城市污水處理廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

王丹　田澤祥,2　龐維亮,2　張晶　王亞曉　賈子龍

（1天津市聯(lián)合環(huán)保工程設(shè)計(jì)有限公司天津3001912天津市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院天津300191）

城市污水處理廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

王丹1田澤祥1,2龐維亮1,2張晶1王亞曉1賈子龍1

（1天津市聯(lián)合環(huán)保工程設(shè)計(jì)有限公司天津3001912天津市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院天津300191）

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及國(guó)家的號(hào)召，我國(guó)大部分地區(qū)都在進(jìn)行鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)化建設(shè)。由于制度的不完善，鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)化建設(shè)也伴隨著一系列環(huán)境問(wèn)題的滋生，其中污水處理也是亟待解決的問(wèn)題之一。本文針對(duì)污水處理廠中的污水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行了分析，以期推動(dòng)污水處理廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手段的完善，改進(jìn)周邊居民的生活環(huán)境。

污水處理廠；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；抗浮驗(yàn)算；抗?jié)B驗(yàn)算

污水處理廠作為我國(guó)城市污水集中處理的部位，已經(jīng)成為一個(gè)城市不可或缺的一部分。如何設(shè)計(jì)出安全可靠、技術(shù)先進(jìn)的污水處理廠關(guān)系到一個(gè)城市的環(huán)境污染治理的好壞，因此十分重要。

1　污水處理廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題分析

1.1抗?jié)B設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

1.1.1混凝土裂縫

污水處理廠一般都是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而成，如根據(jù)構(gòu)件的承載能力來(lái)確定混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，就有可能因?yàn)榛炷翉?qiáng)度過(guò)高，過(guò)量的水泥過(guò)多，過(guò)量的水化熱會(huì)引起混凝土變形的增加，溫度差會(huì)在混凝土的表面形成裂縫，破壞混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性能；水池的結(jié)構(gòu)配筋如沒(méi)有按照水池形狀進(jìn)行構(gòu)造配筋，則會(huì)引起構(gòu)造貫穿裂縫。

1.1.2抗浮穩(wěn)定性

近些年，地下結(jié)構(gòu)因水浮力過(guò)大而產(chǎn)生滑移、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的工程案例很多。在污水處理廠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有很多因素會(huì)導(dǎo)致水池的上浮，主要原因有幾下幾點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)僅滿足強(qiáng)度、剛度問(wèn)題，忽略了抗浮穩(wěn)定性的計(jì)算。（2）勘察報(bào)告粗糙，僅提供常年地下水位。（3）沒(méi)有施工期間抗浮設(shè)防措施。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在進(jìn)行污水處理廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除了應(yīng)對(duì)水池的整體抗浮穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算外，還應(yīng)對(duì)與池柱相連的結(jié)構(gòu)底板和頂板進(jìn)行抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算。

2　污水處理廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題的解決措施

2.1抗?jié)B設(shè)計(jì)

由于常溫下的混凝土結(jié)構(gòu)通常都是帶裂工作的，因此污水處理廠水池結(jié)構(gòu)裂縫控制十分不易，進(jìn)行污水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要把結(jié)構(gòu)裂縫控制在一定的范圍之內(nèi)。由于水池結(jié)構(gòu)的滲漏通常都是由變形縫以及混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的裂縫引起的，所以要對(duì)水池的變形縫以及混凝土裂縫做好控制措施就可以有效地防止?jié)B漏現(xiàn)象的發(fā)生。要合理的選取混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，必須控制好水泥的使用量，才能有效地減小水化的熱溫差以及收縮變形，這樣就可以控制裂縫的發(fā)展。例如使用活性摻合料來(lái)減少水泥的使用量；要跟據(jù)相關(guān)的規(guī)范嚴(yán)格地設(shè)置沉降縫以及伸縮縫，避免在外界條件發(fā)生變化時(shí)水池結(jié)構(gòu)生產(chǎn)不規(guī)則的應(yīng)力而導(dǎo)致行程的裂縫；在同一個(gè)方向要盡可能地使用直徑相同的鋼筋；設(shè)計(jì)水池結(jié)構(gòu)時(shí)要充分的考慮穿墻管道的位置和數(shù)量，避免在施工以后開鑿；鋼筋混凝土的水池結(jié)構(gòu)要進(jìn)行裂縫寬度檢驗(yàn)。在水池施工過(guò)程中需要采取的防滲漏措施有：（1）不要在高溫季節(jié)進(jìn)行施工操作，減小因溫度差而引起的溫度變形，從而防止裂縫的產(chǎn)生。(2）要嚴(yán)格地控制好水泥與水灰的比例，防止水化熱過(guò)大而發(fā)生的結(jié)構(gòu)裂縫。(3)在施工的時(shí)候要對(duì)混凝土的質(zhì)量和塌落度藝進(jìn)行嚴(yán)格地控制，要多次地進(jìn)行搗拌來(lái)增強(qiáng)混凝土的密實(shí)程度。要對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及時(shí)地進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以此來(lái)提高混凝土的抗裂程，防止裂縫發(fā)展。(4)對(duì)于形成銹蝕以及油污的預(yù)埋件要進(jìn)行及時(shí)地清除，保證混凝土與預(yù)埋件的粘結(jié)緊密，避免形成縫隙。

