淺談某中型下沉式污水廠結構設計

廖 鵬

（湖南惟創環境科技有限公司成都分公司，成都 610095)

0 引言

隨著社會經濟的快速發展，人們對生活環境提出了更高的要求。水作為人類生存必須的重要資源，水污染問題已經引起了高度重視。近年來，雖然新建了大量的污水廠來應對水污染，但傳統污水廠占地范圍大，存在噪音、臭氣等一系列問題。下沉式污水廠有土地集約型、環境友好型、資源節約型等優點，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構設計中的重點與常見問題。

1 工程概況

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

圖1 下沉式污水廠鳥瞰圖

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高示意圖

1.1 土層分布

根據區域地質資料、工程地質調查和鉆探顯示，工程區位于釜溪河河漫灘、兩岸Ⅰ級階地、淺丘斜坡地貌。擬建場地地基的巖土分布主要為雜填土、粉砂、粉質粘土、強風化和中度風化粉質泥巖，基巖穩定。箱體大部分筏板底標高為-9.10m（相對標高）。

1.2 水文地質

根據區域水文地質資料及已有勘察成果，擬建場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給，受大氣降水、農灌水和地表水補給，地下水徑流方向受地形地貌、地層巖性，及地下水動力條件三方面的控制，排泄于毗鄰的溝谷或低洼處。勘察期間，測得地下水位埋深于地下0.1～5.0m，按正式詳細勘察報告，廠區抗浮水位為-1.50m。

2 結構設計

下沉式污水廠多建設于用地緊張的區域，一般污水處理規模較大，箱體內工藝處理單元布置緊湊，箱體整體埋深較深。結構布置、抗滲、抗浮等方面對設計提出了更高的要求。

2.1 結構平面布置

箱體負一層為操作層，負二層為污水構筑物層。箱體采用框架結構，污水構筑物采用現澆鋼筋砼筏板薄壁結構。

根據污水處理工藝的不同，水池構筑物池壁及板的構造分布也有不同。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，兩側池壁與箱體外墻共壁。原工藝二沉池操作層基本無板，與專家討論后，考慮水平力的傳遞及南側地下室外墻擋土較高，在二沉池靠地下室外墻側操作層增設400 厚板且根據柱網，每1/2 跨增設結構板。圖4 為優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洞單體，與工藝人員溝通協調，也作了相應優化。

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溝通，池壁間距均勻布置。負一層結合該兩單體池壁結合軸距均勻布置。預處理、高效沉淀池及深度處理單元等單體結構的柱網對齊，整體柱網規整，布置較為合理。

2.2 結構抗震設計

本工程抗震設防烈度為7（0.1g），特征周期0.35S，設計地震分組：第一組。根據《建筑抗震設防分類標準》（GB50223-2008），本工程廠區箱體抗震設防類別為乙類，應按7 度進行抗震計算，按8 度采取抗震措施。廠區箱體框架抗震等級為二級。

2.3 抗浮設計

根據正式詳細勘察報告，抗浮水位為-1.50m（相對標高）。經驗算，箱體頂未覆土前，僅靠結構自重無法滿足抗浮要求。為節省工程造價，在結構覆土工況下，進行抗浮穩定驗算，結構自重（含頂板1.5m 覆土）滿足箱體及局部抗浮穩定的要求。與施工方溝通，要求在施工過程中不進行基坑回填，且做好施工降水相關措施，并在結構設計中注明頂板覆土完成后方可停止施工降水。

2.4 抗滲設計

地下結構及水池構筑物對結構抗滲性能有著較為嚴格的要求，構筑物采用C30 防水混凝土，抗滲強度等級為P8，設計要求混凝土本身的密實性滿足抗滲要求，在混凝土中摻入一定量的抗滲防裂外加劑，提高混凝土結構本身抗滲性能，防止混凝土開裂；在結構配筋上采用“小直徑，鋼筋布置密”配筋原則，以提高混凝土結構的抗裂能力。為了增加池壁構筑的耐久性，結構計算中，鋼筋混凝土建筑物構件最大裂縫寬度限值需小于0.20mm。

2.5 結構現澆帶及后澆帶布置

本工程為地下二層鋼筋混凝土箱體結構。地下長約203.95m,寬67.5m，基礎底板板厚為1.100m,壁厚0.65～0.85m，屬于超長、超寬的大體積混凝土工程。且負二層均為水處理構筑物，為保證構筑物整體性，本工程不設縫，每隔30m 左右采用隔一膨脹加強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應采取溫控等措施,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境溫差不宜大于20℃。

2.6 待改善與提高的方面

由于設計周期短，工程體量大，還有不少方面有待完善與提高的空間。由于相關專業預留預埋條件更新后提資不及時，導致后期部分設備安裝與混凝土結構施工沖突。需進行相應土建調整變更，設備才能正常安裝和使用。以后的項目，各專業及設備廠家配合需要更緊密，減少不必要的造價浪費及返工。

3 結束語

目前，該下沉式污水廠已運營1 年多，結構部分使用正常。

在日益注重水污染治理的今天，下沉式污水廠有著節約用地，對周圍環境影響小，開發潛力高等優點。但造價較高，施工周期長，難度大。我們需要綜合考慮相關的條件因素，從中找到平衡點，采用合理的設計方案，來滿足人們對污水廠提出的更高的要求。