某半地下式污水處理廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺議

劉鑫

【摘要】本文簡(jiǎn)要介紹了長(zhǎng)沙市開(kāi)福污水處理廠二期改擴(kuò)建工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，對(duì)半地下式污水處理廠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)、防水和防腐蝕設(shè)計(jì)、超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)處理進(jìn)行了介紹，可為其它類似結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】半地下式污水處理廠;基坑支護(hù);抗浮設(shè)計(jì);防腐蝕設(shè)計(jì)

長(zhǎng)沙市開(kāi)福污水處理廠二期改擴(kuò)建工程位于開(kāi)福區(qū)沐霞路南側(cè)，芙蓉北路西側(cè)，瀏陽(yáng)河北側(cè)，廠區(qū)平面布置緊湊，呈狹長(zhǎng)L型，二期新建構(gòu)筑物占地面積約2846m2 ， 為節(jié)約土地，采用與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)的半地下室污水處理廠。二期改擴(kuò)建工程擴(kuò)建10萬(wàn)m3/d規(guī)模的污水處理設(shè)施，并對(duì)既有20萬(wàn)m3/d進(jìn)行提標(biāo)改造，總處理能力達(dá)30萬(wàn)m3/d，污水處理后達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，擴(kuò)建主體采用半地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

本工程基底埋深主要位于淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，呈濕，軟塑-可塑狀， 平均厚度約4m，不能作為擬建構(gòu)筑物基礎(chǔ)持力層，長(zhǎng)螺旋灌注樁具有施工速度快，工藝成熟，低噪音、無(wú)振動(dòng)，無(wú)泥漿污染，施工效率高，結(jié)合本地實(shí)際條件最終采用直徑600mm長(zhǎng)螺旋灌注樁，以強(qiáng)風(fēng)化礫巖為持力層，單樁豎向承載力特征值900KN。

1.2底板設(shè)計(jì)

本工程抗浮設(shè)防水位為32.0m，室外道路標(biāo)高32.5，構(gòu)筑物基底均處于地下水位之下，水池底板設(shè)計(jì)需考慮抗浮，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)以使用階段的工況作為控制工況，抗浮結(jié)構(gòu)計(jì)算包括兩種主要工況：①污水廠池體放空檢修時(shí)承受的浮力工況，由于本工程自重?zé)o法滿足整體抗浮穩(wěn)定，采用自重+抗浮樁方案;②污水廠正常運(yùn)營(yíng)時(shí)承受的豎向荷載工況，通過(guò)計(jì)算底板厚度約800mm。

2、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目基坑開(kāi)挖深度約6～8m。常見(jiàn)基坑的支護(hù)方案主要有土釘墻、樁錨支護(hù)、雙排樁、懸臂樁加內(nèi)支撐。

（1）土釘墻適合于深度小于5m，地質(zhì)條件較好有且周邊環(huán)境允許放坡。

（2）雙排樁、懸臂樁加內(nèi)支撐方案僅適用于周邊環(huán)境受限的情況，且內(nèi)支撐方案施工成本較大，換撐技術(shù)要求較高。

通過(guò)比較上述方案，最終本工程采用樁錨支護(hù)，局部雙排樁，樁錨采用長(zhǎng)螺旋灌注樁加預(yù)應(yīng)力錨索。

3、止水帷幕設(shè)計(jì)

基坑止水帷幕主要有水泥攪拌樁和高壓旋噴樁，對(duì)兩種止水帷幕進(jìn)行了工藝和經(jīng)濟(jì)性比較，見(jiàn)表1，

擬建場(chǎng)地的場(chǎng)地土自上而下分別為： ①雜填土層;②粉質(zhì)粘土層;③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層;④細(xì)砂層;⑤粗砂層;⑥圓礫層;⑦強(qiáng)風(fēng)化礫巖層;⑧中風(fēng)化礫巖層。砂層和圓礫屬于強(qiáng)透水層，滲透系數(shù)【2】K=10-2cm/s，項(xiàng)目南距瀏陽(yáng)河約180m，每年4～9月為汛期，根據(jù)水文資料，瀏陽(yáng)河最高洪水位40.23m（吳淞高程，1998年6月27日），擬建場(chǎng)地基坑底標(biāo)高26.2m，為保證基坑安全，采用高壓旋噴止水帷幕，止水帷幕深度至少深入強(qiáng)風(fēng)化礫巖層1.5m。

4、防水與防腐設(shè)計(jì)

半地下室污水處理廠防水是關(guān)鍵，水池結(jié)構(gòu)裂縫按《給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定小于0.2mm，抗?jié)B等級(jí)S6，鋼筋混凝土混凝土水池澆筑完并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，應(yīng)先試水，做滲漏檢測(cè)試驗(yàn)，試水合格后方可作水池內(nèi)、外防水防腐。

場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土及鋼筋混凝土中的鋼筋具微腐蝕性，故采取“防腐防水合二為一”的設(shè)計(jì)方案，外側(cè)涂防水層，池體內(nèi)壁及底板上表面（所有臨水面）涂覆無(wú)溶劑彈性防腐蝕系統(tǒng)涂層，要求涂層具有較高的剛度，以防被切割、劃痕破壞。a.材料性能要求：潮濕基面粘接強(qiáng)度≥1.0MPa，拉伸強(qiáng)度≥2.0MPa，斷裂伸長(zhǎng)率≥100%;b.施工工藝要求：1遍底涂、1遍中涂、2遍面涂，涂層總厚度不小于2.0mm。

5、超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了滿足工藝要求，減少構(gòu)筑物的滲漏隱患，按規(guī)范【4】6.2.1規(guī)定，現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)筑物變形縫最大間距為30m。池體采用設(shè)置多道膨脹加強(qiáng)帶，如需設(shè)置變形縫，縫內(nèi)設(shè)橡膠止水帶（圖1）。同時(shí)混凝土中添加高性能纖維膨脹劑，避免在高溫天氣施工，控制水灰比及水泥用量。

總結(jié)：

半地下式污水處理廠結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)污水處理廠結(jié)構(gòu)相比，具有埋深較深、受力復(fù)雜、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，項(xiàng)目臨瀏陽(yáng)河較近，地下水位豐富，抗浮水位較高，同時(shí)具有基坑支護(hù)設(shè)計(jì)、底板抗浮、防腐防水沒(méi)計(jì)要求較高的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)2年多的施工，項(xiàng)目已于2018年順利投入商業(yè)運(yùn)行。

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[3]魏耀紅.某地下式污水處理廠結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)淺議[J].特種結(jié)構(gòu)，2014，31（2）：47-51.

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