2.2抗浮穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

水池浮力是影響水池抗浮穩(wěn)定性的重要原因之一。水池的抗浮穩(wěn)定性包括整體抗浮穩(wěn)定性和局部抗浮穩(wěn)定性。當(dāng)水池的浮力大于水池的抗浮力時(shí)就會(huì)發(fā)生水池的抗浮失穩(wěn)現(xiàn)象。目前，國(guó)內(nèi)沒(méi)有完整的規(guī)范對(duì)水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行要求，大多數(shù)工程師都是根據(jù)手算的結(jié)果對(duì)水池進(jìn)行設(shè)計(jì)。筆者根據(jù)自己的工程經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合《給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》（CECS 138:2002）相關(guān)的要求，對(duì)水池的結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計(jì)進(jìn)行了整理。

2.2.1整體抗浮驗(yàn)算

整體抗浮穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)，對(duì)一般的結(jié)構(gòu)，可采用阿基米德原理進(jìn)行抗浮計(jì)算保證結(jié)構(gòu)抗浮力R=GK與浮力作用值S的比值不應(yīng)大于1.05。在進(jìn)行整體抗浮設(shè)計(jì)時(shí)，水頭高度往往存在誤差，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，須注意地下水的高度以及雨季地下水的高度。結(jié)構(gòu)抗浮力主要有結(jié)構(gòu)自重、覆土厚度、底板外伸部分上部覆土重量等，如整體抗浮不滿足要求，則應(yīng)加大結(jié)構(gòu)自重或增加覆土厚度、增加底板懸挑長(zhǎng)度，也可增設(shè)抗浮構(gòu)件等。當(dāng)設(shè)置抗拔構(gòu)件時(shí)如抗拔樁時(shí)，應(yīng)注意抗拔力的選擇應(yīng)在位移的允許值范圍之內(nèi)。

2.2.2局部抗浮驗(yàn)算

對(duì)于上部有結(jié)構(gòu)或者上部荷載較大的水池，整體穩(wěn)定性滿足要求的情況下，還應(yīng)對(duì)上部沒(méi)有結(jié)構(gòu)構(gòu)件或上部荷載較小的部位分塊、分區(qū)進(jìn)行局部穩(wěn)定性驗(yàn)算。局部穩(wěn)定性計(jì)算與整體穩(wěn)定性計(jì)算類似，以水池結(jié)構(gòu)底板為例，在進(jìn)水池底板結(jié)構(gòu)局部抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)，當(dāng)結(jié)構(gòu)抗浮力也即是結(jié)構(gòu)自重加覆土重量小于抗浮力時(shí)，需要計(jì)算底板在浮力作用下的彎矩，進(jìn)行結(jié)構(gòu)配筋。

3　結(jié)語(yǔ)

污水處理的建設(shè)是我國(guó)實(shí)行環(huán)境保護(hù)的重要舉措，其中水池結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是污水處理廠建設(shè)的重中之重，所以在水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的時(shí)候，必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和圖紙來(lái)進(jìn)行，要時(shí)刻注意水池裂縫現(xiàn)象的發(fā)生以及上浮現(xiàn)象的出現(xiàn)，施工人員必要注意設(shè)計(jì)和施工細(xì)節(jié)，保證水池結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

[1]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007-2011[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2011.

[2]CECS 138:2002.給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程[S].北京:中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì),2002.

[3]孫毓蕾.污水處理廠中水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)的分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2012(5).

[4]司興春.高層建筑地下室防水工程施工技術(shù)分析[J]..科技傳播, 2011(15).

王丹（1988—），女，碩士，主要研究方向?yàn)槲鬯幚順?gòu)筑物土建設(shè)計(jì)。