大型污水處理廠水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

王騰龍

浙江省環(huán)境工程有限公司，浙江杭州 310012

在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)的推進(jìn)的同時(shí)，對(duì)于環(huán)境也產(chǎn)生了比較嚴(yán)重的污染。在目前的環(huán)境問題中，水資源的污染成為其中最為突出的問題之一。隨著全社會(huì)對(duì)于環(huán)境保護(hù)問題的重視程度越來越高，對(duì)于污水的有效處理以及合理開發(fā)利用水資源成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展的重要因素，也成為國(guó)家和各級(jí)地方政府需要重點(diǎn)關(guān)注并解決的問題。雖然我國(guó)近年來加強(qiáng)了污水的處理整治工作，也規(guī)劃建設(shè)了一批規(guī)模較大的處理廠，然而對(duì)于污染源還缺乏充分準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，因此，在設(shè)計(jì)規(guī)劃中還存在很多的不足之處，造成水池的結(jié)構(gòu)無法完全滿足實(shí)際使用的需要，在日常營(yíng)運(yùn)的過程中消耗了大量維修養(yǎng)護(hù)成本，使得污水的處理設(shè)施無法進(jìn)行滿負(fù)荷的正常工作，對(duì)有限的資源造成了浪費(fèi)，同時(shí)也在客觀上增加了污水處理的成本。因此，相關(guān)部門和設(shè)計(jì)人員要對(duì)污水處理的水池結(jié)構(gòu)進(jìn)行更加深入的研究，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，完善設(shè)計(jì)方案，以保證污水的處理工作能夠達(dá)到預(yù)期的效果，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的循環(huán)利用。

1 設(shè)計(jì)大型污水處理水池結(jié)構(gòu)的基本要求

在大型的污水處理廠的設(shè)計(jì)中應(yīng)積極采用先進(jìn)的技術(shù)，以保證其質(zhì)量和安全性。而污水處理的核心結(jié)構(gòu)是水池結(jié)構(gòu)，因此，設(shè)計(jì)人員必須在保證水池結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)性能基礎(chǔ)上，充分考慮污水的特殊性，在設(shè)計(jì)中科學(xué)合理增加抗?jié)B抗壓以及防水防腐等方面的設(shè)計(jì)。特別是在設(shè)計(jì)一些需要對(duì)含有重金屬的污水進(jìn)行處理的水池結(jié)構(gòu)時(shí)，更要提高其防滲以及防水性方面的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以避免滲漏事故的發(fā)生。

2 我國(guó)目前在水池結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中所存在的主要問題

2.1 水池結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)抗?jié)B能力和使用壽命無法滿足實(shí)際使用需要

目前我國(guó)的污水池在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中多采用鋼筋混凝土，這種結(jié)構(gòu)能夠有效保證水池在抗壓方面的強(qiáng)度要求，然而在抗?jié)B性方面卻存在一定的問題。在污水處理的過程中，如果長(zhǎng)期處于滿負(fù)荷運(yùn)行條件下比較容易有龜裂產(chǎn)生，同時(shí)溫濕度的變化也會(huì)加劇這一問題的嚴(yán)重程度，對(duì)污水處理廠的正常運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生較大的影響。

2.2 對(duì)水池表面的施工工藝和材料的選擇上缺乏科學(xué)性

目前在設(shè)計(jì)水池結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)人員往往只注重其整體結(jié)構(gòu)的牢固性和穩(wěn)定性，而對(duì)于污水對(duì)水池表面的腐蝕而產(chǎn)生的滲透作用則缺乏充分的認(rèn)識(shí)。污水的腐蝕滲透會(huì)造成水池表面產(chǎn)生裂縫，并對(duì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部進(jìn)一步侵蝕。造成這種問題的主要原因是設(shè)計(jì)方案中缺乏相應(yīng)的防腐措施，對(duì)于表面涂刷的施工所應(yīng)采取的相關(guān)工藝也缺乏科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。

3 大型污水處理廠設(shè)計(jì)水池結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容

3.1 合理進(jìn)行水池的載荷和載荷組合的選擇和設(shè)計(jì)

