淺議污水處理廠沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計

摘 要本文介紹了沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般步驟和內(nèi)容，探討思考沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計要點及施工過程中難以達(dá)到設(shè)計要求的難點，從而完善污水處理廠構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

關(guān)鍵詞污水處理廠;基礎(chǔ)處理;沉井;結(jié)構(gòu)設(shè)計

中圖分類號TU992文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1673-9671-(2009)111-0038-01

0前言

污水處理廠是從污染源排出的污(廢)水，因含污染物總量或濃度較高，達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)要求或不適應(yīng)環(huán)境容量要求，從而降低水環(huán)境質(zhì)量和功能目標(biāo)時，必需經(jīng)過人工強(qiáng)化處理的場所。目前建設(shè)污水處理廠已經(jīng)成為城鎮(zhèn)和工業(yè)區(qū)凈化污水環(huán)境的必要措施。因此污水處理廠的設(shè)計、施工、運(yùn)營已成為環(huán)保工作者和機(jī)構(gòu)的重要研究課題之一。在此，針對污水處理廠構(gòu)筑物的沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工進(jìn)行探討思考，總結(jié)工程實踐經(jīng)驗。

1污水處理廠構(gòu)筑物地基處理方式

污水處理廠構(gòu)筑物根據(jù)實際地質(zhì)條件、構(gòu)筑物埋設(shè)深度、周圍建筑物情況等等，采取合適的地基處理方式，比如敞口開挖法、沉井施工法等。但是當(dāng)污水處理廠構(gòu)筑物碰到如下實際情況，不適合敞口開挖法時，則采用沉井施工:在天然含水量的土壤中，構(gòu)筑物埋設(shè)深度很大;地下水位高，土質(zhì)松軟;土壤滲透系數(shù)大(如砂礫層)，開挖后排水量大，施工困難;有水地區(qū)采用筑島沉井方法有利;附近有建筑物。

沉井是一種在地面上制作、通過取出井內(nèi)土體的方法使之沉到地下某一深度的井體結(jié)構(gòu)。利用沉井作為擋土的支護(hù)結(jié)構(gòu)，可以建造各種類型或各種用途的地下工程構(gòu)筑物。沉井施工方法是修筑地下構(gòu)筑物或深基礎(chǔ)工程特殊而重要的施工方法，而沉井結(jié)構(gòu)則是與這種施工方法相適應(yīng)的工程結(jié)構(gòu)。

污水處理廠構(gòu)筑物中常采用沉井的有:吸水井、水泵站、污水泵站、雙層沉淀池等。然而采用沉井方法時，在施工以前，對沉井地點的地質(zhì)情況需要進(jìn)行仔細(xì)的鉆探研究，以保證沉井施工的順利進(jìn)行。

2給排水構(gòu)筑物沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般步驟和內(nèi)容

根據(jù)水文、地質(zhì)資料及工藝使用要求和施工條件，確定沉井的平面形狀、尺寸、埋置(下沉)深度，布置結(jié)構(gòu)體系，選定施工方案;確定截面尺寸;計算外荷載，并繪出水、土壓力計算圖形;根據(jù)結(jié)構(gòu)布置，估算封底混凝土厚度;初步確定沉井井壁厚度及其他一些部位構(gòu)件的截面尺寸;施工階段強(qiáng)度計算:井壁平面框架內(nèi)力計算及配筋，刃腳計算及配筋，井壁的豎向計算配筋，豎向框架的內(nèi)力計算及配筋，框架底梁防突沉的強(qiáng)度驗算，計算沉井封底混凝土的厚度，鋼筋混凝土底板的計算及配筋;使用階段計算:沉井結(jié)構(gòu)各部分的強(qiáng)度計算和抗裂驗算，地基承載力及變形(沉降)計算，沉井抗浮、抗滑移、抗傾覆穩(wěn)定驗算等。

3沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計要點及施工難點的探討思考

3、1井頂標(biāo)高

沉井頂面的設(shè)計標(biāo)高，除應(yīng)符合工藝、使用要求外，由于在終沉后，尚需進(jìn)行封底及內(nèi)部充填、安裝及上部建筑作業(yè)。故用于水中或岸邊構(gòu)筑物的井頂設(shè)計標(biāo)高應(yīng)高于施工期間最高水位(加浪高)0.5m以上;用于人工筑島或陸地制作的沉井，宜高于島面或地面0m-3m以上，以防止地面水流入井內(nèi)。一般情況下，沉井頂面標(biāo)高都應(yīng)高于地面0.3m以上。

3、2沉井刃腳踏面標(biāo)高

用于地下或水中的空腹式構(gòu)筑物，應(yīng)按使用凈空要求確定沉井刃腳踏面設(shè)計標(biāo)高。根據(jù)抗沖刷計算，沉井的刃腳應(yīng)埋置在沖刷線以下足夠深度，并且滿足抗傾覆、抗滑移等穩(wěn)定性要求。根據(jù)地基承載力及變形(沉降)計算，選擇較好的持力層。沉井在終沉?xí)r，刃腳踏面標(biāo)高由于超沉或未到設(shè)計位置，按《給水排水工程鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》規(guī)定的施工允許誤差，應(yīng)在設(shè)計時預(yù)留。

