某污水廠改擴建工程的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

【摘要】在國家著力改善生態(tài)環(huán)境背景下，全國涌現(xiàn)大批污水處理提標(biāo)改造工程。通過提升水池底板高程，可以降低軟土地基基坑開挖風(fēng)險，同時節(jié)省工程造價。

【關(guān)鍵詞】改造工程；高程優(yōu)化；水池結(jié)構(gòu)

ABSTRACT：A large number of sewage treatment renovation project emerged ，while national efforts are made to improve the ecological environment. By raising the floor elevation of the pool， the risk of excavation could be reduced in soft clay foundation， and the construction cost also could be reduced.

KEYWORDS： renovation； Elevation Optimization； Poll Structure；

1、前言

近年來，一方面隨著我國城市化進程的日益加快，城市污水處理廠的負(fù)荷也日益增加，許多廠站原設(shè)計規(guī)模已無法滿足正常運行的水量要求，很多污水處理廠的改擴建工程被提上日程，改擴建工程中的各類問題也逐步突顯出來。本文主要闡述的是浙江某污水廠改擴建過程中的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。

2、工程地質(zhì)概況

某污水廠位于浙江沿海地區(qū)，一期設(shè)計規(guī)模4萬噸，二期擴建4萬噸。場地地基土由上到下依序分6層，其中2層及3層分2亞層。分述如下：1、素填土：灰褐色，稍密，層厚0.60～4.30米。2、淤泥：灰色，流塑，層厚8.80～11.50米。3、圓礫：灰褐、灰黃色，稍密-中密。重型動力觸探平均11.1擊，層厚0.40～2.10米。4、圓礫：灰褐、灰黃色，中密。重型動力觸探平均16.2擊。層厚2.90～9.00米。5、粉質(zhì)粘土混礫砂：黃褐色，稍密，為坡積土，重型動力觸探平均8.4擊，層厚3.30～17.50米。6、強風(fēng)化凝灰?guī)r：黃褐色，強-中風(fēng)化，重型動力觸探平均35.1擊，揭露層厚3.20～4.90米。

場地地質(zhì)條件最主要特點為基礎(chǔ)下臥層存在深厚軟土層（約10米厚度），壓縮模量2.1Mpa，地基承載力特征值55kPa，為典型的江浙地區(qū)軟土地基。

3、存在的主要問題

一期工程地基處理采用直徑500的管樁，在施工和后續(xù)運行過程中主要存在以下幾個問題：

a.主體結(jié)構(gòu)SBR池平面尺寸47*81m*7m，埋深5.7m，由于基坑開挖深度達5.7m，造成斷樁、樁位偏移現(xiàn)象嚴(yán)重，最大偏移達10m之多；

b.由于管道未采取地基處理措施，造成不均勻沉降現(xiàn)象嚴(yán)重，許多管道接口處存在斷裂、錯位等現(xiàn)象；

c.廠區(qū)地面不均勻沉降現(xiàn)象嚴(yán)重，平均地面下陷約20cm。

二期改擴建工程主要存在以下問題：

a.新建SBR池緊鄰一期SBR池，水平距離約10m，若按一期的設(shè)計標(biāo)高，基坑開挖深度將達到5.7m，設(shè)計施工難度較大；

b.由于一期的管道不均勻沉降問題嚴(yán)重，新建工程需考慮采取適當(dāng)措施以杜絕此類問題。

4、改擴建工程中的關(guān)鍵技術(shù)問題及對策

考慮到SBR池開挖深度達5.7m，設(shè)計及施工難度均較大，考慮對池體進行整體抬升。

1.方案經(jīng)濟性比較

方案二對比方案一建設(shè)期土建費用增加部分有：①.池體抬升后，樁基長度相應(yīng)增加；②.提升部分需要增加泵池和提升泵；費用減少部分有：①土方開挖量減少；②圍護費用減少。

由上表可知，方案一的綜合土建費用比方案二增加約184.3萬元?？紤]后期泵的年運行電費5萬元，方案二在經(jīng)濟上仍具備較大優(yōu)勢。

2.方案經(jīng)風(fēng)險分析

方案一存在如下風(fēng)險：

斷樁： 深基坑開挖土方過程中，由于大型挖土機械進場，不可避免造成已施工的樁基偏位、斷樁，根據(jù)以往類似軟弱土基礎(chǔ)的工程經(jīng)驗，Ⅲ類以上樁基比例會在30%以上，如施工不當(dāng)，比例甚至?xí)?0%。而方案二開挖深度小，且可以在開挖前表面回填部分塘渣以穩(wěn)定樁頭，將開挖風(fēng)險降到最低。

不均勻沉降：基礎(chǔ)下臥層除淤泥外，均為強透水層，且池體東面及東南面緊鄰河道，基坑開挖降水過程中，不可避免產(chǎn)生一部分水土流失，而二期SBR池距離一期建構(gòu)筑物水平距離僅10m左右，水土流失必然造成一期建構(gòu)筑物下基礎(chǔ)產(chǎn)生部分掏空，進而產(chǎn)生不均勻沉降，對一期工程產(chǎn)生安全隱患。而方案二開挖深度較小，該風(fēng)險基本可以回避。

對遠(yuǎn)期工程的影響：如采用方案一，則污水廠遠(yuǎn)期工程仍存在深基坑開挖支護的問題，而遠(yuǎn)期工程實施的時候考慮到工程用地緊鄰前期場地，施工空間會更加狹小，深基坑開挖支護的受限制條件也會更多，所以前文提到的斷樁和不均勻沉降風(fēng)險將更加突出，同時，深基坑開挖支護的費用會更高。

綜合上述經(jīng)濟性分析和風(fēng)險分析，認(rèn)為整體抬升方案較為合理。目前，該工程土建施工已經(jīng)完畢，過程順利，未出現(xiàn)一期工程中的斷樁、樁基偏位問題。

5、結(jié)語

本文結(jié)合浙江沿海地區(qū)某污水廠二期擴建工程，對SBR池高程優(yōu)化和后物化池加高優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計的分析與實踐，得到了以下結(jié)論：

在軟土地基上進行改擴建工程設(shè)計施工，需充分考慮基坑開挖帶來的風(fēng)險，適當(dāng)抬高構(gòu)筑物底板高程在降低施工風(fēng)險的同時也可以創(chuàng)造較好的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程 CECS 138：2002，中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)，2002

[2]國家標(biāo)準(zhǔn).給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50069-2002，中國建筑工業(yè)出版社，2002

[3]國家標(biāo)準(zhǔn).混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB50010-2010，中國建筑工業(yè)出版社，2010

[4]國家標(biāo)準(zhǔn).混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范 GB50367-2006，中國建筑工業(yè)出版社，2006