3.1.1 水池結(jié)構(gòu)的荷載

荷載主要土對(duì)池壁造成的壓力、地下水對(duì)水池結(jié)構(gòu)的壓力以及池內(nèi)水壓，以及相關(guān)的溫度和濕度等因素所形成的荷載。影響土的壓力的因素來自于多方面，其中，土質(zhì)與土壓力的關(guān)系比較密切。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)可以利用郎肯理論來計(jì)算土壓。而在計(jì)算水壓時(shí)應(yīng)根據(jù)滿水狀態(tài)來加以計(jì)算。另外，水池結(jié)構(gòu)的底板還會(huì)受到來自于地下水的壓力，所以，在設(shè)計(jì)時(shí)要準(zhǔn)確計(jì)算地下水壓，以防止底板受到地下水壓的破壞。濕度和溫度等要素具有較強(qiáng)的可變化性，在不同的環(huán)境下，溫度和濕度都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，這種變化會(huì)造成結(jié)構(gòu)物體出現(xiàn)體積上的改變，并由此產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力作用。

3.1.2 荷載組合

主要的載荷組合有自重與水壓組合、自重與土壓組合以及自重與水壓和溫濕差的組合。設(shè)計(jì)水池結(jié)構(gòu)時(shí)，最基礎(chǔ)的組合方式是自重與土壓或者水壓的組合，如果采用自重與水壓和溫濕差的組合則會(huì)產(chǎn)生一定的問題。

3.2 在設(shè)計(jì)中應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)算水池結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)污水處理的水池結(jié)構(gòu)時(shí)可以采取小型或大型結(jié)構(gòu)，也可以采取有蓋或敞口等多種不同的結(jié)構(gòu)形式。在設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)結(jié)構(gòu)類型的不同采用不同模型來進(jìn)行計(jì)算。如果設(shè)計(jì)中采用了敞口形式的水池結(jié)構(gòu)，則需要在計(jì)算中將其假設(shè)為三邊的支撐結(jié)構(gòu)。如果設(shè)計(jì)有走道板，則應(yīng)將其看成橫向深梁。在設(shè)計(jì)中為了提高計(jì)算的合理性，還應(yīng)按照不動(dòng)鉸的支撐原來對(duì)敞口結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和計(jì)算。

另外，如果在設(shè)計(jì)中采用的是有蓋結(jié)構(gòu)或者6m內(nèi)跨度的水池結(jié)構(gòu)，在計(jì)算底板時(shí)中應(yīng)根據(jù)地基反力的直接分布來進(jìn)行計(jì)算。而當(dāng)在設(shè)計(jì)中采用的是大型的水池結(jié)構(gòu)，在計(jì)算底板時(shí)則應(yīng)用單位截條進(jìn)行相關(guān)的分析和計(jì)算。

3.3 在設(shè)計(jì)方案中要加強(qiáng)對(duì)上浮問題的解決

設(shè)計(jì)水池結(jié)構(gòu)時(shí)比較容易出現(xiàn)誤差并造成水池出現(xiàn)上浮情況。比如，在設(shè)計(jì)時(shí)僅注重了水池在整體上的穩(wěn)定性，而缺少對(duì)局部進(jìn)行抗浮性的相關(guān)試驗(yàn)和計(jì)算，上浮問題就有可能會(huì)發(fā)生。不僅如此，設(shè)計(jì)中的其他如計(jì)算誤差，或?qū)A(chǔ)的處理出現(xiàn)失誤以及設(shè)計(jì)中所采用的抗浮措施錯(cuò)誤都有可能產(chǎn)生上浮問題。因此，要充分了解產(chǎn)生上浮問題的原因，才能有針對(duì)性的采取措施來防止上浮事故的發(fā)生。

3.3.1 增加水池結(jié)構(gòu)的自重力

應(yīng)適當(dāng)采取增加其抗浮力的處理辦法，通過水池自重增加來抗衡地下浮力，以解決由于抗浮力不足而造成的上浮事故。設(shè)計(jì)中可以采取提高填土質(zhì)量、增加水池結(jié)構(gòu)的地板厚度，以及加大覆蓋土量的措施來達(dá)到增加水池自重力的目的。

3.3.2 全面驗(yàn)算水池結(jié)構(gòu)的抗浮能力

在設(shè)計(jì)過程中除了驗(yàn)算水池結(jié)構(gòu)在整體上的抗浮性能以外，也要全面驗(yàn)算水結(jié)構(gòu)的底板、水池內(nèi)的分格以及連接柱頂板等部分的抗浮性。在設(shè)計(jì)水池結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)充分利用驗(yàn)算結(jié)果來提高設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性。

3.3.3 綜合運(yùn)用多種抗浮措施

在設(shè)計(jì)水池結(jié)構(gòu)時(shí)還應(yīng)科學(xué)靈活的運(yùn)用抗浮樁和錨桿等多種抗浮設(shè)備和技術(shù)，以防止發(fā)生上浮問題。