3、3沉井平面尺寸

根據(jù)規(guī)范規(guī)定，沉井四角(圓形沉井為相互垂直的兩直徑與圓周的交點)中任何兩角的刃腳底面高差，不得超過該兩角間水平距離的1%，最大不得超過300mm;如兩角間水平距離小于10m時，其刃腳高差允許為100mm。沉井的水平位移，不得超過下沉總深度的1%，但下沉總深度小于10m時，其水平位移允許為100mm。

3、4沉井井壁厚度和各部位的截面尺寸

沉井井壁厚度及各部位的截面尺寸應(yīng)滿足如下幾個方面的基本要求:下沉要求;沉井結(jié)構(gòu)在各個階段的穩(wěn)定要求(如抗浮、抗滑移、抗傾覆);沉井結(jié)構(gòu)在各個階段的強(qiáng)度及剛度要求;使用階段的抗?jié)B要求。沉井在施工過程中，有些工序難以達(dá)到設(shè)計要求。其中施工達(dá)不到設(shè)計要求的主要難點是沉井的挖土下沉不均勻及沉井偏差的糾正。

流砂層中的下沉。在流砂層中沉降沉井，必須特別注意，避免沉井自動下沉?xí)r發(fā)生傾斜或高程誤差而帶來施工困難。在流砂層中，如在沉井內(nèi)采用排水下沉只適宜于1.5m-2m的水頭，而在流砂層中沉井的挖土，則不應(yīng)在刃腳下掏挖，以免流砂大量涌入井內(nèi)，但在中間挖土，也不宜挖成鍋底形。當(dāng)沉井穿過流砂層時，如果自重與摩擦力相差不大，下沉很慢則很不利，這將使流砂不斷的涌入井內(nèi)。因此，當(dāng)穿過流砂層時，最好采用增加荷重，使沉井刃腳切入土壤，迅速穿過流砂層。采用土井或井點降低地下水位以后，挖土下沉是完全可以防止井內(nèi)的流淤。土井多安置在沉井外;井點則可設(shè)置在井外或井內(nèi)。在流砂層中，最好采用不排水法沉降沉井，并能始終保持井內(nèi)水位高于井外水位。這樣，可以避免流砂的涌入及土壤的擾動破壞，且可保證附近建筑物的安全。

巖石和埋藏物的處理。遇到小型弧石時，可先將其四周的土掏空，使之松動，再將其從刃腳下抽出;若遇到較大石塊時，需要將其破碎成小塊后再逐步予以清出，必要時用少量炸藥進(jìn)行放炮炸碎。在砂卵石層中下沉?xí)r，應(yīng)注意大塊卵石對刃腳的損傷，以及由于刃腳下土層軟硬不同而發(fā)生傾斜。

沉井下沉困難處理。⑴增加沉井自重。采取先砌筑沉井上部尚未砌筑的部分以及在沉井上加重的辦法，促使其下沉;⑵挖除刃腳下的土壤，使刃腳懸空，以減少刃腳的反力。如用不排水法下沉?xí)r，則可用水沖刷井周土壤;⑶減小井周土壤的摩擦力，即在地下水位以下者，可以考慮采用均勻分布的射水管，予以沖刷井周土壤;⑷如用不排水法沉降沉井時，可以采用部分排水方法，以增加沉井的自重;⑸采用爆破震動法下沉。

沉井偏差的糾正。⑴在井內(nèi)高起的一側(cè)多挖些土，低的一側(cè)少挖些或不挖土;⑵減小較高一側(cè)土壤的摩擦力，即采用井外挖土或井內(nèi)往外向上沖刷土壤;⑶增加不均勻荷重，高起的一側(cè)荷重大些;⑷在低的一側(cè)刃腳下墊以石塊，延緩其下沉速度;⑸傾斜較大時，用機(jī)械牽引，同時進(jìn)行沖刷挖土等。

4結(jié)語

隨著城市建設(shè)和改造的不斷發(fā)展，沉井技術(shù)也日益成熟。沉井結(jié)構(gòu)所具有的特殊優(yōu)點及特點，決定了它在工程中不可替代的重要地位。其優(yōu)點及特點:采用沉井，減少了由于深基坑支護(hù)所帶來的高額費(fèi)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益;采用沉井，其內(nèi)部空間可利用，對鄰近建筑物影響小、施工方便;不同于一般建筑物的截面設(shè)計，沉井的施工階段內(nèi)力設(shè)計更為重要;沉井結(jié)構(gòu)在施工階段內(nèi)力與其施工方案密切相關(guān)。

參考文獻(xiàn)

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