淺談某中型下沉式污水廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

廖 鵬

（湖南惟創(chuàng)環(huán)境科技有限公司成都分公司，成都 610095)

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)生活環(huán)境提出了更高的要求。水作為人類生存必須的重要資源，水污染問(wèn)題已經(jīng)引起了高度重視。近年來(lái)，雖然新建了大量的污水廠來(lái)應(yīng)對(duì)水污染，但傳統(tǒng)污水廠占地范圍大，存在噪音、臭氣等一系列問(wèn)題。下沉式污水廠有土地集約型、環(huán)境友好型、資源節(jié)約型等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為城市污水廠主流類型。本文就某中型下沉式污水廠為例，介紹了下沉式污水廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)與常見(jiàn)問(wèn)題。

1 工程概況

該工程為日處理規(guī)模5 萬(wàn)m3下沉式污水廠，屬于中型規(guī)模污水處理廠，圖1 為下沉式污水廠鳥(niǎo)瞰圖。根據(jù)工藝流程需求，下沉式污水廠箱體分兩層布置，上層為操作層及參觀層，下層為水池構(gòu)筑物層，下層平面布置見(jiàn)圖2。按照污水工藝其功能劃分主要包括：預(yù)處理單元（粗格柵及提升泵房在廠區(qū)外）、生化池、二沉池、深度處理單元等幾部分。其中箱體內(nèi)預(yù)處理單元主要包括細(xì)格柵及曝氣沉砂池。深度處理單元主要包括深床反硝化濾池、紫外消毒渠、巴氏計(jì)量槽、尾水泵房等。工藝流程中主要大面積單體標(biāo)高示意見(jiàn)圖3。（文中均采用相對(duì)標(biāo)高，相對(duì)標(biāo)高±0.00 相相對(duì)于絕對(duì)標(biāo)高284.00.單位：m）

圖1 下沉式污水廠鳥(niǎo)瞰圖

圖2 下沉式污水廠下層平面布置圖

圖3 下沉式污水廠單體標(biāo)高示意圖

1.1 土層分布

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料、工程地質(zhì)調(diào)查和鉆探顯示，工程區(qū)位于釜溪河河漫灘、兩岸Ⅰ級(jí)階地、淺丘斜坡地貌。擬建場(chǎng)地地基的巖土分布主要為雜填土、粉砂、粉質(zhì)粘土、強(qiáng)風(fēng)化和中度風(fēng)化粉質(zhì)泥巖，基巖穩(wěn)定。箱體大部分筏板底標(biāo)高為-9.10m（相對(duì)標(biāo)高）。

1.2 水文地質(zhì)

根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料及已有勘察成果，擬建場(chǎng)地地下水類型為第四系松散層孔隙水及基巖裂隙水。主要由大氣降水的補(bǔ)給，受大氣降水、農(nóng)灌水和地表水補(bǔ)給，地下水徑流方向受地形地貌、地層巖性，及地下水動(dòng)力條件三方面的控制，排泄于毗鄰的溝谷或低洼處?？辈炱陂g，測(cè)得地下水位埋深于地下0.1～5.0m，按正式詳細(xì)勘察報(bào)告，廠區(qū)抗浮水位為-1.50m。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

下沉式污水廠多建設(shè)于用地緊張的區(qū)域，一般污水處理規(guī)模較大，箱體內(nèi)工藝處理單元布置緊湊，箱體整體埋深較深。結(jié)構(gòu)布置、抗?jié)B、抗浮等方面對(duì)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

2.1 結(jié)構(gòu)平面布置

箱體負(fù)一層為操作層，負(fù)二層為污水構(gòu)筑物層。箱體采用框架結(jié)構(gòu)，污水構(gòu)筑物采用現(xiàn)澆鋼筋砼筏板薄壁結(jié)構(gòu)。

根據(jù)污水處理工藝的不同，水池構(gòu)筑物池壁及板的構(gòu)造分布也有不同。由于用地紅線局限性以及工藝污水處理水流方向既定要求，二沉池放置位置，兩側(cè)池壁與箱體外墻共壁。原工藝二沉池操作層基本無(wú)板，與專家討論后，考慮水平力的傳遞及南側(cè)地下室外墻擋土較高，在二沉池靠地下室外墻側(cè)操作層增設(shè)400 厚板且根據(jù)柱網(wǎng)，每1/2 跨增設(shè)結(jié)構(gòu)板。圖4 為優(yōu)化后的二沉池操作層平面布置圖。保證了水平力的傳遞，并將操作層板作為地下室外墻的中間支座。

