陳文龍

（山西八建集團(tuán)有限公司，太原 030027）

1 引言

由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的改變和農(nóng)民生活水平的提高，原先用于肥料和燃料的農(nóng)業(yè)廢棄物越來(lái)越多。其中，大部分廢棄物被當(dāng)作垃圾丟棄或焚燒排放到自然環(huán)境中，造成可利用資源的浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的污染[1]。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞日益嚴(yán)峻。

新時(shí)代低碳經(jīng)濟(jì)背景下，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變向?qū)＜覍W(xué)者和環(huán)保人士提出了新的課題，必須結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和實(shí)際現(xiàn)狀采取個(gè)性化、科學(xué)合理的舉措，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)GDP 的綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展[2]?；诖死砟?，本文利用不同類型的秸稈、畜禽糞便等農(nóng)業(yè)廢棄物，通過(guò)罐體預(yù)應(yīng)力板工廠模塊化生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)工具化安裝，通過(guò)無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力后張技術(shù)施工形成厭氧發(fā)酵罐體，為秸稈資源和畜禽糞便的循環(huán)利用提供技術(shù)保障。

2 工程概況

某新能源有限公司2×104Nm3/d 生物天然氣及有機(jī)肥生態(tài)循環(huán)利用施工總承包工程。工程建設(shè)用地79 483.8 m2，總建筑面積34 325.2 m2（包括道路及廣場(chǎng)用地13 683 m2），綠化率4.29%（3 410 m2）。該廠區(qū)是由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部撥款，某新能源有限公司投資實(shí)施建設(shè)的山西省內(nèi)首個(gè)農(nóng)林資源化利用環(huán)保項(xiàng)目。

本項(xiàng)目包括6 個(gè)直徑32.74 m，高7 m，凈容積5 048 m3的裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)罐體。采用德國(guó)厭氧發(fā)酵技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)預(yù)應(yīng)力鋼絞線后張法安裝施工形成發(fā)酵罐體。利用玉米秸稈、雞糞、牛糞等農(nóng)林廢棄物通過(guò)發(fā)酵罐體進(jìn)行厭氧發(fā)酵、沼氣提純，最終形成生物天然氣及有機(jī)肥產(chǎn)物進(jìn)行資源回收利用。

3 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

厭氧發(fā)酵罐體裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的主體為預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土板體（φ9.5 mm 鋼絞線先張法施工）。其中，圍護(hù)板體安裝是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

3.1 整體性強(qiáng)

每一塊預(yù)應(yīng)力混凝土弧形板體厚130～165mm、長(zhǎng)7000mm、寬1 575 mm。板與板之間安裝結(jié)束后，由鋼絞線通過(guò)后張連接成整體。

3.2 密封性好

板與板之間在拼裝時(shí)，在板的凹面抹專用瑞士西卡SikaTopseal107 防水黏結(jié)雙組分砂漿（粉劑+液劑）黏結(jié)砂漿通過(guò)板體之間的相互擠壓，保證其密封性。

3.3 施工便易

預(yù)制板體通過(guò)加工廠生產(chǎn)，一次成型，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后通過(guò)吊車吊運(yùn)組裝，無(wú)須其他輔助設(shè)備。

3.4 抗?jié)B漏性可靠

現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，原材料、現(xiàn)場(chǎng)振搗、混凝土養(yǎng)護(hù)等外在條件影響較多，會(huì)出現(xiàn)一定的微裂縫，造成使用過(guò)程中滲漏水等質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生。因此，采用預(yù)制拼裝板在加工廠一次成型，并采取蒸汽養(yǎng)護(hù)有效避免了現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑等施工因素的影響。另外，在安裝過(guò)程中，通過(guò)對(duì)板體之間豎向接縫與水平接縫的處理，可以有效消除滲漏現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3.5 工期短、造價(jià)低

預(yù)應(yīng)力混凝土板體運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)直接進(jìn)行裝配拼接，板面無(wú)須進(jìn)行二次處理，故施工速度快，工期縮短。

4 工藝原理

發(fā)酵罐體墻板為預(yù)應(yīng)力混凝土板體，以水泥、石子、中粗砂、鋼筋、鋼絞線等為主要原料，采用專用模具混凝土澆筑成型，如圖1 所示。經(jīng)10～12 h 蒸汽養(yǎng)護(hù)環(huán)境制作而成的高性能混凝土墻板，具有強(qiáng)度高，表面無(wú)裂縫，板面整潔、光滑等特性。此墻板現(xiàn)場(chǎng)安裝方便，使用施工機(jī)械數(shù)量少，耐腐蝕性能強(qiáng)，綠色環(huán)保、集成化高、施工簡(jiǎn)便、使用壽命長(zhǎng)。

