城市污水處理廠結(jié)構(gòu)設計要點分析

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)保工程設計有限公司天津3001912天津市環(huán)境保護科學研究院天津300191）

城市污水處理廠結(jié)構(gòu)設計要點分析

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)保工程設計有限公司天津3001912天津市環(huán)境保護科學研究院天津300191）

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展及國家的號召，我國大部分地區(qū)都在進行鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)化建設。由于制度的不完善，鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)化建設也伴隨著一系列環(huán)境問題的滋生，其中污水處理也是亟待解決的問題之一。本文針對污水處理廠中的污水池結(jié)構(gòu)設計中應注意的問題進行了分析，以期推動污水處理廠結(jié)構(gòu)設計手段的完善，改進周邊居民的生活環(huán)境。

污水處理廠；結(jié)構(gòu)設計；抗浮驗算；抗?jié)B驗算

污水處理廠作為我國城市污水集中處理的部位，已經(jīng)成為一個城市不可或缺的一部分。如何設計出安全可靠、技術(shù)先進的污水處理廠關(guān)系到一個城市的環(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)設計中常見問題分析

1.1抗?jié)B設計存在的問題

1.1.1混凝土裂縫

污水處理廠一般都是混凝土結(jié)構(gòu)設計而成，如根據(jù)構(gòu)件的承載能力來確定混凝土的強度等級，就有可能因為混凝土強度過高，過量的水泥過多，過量的水化熱會引起混凝土變形的增加，溫度差會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)配筋如沒有按照水池形狀進行構(gòu)造配筋，則會引起構(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)設計中，有很多因素會導致水池的上浮，主要原因有幾下幾點：（1）結(jié)構(gòu)設計僅滿足強度、剛度問題，忽略了抗浮穩(wěn)定性的計算。（2）勘察報告粗糙，僅提供常年地下水位。（3）沒有施工期間抗浮設防措施。

結(jié)構(gòu)設計師在進行污水處理廠結(jié)構(gòu)設計時，除了應對水池的整體抗浮穩(wěn)定性進行驗算外，還應對與池柱相連的結(jié)構(gòu)底板和頂板進行抗浮穩(wěn)定性驗算。

2　污水處理廠結(jié)構(gòu)設計中常見問題的解決措施

2.1抗?jié)B設計

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，進行污水池的結(jié)構(gòu)設計時要把結(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度等級，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減少水泥的使用量；要跟據(jù)相關(guān)的規(guī)范嚴格地設置沉降縫以及伸縮縫，避免在外界條件發(fā)生變化時水池結(jié)構(gòu)生產(chǎn)不規(guī)則的應力而導致行程的裂縫；在同一個方向要盡可能地使用直徑相同的鋼筋；設計水池結(jié)構(gòu)時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)要進行裂縫寬度檢驗。在水池施工過程中需要采取的防滲漏措施有：（1）不要在高溫季節(jié)進行施工操作，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）要嚴格地控制好水泥與水灰的比例，防止水化熱過大而發(fā)生的結(jié)構(gòu)裂縫。(3)在施工的時候要對混凝土的質(zhì)量和塌落度藝進行嚴格地控制，要多次地進行搗拌來增強混凝土的密實程度。要對混凝土結(jié)構(gòu)及時地進行養(yǎng)護，以此來提高混凝土的抗裂程，防止裂縫發(fā)展。(4)對于形成銹蝕以及油污的預埋件要進行及時地清除，保證混凝土與預埋件的粘結(jié)緊密，避免形成縫隙。

2.2抗浮穩(wěn)定性設計

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。當水池的浮力大于水池的抗浮力時就會發(fā)生水池的抗浮失穩(wěn)現(xiàn)象。目前，國內(nèi)沒有完整的規(guī)范對水池的結(jié)構(gòu)設計進行要求，大多數(shù)工程師都是根據(jù)手算的結(jié)果對水池進行設計。筆者根據(jù)自己的工程經(jīng)驗，同時結(jié)合《給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設計規(guī)程》（CECS 138:2002）相關(guān)的要求，對水池的結(jié)構(gòu)抗浮設計進行了整理。

2.2.1整體抗浮驗算

整體抗浮穩(wěn)定性計算時，對一般的結(jié)構(gòu)，可采用阿基米德原理進行抗浮計算保證結(jié)構(gòu)抗浮力R=GK與浮力作用值S的比值不應大于1.05。在進行整體抗浮設計時，水頭高度往往存在誤差，因此在進行設計時，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，則應加大結(jié)構(gòu)自重或增加覆土厚度、增加底板懸挑長度，也可增設抗浮構(gòu)件等。當設置抗拔構(gòu)件時如抗拔樁時，應注意抗拔力的選擇應在位移的允許值范圍之內(nèi)。

2.2.2局部抗浮驗算

對于上部有結(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，還應對上部沒有結(jié)構(gòu)構(gòu)件或上部荷載較小的部位分塊、分區(qū)進行局部穩(wěn)定性驗算。局部穩(wěn)定性計算與整體穩(wěn)定性計算類似，以水池結(jié)構(gòu)底板為例，在進水池底板結(jié)構(gòu)局部抗浮穩(wěn)定性驗算時，當結(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，需要計算底板在浮力作用下的彎矩，進行結(jié)構(gòu)配筋。

3　結(jié)語

污水處理的建設是我國實行環(huán)境保護的重要舉措，其中水池結(jié)構(gòu)的設計是污水處理廠建設的重中之重，所以在水池結(jié)構(gòu)設計和施工的時候，必須嚴格按照相關(guān)規(guī)范和圖紙來進行，要時刻注意水池裂縫現(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計和施工細節(jié)，保證水池結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

[1]建筑地基基礎設計規(guī)范GB50007-2011[S].北京:中國建筑工業(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)設計規(guī)程[S].北京:中國工程建設標準化協(xié)會,2002.

[3]孫毓蕾.污水處理廠中水池結(jié)構(gòu)設計要點的分析[J].中國新技術(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，主要研究方向為污水處理構(gòu)筑物土建設計。