圖4 二沉池操作層平面布置圖

高效沉淀池作為操作層大開(kāi)洞單體，與工藝人員溝通協(xié)調(diào)，也作了相應(yīng)優(yōu)化。

二沉池及生化池面積占單層平面面積的80%左右，且前期已與工藝專業(yè)溝通，池壁間距均勻布置。負(fù)一層結(jié)合該兩單體池壁結(jié)合軸距均勻布置。預(yù)處理、高效沉淀池及深度處理單元等單體結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)對(duì)齊，整體柱網(wǎng)規(guī)整，布置較為合理。

2.2 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

本工程抗震設(shè)防烈度為7（0.1g），特征周期0.35S，設(shè)計(jì)地震分組：第一組。根據(jù)《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB50223-2008），本工程廠區(qū)箱體抗震設(shè)防類別為乙類，應(yīng)按7 度進(jìn)行抗震計(jì)算，按8 度采取抗震措施。廠區(qū)箱體框架抗震等級(jí)為二級(jí)。

2.3 抗浮設(shè)計(jì)

根據(jù)正式詳細(xì)勘察報(bào)告，抗浮水位為-1.50m（相對(duì)標(biāo)高）。經(jīng)驗(yàn)算，箱體頂未覆土前，僅靠結(jié)構(gòu)自重?zé)o法滿足抗浮要求。為節(jié)省工程造價(jià)，在結(jié)構(gòu)覆土工況下，進(jìn)行抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算，結(jié)構(gòu)自重（含頂板1.5m 覆土）滿足箱體及局部抗浮穩(wěn)定的要求。與施工方溝通，要求在施工過(guò)程中不進(jìn)行基坑回填，且做好施工降水相關(guān)措施，并在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中注明頂板覆土完成后方可停止施工降水。

2.4 抗?jié)B設(shè)計(jì)

地下結(jié)構(gòu)及水池構(gòu)筑物對(duì)結(jié)構(gòu)抗?jié)B性能有著較為嚴(yán)格的要求，構(gòu)筑物采用C30 防水混凝土，抗?jié)B強(qiáng)度等級(jí)為P8，設(shè)計(jì)要求混凝土本身的密實(shí)性滿足抗?jié)B要求，在混凝土中摻入一定量的抗?jié)B防裂外加劑，提高混凝土結(jié)構(gòu)本身抗?jié)B性能，防止混凝土開(kāi)裂；在結(jié)構(gòu)配筋上采用“小直徑，鋼筋布置密”配筋原則，以提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂能力。為了增加池壁構(gòu)筑的耐久性，結(jié)構(gòu)計(jì)算中，鋼筋混凝土建筑物構(gòu)件最大裂縫寬度限值需小于0.20mm。

2.5 結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆帶及后澆帶布置

本工程為地下二層鋼筋混凝土箱體結(jié)構(gòu)。地下長(zhǎng)約203.95m,寬67.5m，基礎(chǔ)底板板厚為1.100m,壁厚0.65～0.85m，屬于超長(zhǎng)、超寬的大體積混凝土工程。且負(fù)二層均為水處理構(gòu)筑物，為保證構(gòu)筑物整體性，本工程不設(shè)縫，每隔30m 左右采用隔一膨脹加強(qiáng)帶布一后澆帶的形式。由于澆筑砼體積較大，要求在施工方澆筑時(shí)應(yīng)采取溫控等措施,并控制砼中心溫度與表面溫差不宜大于25℃，砼表面溫度與自然環(huán)境溫差不宜大于20℃。

2.6 待改善與提高的方面

由于設(shè)計(jì)周期短，工程體量大，還有不少方面有待完善與提高的空間。由于相關(guān)專業(yè)預(yù)留預(yù)埋條件更新后提資不及時(shí)，導(dǎo)致后期部分設(shè)備安裝與混凝土結(jié)構(gòu)施工沖突。需進(jìn)行相應(yīng)土建調(diào)整變更，設(shè)備才能正常安裝和使用。以后的項(xiàng)目，各專業(yè)及設(shè)備廠家配合需要更緊密，減少不必要的造價(jià)浪費(fèi)及返工。

3 結(jié)束語(yǔ)

目前，該下沉式污水廠已運(yùn)營(yíng)1 年多，結(jié)構(gòu)部分使用正常。

在日益注重水污染治理的今天，下沉式污水廠有著節(jié)約用地，對(duì)周圍環(huán)境影響小，開(kāi)發(fā)潛力高等優(yōu)點(diǎn)。但造價(jià)較高，施工周期長(zhǎng)，難度大。我們需要綜合考慮相關(guān)的條件因素，從中找到平衡點(diǎn)，采用合理的設(shè)計(jì)方案，來(lái)滿足人們對(duì)污水廠提出的更高的要求。