3.4 在設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)解決滲漏問題

設(shè)計(jì)水池結(jié)構(gòu)時(shí)要對(duì)滲漏問題予以重點(diǎn)的關(guān)注，因此設(shè)計(jì)人員要充分掌握滲漏發(fā)生的主要原因，并采取相應(yīng)的處理措施來避免水池出現(xiàn)裂縫。

3.4.1 合理選擇混凝土的等級(jí)

在設(shè)計(jì)水池結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要和相關(guān)規(guī)定來確定混凝土的合理強(qiáng)度等級(jí)，對(duì)于水利的用量要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以防止混凝土出現(xiàn)變形的情況。

3.4.2 驗(yàn)算水池結(jié)構(gòu)的抗裂性

設(shè)計(jì)水池結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)根據(jù)所驗(yàn)算的抗裂性結(jié)果來選擇相應(yīng)的構(gòu)造配筋，另外，在選擇荷載組合時(shí)應(yīng)充分考慮水池結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況來合理設(shè)計(jì)以防止水池壁有裂縫出現(xiàn)。

3.4.3 科學(xué)選擇套管穿墻的相關(guān)施工工藝

在水池結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案中應(yīng)明確規(guī)定使用套管的數(shù)量以及穿墻位置，并做好充分的施工前準(zhǔn)備工作。

3.4.4 合理設(shè)置伸縮縫

在水池結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中合理設(shè)置伸縮縫或沉降縫能夠有效避免混凝土出現(xiàn)變形的情況，從而使水池結(jié)構(gòu)的質(zhì)量得到提高。

3.5 合理選擇水池結(jié)構(gòu)的表面材料以及相應(yīng)的施工工藝

污水一旦發(fā)生滲漏不僅會(huì)污染地下水，還會(huì)造成污水中所含重金屬的蔓延和污染，所以，在水池結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中必須采取防滲防腐的二級(jí)處理措施，以提高其表面的防腐性。這部分設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)在施工工藝的設(shè)計(jì)中加以特別的說明，從而對(duì)施工進(jìn)行明確的指導(dǎo)。在混凝土施工工藝的選擇上應(yīng)采取現(xiàn)澆的施工工藝，在澆筑時(shí)應(yīng)根據(jù)施工的深度來分節(jié)進(jìn)行。在完成澆筑以后要及時(shí)開展相關(guān)的養(yǎng)護(hù)工作，避免其發(fā)生震動(dòng)。對(duì)水池內(nèi)壁進(jìn)行表面防水的施工作業(yè)應(yīng)在完成澆筑后進(jìn)行，可以反復(fù)涂刷具有較高環(huán)保性能的納米材料對(duì)表面進(jìn)行處理。在設(shè)計(jì)半埋式結(jié)構(gòu)的水池時(shí)應(yīng)加強(qiáng)底層的防滲防潮以及防腐措施。而對(duì)于地面水池，要對(duì)其外層進(jìn)行噴涂瀝青的防水處理。

4 結(jié)語

我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和工業(yè)化水平的提高加劇了對(duì)環(huán)境的污染，特別是大量的工業(yè)污水威脅了城鄉(xiāng)居民的身體健康，嚴(yán)重影響了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)性，因此，必須加強(qiáng)對(duì)污水的處理工作。而建設(shè)污水處理廠是目前我國(guó)在污水治理中所采取的重要措施，加大污水處理的規(guī)模能夠提高污水處理的能力和水平。而對(duì)于污水處理廠來說，水池結(jié)構(gòu)的安全性和科學(xué)性將直接關(guān)系到其污水處理能力的實(shí)現(xiàn)。但目前設(shè)計(jì)水池結(jié)構(gòu)時(shí)仍存在滲漏以及沉降不均勻等很多問題。因此，相關(guān)部門和設(shè)計(jì)人員要充分認(rèn)識(shí)污水處理水池在結(jié)構(gòu)上的特殊性，既要保證其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，還要在抗?jié)B防漏等方面不斷完善設(shè)計(jì)方案，以提高水池在抗凍性、水密性以及耐腐蝕性等多方面的要求，從而延長(zhǎng)水池的使用壽命。這就需要設(shè)計(jì)人員全面分析實(shí)際情況，因地制宜的積極應(yīng)用各種先進(jìn)技術(shù)手段，創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念，才能設(shè)計(jì)出更好的結(jié)構(gòu)方案，從而推動(dòng)我國(guó)水資源的循環(huán)利用，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期可持續(xù)性的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

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