圖1 張拉板剖面圖（質(zhì)量5.4 t，3 塊/ 罐體；單位：mm）

發(fā)酵罐體墻板施工采用單塊吊裝，板與板之間采用瑞士西卡SikaTopseal107 預(yù)拌專用防水黏結(jié)砂漿進(jìn)行黏結(jié)，于板體橫向預(yù)留孔道內(nèi)穿入一道φ15.24 m 鋼絞線預(yù)張拉緊箍，擠出多余黏結(jié)砂漿。每一塊墻板安裝就位后，采用可調(diào)解支撐桿臨時(shí)固定。待發(fā)酵罐墻板安裝達(dá)整體的1/3 時(shí)，可拆除可調(diào)解支撐桿以備安裝剩余墻板時(shí)使用。安裝完畢后于板體橫向穿入29 道φ15.24 m 鋼絞線，間隔7 d，分兩次進(jìn)行張拉，最終形成整體發(fā)酵罐體。

5 施工工藝流程及關(guān)鍵技術(shù)

5.1 工藝流程

工藝流程：加工廠預(yù)制→墻板進(jìn)場(chǎng)及驗(yàn)收→墻板場(chǎng)內(nèi)碼放→施工放線及驗(yàn)收→裝配組裝拼接→細(xì)節(jié)處理，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)需要重點(diǎn)把控裝配組裝拼接和各部位細(xì)節(jié)處理環(huán)節(jié)。

5.2 關(guān)鍵技術(shù)

5.2.1 加工廠預(yù)制

每個(gè)生物厭氧發(fā)酵罐體由68 塊（65 塊標(biāo)準(zhǔn)板和3 塊張拉板）預(yù)制墻板拼裝而成，墻板規(guī)格為1 575 mm×（130～165 mm）×7 000 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C45。

墻板在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)控制預(yù)留洞口位置的準(zhǔn)確性和混凝土振搗的密實(shí)性，構(gòu)件出廠前重點(diǎn)核查預(yù)應(yīng)力板的完整性和預(yù)留張拉孔道的暢通性。

5.2.2 墻板進(jìn)場(chǎng)及驗(yàn)收

墻板在運(yùn)輸過(guò)程中須固定穩(wěn)妥，每垛碼放高度不超過(guò)4塊板，板與板之間用100 mm×100 mm 墊木三點(diǎn)支撐且墊木位置擺放準(zhǔn)確，如圖2 所示。板材運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后用25 t 汽車吊進(jìn)行卸車，由監(jiān)理工程師組織相關(guān)人員對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)收。

圖2 拼裝板碼放支點(diǎn)圖（單位：mm）

5.2.3 墻板場(chǎng)內(nèi)碼放

把驗(yàn)收合格的預(yù)制墻板吊運(yùn)至指定的發(fā)酵罐體基礎(chǔ)上，每垛碼放高度不超過(guò)6 塊，每垛板與板之間墊木擺放位置準(zhǔn)確（見(jiàn)圖2），起吊時(shí)采用專用尼龍吊帶（規(guī)格為100 mm×10 m，每根吊帶可承重3 t）捆綁在板材兩端約1/4 處。碼放按事先制定的拼裝順序分別編號(hào)進(jìn)行擺放，對(duì)于張拉板進(jìn)行單獨(dú)碼放，位置嚴(yán)格按基礎(chǔ)上劃定的區(qū)域擺放。

5.2.4 施工放線及驗(yàn)線

在預(yù)制板材拼裝前，根據(jù)施工圖紙?jiān)诠摅w筏板基礎(chǔ)上對(duì)每塊預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)墻板、張拉板的拼裝位置進(jìn)行標(biāo)記。放線完成后，選定一基準(zhǔn)點(diǎn)，測(cè)量每塊預(yù)制墻板拼裝位置的高程偏差并在相應(yīng)位置做好記錄，并通知監(jiān)理單位，會(huì)同業(yè)主單位、設(shè)計(jì)單位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收。

5.2.5 裝配組裝拼接

1）安裝節(jié)點(diǎn)做法

放線及高程偏差測(cè)量完成后，按照編號(hào)順序?qū)︻A(yù)制墻板進(jìn)行吊裝，板與板直接采用后張法預(yù)應(yīng)力固定。

2）安裝步驟

（1）單塊預(yù)應(yīng)力混凝土板體固定：將80 t 汽車吊支設(shè)在罐體筏板基礎(chǔ)圓心處，起吊前先在墻板縱向凹面處滿抹黏結(jié)砂漿，吊裝到指定位置后，采用可調(diào)支撐桿對(duì)其進(jìn)行臨時(shí)固定。

（2）板體就位調(diào)平：人工配合汽車吊將墻板吊至對(duì)應(yīng)位置，用硬質(zhì)PE 塑料墊塊在墻板底部進(jìn)行高程偏差調(diào)整，通過(guò)調(diào)整支撐桿的伸出長(zhǎng)度調(diào)整墻板垂直度直至合格。

（3）安裝順序：在罐體筏板指定位置處安裝第一塊張拉板，然后沿順時(shí)針?lè)较颍ò弩w縱向凹面）依次進(jìn)行，直至安裝到第二塊張拉板處，按此順序依次類推，直至預(yù)應(yīng)力混凝土板體封閉成環(huán)。

