太重;方案③模板投入少,成本低,雖然成型后的混凝土表面會存在一些缺陷(局部小折線),但因其外側面尚有保溫材料覆蓋及外裝飾層的掩蓋,其混凝土表面質量一般可被業主所接受。所以在選擇模板方案時,要統籌考慮外觀質量與成本投入的關系。從1991年施工國內第一個蛋形消化池———濟南污水處理廠的10 536m3污泥處理池開始,到后來陸續施工的濟寧污水處理廠1?27萬m3蛋形池、杭州四堡污水處理廠的10 926m3蛋形池、重慶雞冠石污水處理廠的1?2萬m3蛋形池、重慶唐家沱污水處理廠的1?2萬m3蛋形池等,均按照投入要少、效果要好的原則,采用模板方案③,并在逐年的施工實踐中,對其技術進行不斷的創新,形成技術成熟、性價比高的模板配板設計方法。

2、模板配板原則

1) 異形模板規格盡量少,利于多次周轉使用。

2) 組合圓柱模曲線與設計曲線擬合效果好,擬合偏差在3mm內

3) 每一澆筑層內、外模板高差小,利于施工。

4)每一基本模板單元寬度在滿足擬合偏差要求的前提下取較大值,方便施工。

    3、模板配板設計國內設計、建造的蛋形池體的容積都很大,在1萬m3以上,蛋形池體的最大直徑一般在20m以上,最大高度可達40m以上。由于池體呈雙曲面,在任一高度處,曲率半徑及弧面均不相同。在實際施工中是采用先將池體分成若干層,每一層支設與池體曲面相擬合的模板,在模板中澆筑混凝土。每一層模板由多塊模板組成,其中包括若干個矩形模板、梯形模板、變形梯形模板。通過將各不同數量的矩形模板、梯形模板、變形梯形模板拼接組合,形成基本模板單元,構成與該層池體的實際曲面相擬合的模板組。每層高度因曲率半徑及弧面均不相同,排板順序及模板尺寸均不同。在工程實施中,基本模板單元可包括矩形模板、梯形模板、變形梯形模板,也可以根據實際曲線情況,只選用矩形模板、矩形模板與梯形模板組合或矩形模板與梯形模板、變形梯形模板組合3種形式。

    矩形模板是標準模板,在施工完畢后,可以回收繼續使用,但梯形模板和變形梯形模板則要根據池體的實際曲面參數進行專門設計、制造,一旦該池體施工完畢,則基本不能在其它不同的工程中利用。因此,從降低成本的角度考慮,在每層模板組中應當盡量多選用標準的矩形模板,而減少梯形模板和變形梯形模板的用量,并對梯形模板的上、下底邊長進行優化,使梯形模板通用化,以便適應于不同曲率的池體建造。但是,因為是用平面模板來擬合池體的實際曲面,兩者之間必然存在著誤差,該誤差主要由弦弧差dh來控制。如果梯形模板的數量過少,則模板組的曲面與池體的實際曲面之間的誤差就會增大,即dh增大,造成池體外形施工質量下降,甚至達不到施工質量驗收要求。