某大型污水處理廠水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

張 勇

（中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院，四川 成都 610000）

前言

近年來，隨著我國環(huán)境治理工程和環(huán)保產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一行發(fā)展，超大型的生物氧化池的建設(shè)也越來越普遍。由于水池工程技術(shù)難點(diǎn)具有：池壁受力、抗浮、不均勻沉降、溫度裂縫及池體耐久性設(shè)計(jì)等問題。在設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮對這些問題加以行之有效的措施，從而使工程滿足業(yè)主的要求。

1 工程概況

該污水廠二期擴(kuò)建工程是省重點(diǎn)工程，設(shè)計(jì)規(guī)模日處理污水30萬t,總投資6.5億元人民幣,總占地面積550余萬畝約37萬m2,是一座以印染,化工等工業(yè)廢水為處理對象的集中處理廠,處理工藝采用深水氧化溝活性污泥法。工程南北最長處900m東西最寬處380m。工程構(gòu)筑物主要由6組72.4m×174.5m×10.8m鋼筋混凝土水池(生化池)和2組72.4m×174.5m×10.8m鋼筋混凝土水池(調(diào)節(jié)池)組成,采用橢圓型溝渠結(jié)構(gòu),屬于超長,超寬大型水池見圖一。

圖一 污水池效果圖

工程場內(nèi)淺層土中地下水屬于空隙性潛水,勘探期間測得的場區(qū)穩(wěn)定地下水位在0.8m左右。受大氣降水和地表徑流補(bǔ)給影響，場區(qū)地表水和地下水對混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋，鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。

2 工程技術(shù)難點(diǎn)概括

該超大型水池在施工中，存在以下一些技術(shù)難點(diǎn)。

池壁受力措施：由于水池深度為10.8m,其中有效水深10.0m，如果按懸臂構(gòu)件來考慮，其配筋及混凝土用量都會很大。

抗浮措施：該工程水位較高，尤其是雨季地下水位上升快，由此帶來構(gòu)筑物在施工，空池檢修期間的抗浮問題。

不均勻沉降問題：由于構(gòu)筑物較大，場區(qū)存在不均勻軟弱下臥層，構(gòu)筑物的不均勻沉降問題將影響其安全和使用功能。

溫度裂縫措施：為避免污水廠池體裂縫問題的產(chǎn)生，該設(shè)計(jì)人員采取了混凝土膨脹劑的使用從而解決了池體裂縫的問題產(chǎn)生，使其延長了池體的使用壽命。

池體耐久性設(shè)計(jì)措施：由于印染，化工等工業(yè)污水成分復(fù)雜，混凝土中要增加適當(dāng)?shù)目垢g材料。

3 工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施

為確保污水池的工程質(zhì)量和技術(shù)經(jīng)濟(jì)，業(yè)主和設(shè)計(jì)單位進(jìn)行了多次的技術(shù)交流，邀請有關(guān)專家進(jìn)行論證，最終采取以下技術(shù)措施：

3.1 防止池體地基裂縫處理方案

將原設(shè)計(jì)的振沖碎石樁改為預(yù)制管樁,根據(jù)勘察成果,場內(nèi)硬層土的天然地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為180kpa,采用預(yù)制管樁的極限阻力值為60 kpa，極限端阻力值為3000kpa。使用預(yù)制管樁，基礎(chǔ)沉降量理論計(jì)算值小于30cm，而實(shí)際經(jīng)過滿水試驗(yàn)觀測到的沉降量最大不超過18mm，一般在5-8m之間，同一組池不均勻沉降不超過10mm。在解決了不均勻沉降的同時，預(yù)應(yīng)力管樁還解決了施工碎石樁所產(chǎn)生的大量排泥問題。

3.2 解決池壁受力問題:

如果按懸梁構(gòu)件設(shè)計(jì)考慮,鋼筋用量和混凝土用量都很大。而按扶壁式擋水墻設(shè)計(jì)，池壁厚度為0.4m，扶壁間距為3.5m，見圖二所示。這樣，池壁陪筋和混凝土用量將大幅減少，節(jié)約了工程造價。

3.3 增加抗浮措施

從兩方面進(jìn)行了抗浮考慮,一是減少構(gòu)筑物埋深,即把原設(shè)計(jì)要求埋深4m改為2.8m;二是采用預(yù)應(yīng)力管樁與池底錨固,通過接樁方式構(gòu)筑物與管樁整體拉結(jié),預(yù)制管樁同時兼作抗拔樁以抵抗浮力。池底板厚度也由原設(shè)計(jì)1m減到0.7m,造價大為節(jié)省。

3.4 對溫度裂縫的處理

(1)池壁受溫度影響較大,易產(chǎn)生溫度裂縫。對此，采用了后張法無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)處理。池壁的水平向，豎向均施加預(yù)應(yīng)力，使水池始終處于受壓狀態(tài)，這樣不僅對池壁抗?jié)B有利，而且對提高池體的耐久性有利。

圖二 扶壁式擋水墻陪筋示意

(2)池壁水平筋采用小宜徑密分布的配筋方式，有效地控制了表面裂縫的發(fā)生和擴(kuò)展。

(3)每隔一定距離設(shè)置伸縮縫，可防止因溫度變化而使構(gòu)筑物出現(xiàn)的裂縫。

(4)商品混凝土內(nèi)摻入復(fù)合型外加劑（具有緩凝，高效減水功能），可以達(dá)到一次澆筑完成，不出現(xiàn)施工冷縫，并可以避免收縮開裂，提高混凝土自身的抗裂防水能力。

3.5 池體的耐久性設(shè)計(jì)

目前,我國混凝土工程中的鋼筋銹蝕和混凝土腐蝕嚴(yán)重。根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，在鹽環(huán)境中的常規(guī)混凝土（不采取防護(hù)措施）雖然初建費(fèi)低，但大概15年后便開始第一次修復(fù)工程，40年內(nèi)要修復(fù)4次，修復(fù)費(fèi)約為初建費(fèi)的4倍；然而采用加鋼筋阻銹劑同時摻硅灰的方式，初建費(fèi)雖有增加，但60年的總費(fèi)用較之不采取防護(hù)措施卻節(jié)約很多。因此，決定在混凝土中加入硅灰及鋼筋阻銹劑來提高池體的耐久性。

結(jié)語。隨著我國環(huán)境治理工程和環(huán)保產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一行發(fā)展，超大型的生物氧化池的建設(shè)也越來越普遍。在這類工程的建設(shè)中，設(shè)計(jì)人員不但要對構(gòu)筑物的技術(shù)措施周全考慮，更應(yīng)該加強(qiáng)水池耐久性方面的考慮，如在混凝土中加入復(fù)合型防水劑，硅粉，鋼筋阻銹劑等。同時，為解決池體抗震，池體豎向裂縫，橡膠止水帶老化及溫度伸縮縫的管理維護(hù)等一系列問題，應(yīng)盡量采取行之有效的預(yù)應(yīng)力水池設(shè)計(jì)技術(shù)。

[1]劉兆全,王迪,徐志平.淺談水池抗裂防滲方法[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2009.

[2]閆希斌.污水處理廠建設(shè)中關(guān)于水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2009.