（4）安裝后處理：板體安裝完成后，首先在板體內(nèi)橫向的29 道預(yù)留孔道內(nèi)穿設(shè)鋼絞線，然后按照設(shè)計(jì)張拉順序進(jìn)行第一次張拉，張拉達(dá)到設(shè)計(jì)值后，間隔7 d，再次進(jìn)行二次張拉。二次張拉至設(shè)計(jì)值后，用專用黏結(jié)砂漿（SikaTopseal 107）對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土板體間縫隙進(jìn)行補(bǔ)平，外側(cè)涂刷防水涂料。

（5）切除多余鋼絞線，采用專用密封材料封堵張拉孔。

5.2.6 細(xì)部處理

1）預(yù)應(yīng)力混凝土板塊間縫隙處理

預(yù)應(yīng)力混凝土板安裝時(shí)，在板體縱向凹面處滿涂專用黏結(jié)砂漿，砂漿厚度不小于20 mm。第一塊張拉板安裝就位后，在板內(nèi)預(yù)留孔道內(nèi)穿入一道φ15.24 m 鋼絞線，待第二塊預(yù)應(yīng)力混凝土板就位后，將上述鋼絞線通過(guò)張拉設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)張拉力的10%預(yù)緊（初張），使砂漿與板體之間緊密接觸。

2）特殊部位防水處理

板體安裝完畢后，板體與筏板基礎(chǔ)之間的水平縫隙處理尤為重要。首先，將板體下部?jī)?nèi)側(cè)防水凹槽及筏板基礎(chǔ)表面清理干凈，保持干燥，涂刷專用膠黏劑，粘貼止水密封條；待罐體的所有預(yù)應(yīng)力板體全部安裝完成且二次張拉達(dá)到設(shè)計(jì)值后，在板體根部二次澆筑200 mm 高C35 微膨脹混凝土上翻梁，混凝土澆筑時(shí)注意振搗方式，嚴(yán)禁碰撞止水密封條。如圖3所示。

圖3 板與板之間連接細(xì)節(jié)（單位：mm）

3）發(fā)酵罐體內(nèi)閉水

在預(yù)應(yīng)力混凝土板安裝驗(yàn)收完成后進(jìn)行閉水試驗(yàn)。發(fā)酵罐體內(nèi)蓄水500 mm 高，蓄水持續(xù)時(shí)間不得小于24 h。

蓄水后定時(shí)檢查接縫處有無(wú)滲漏現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)有滲漏水、滲濕、印水現(xiàn)象的部位作醒目標(biāo)記，查明滲漏原因，并將檢查情況作詳細(xì)書(shū)面記錄。

4）拆除斜支撐桿后預(yù)留支撐孔洞的處理

發(fā)酵罐體預(yù)應(yīng)力混凝土墻板安裝完成后，采用專用防水材料對(duì)支撐桿預(yù)留孔洞進(jìn)行封堵。

6 結(jié)語(yǔ)

采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工，實(shí)現(xiàn)了罐體快速、安全的施工，縮小了壁體截面尺寸，節(jié)約了材料，有效避免了大體積混凝土澆筑產(chǎn)生的裂縫等問(wèn)題，減少了現(xiàn)場(chǎng)施工帶來(lái)的粉塵污染、噪聲污染，減少了勞務(wù)力的投入，施工簡(jiǎn)便易行[3]。另外，構(gòu)件外觀質(zhì)量、截面尺寸、整體平整度以及混凝土強(qiáng)度均能夠達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，預(yù)留孔道和周邊混凝土振搗密實(shí)性的重點(diǎn)控制，使得整體施工質(zhì)量得以有效保障[4]。

該項(xiàng)目根據(jù)施工圖紙，嚴(yán)格控制工藝流程，把控關(guān)鍵環(huán)節(jié)，注重細(xì)部處理，確保施工質(zhì)量。項(xiàng)目投產(chǎn)后，利用厭氧發(fā)酵罐體將農(nóng)林廢棄物進(jìn)行高效循環(huán)利用，每年可消納10～20 萬(wàn)畝農(nóng)作物秸稈（1 畝=666.67 m2），處理畜禽養(yǎng)殖廢棄物10～15 萬(wàn)t，生產(chǎn)生物天然氣1 400 萬(wàn)m3、固體有機(jī)肥3 萬(wàn)余噸、液態(tài)有機(jī)肥1 萬(wàn)余噸、氣肥600 萬(wàn)m3。該項(xiàng)目是貫徹落實(shí)國(guó)家關(guān)于圍繞資源化利用農(nóng)林廢棄物，開(kāi)展規(guī)模化生物天然氣試點(diǎn)，加快生態(tài)文明建設(shè)，推進(jìn)農(nóng)林可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略部署的具體舉措。

該項(xiàng)目是山西省首個(gè)生物厭氧發(fā)酵天然氣及有機(jī)肥項(xiàng)目，有效解決了農(nóng)林廢棄物處理帶來(lái)的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題，有利于促進(jìn)地方生態(tài)環(huán)境改善及農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展。該工藝符合國(guó)家政策要求，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，對(duì)探索可持續(xù)、可復(fù)制、可推廣的農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用有效治理模式具有積極帶動(dòng)作用和廣闊的應(yīng)用前景。